入侵植物紫茎泽兰的叶斑病原真菌库及累积特征研究

发布时间：2020-05-24 23:17

【摘要】：随着经济全球化进程的加快,外来植物入侵现象日益严重,己成为生态学研究的热点问题之一。紫茎泽兰的入侵对我国农、林、畜牧业乃至人类生活都造成了严重的危害,并威胁当地生态系统的生物多样性,防治形势极其严峻。目前对于紫茎泽兰的研究多数集中于宏观生态层面,对于紫茎泽兰与其叶斑病原菌间的相互关系研究较少。近年来的研究表明,病原微生物在植物群落结构、生态过程和功能方面起着重要的影响,可能作为生物入侵的驱动力并影响其入侵。基于上述背景,本研究以云南省、贵州省和广西自治区不同入侵时期的紫茎泽兰叶斑病原真菌为研究对象,采用传统真菌分离培养法和分子生物学等研究手段,在大的地理尺度下,试图探明不同入侵时期紫茎泽兰种群的叶斑病原真菌物种组成、数量、积累规律和特征,以及不同类群的叶斑病原真菌的致病力等问题。实验得到以下主要结论:1、通过传统平板培养分离技术,共获得上述地区14个样地的紫茎泽兰叶斑真菌2751株。经过ITS(ITS,Internal Transcribed Spacer)基因序列同源分析,在97%的水平共分为216个OTUs(OTU,Operation Taxonomic Unit)。前10个优势属分别为Colletotrichum(26.90%)、Xylaria(9.96%)、Didymella(8.87%)、Diaporthe(6.00%)、Nemania(4.51%)、Phoma(2.80%)、Irpex(2.65%)、Clonostachys(2.47%)、Nigrospora(2.47%)、Neofusicoccum(2.40%),占分离菌株总数的69.03%。将分离的1876株叶斑真菌逐一进行野外致病力实验后,共筛选出对紫茎泽兰致病的菌株1160株。在物种水平上,前10个优势属分别是Didymella(19.14%)、Colletotrichum(11.38%)、Xylaria(9.91%)、Nemania(8.53%)、Diaporthe(5.34%)%、Pestalotiopsis(4.66%)、Alternaria(4.14%)、Phoma(3.10%)、Neofusicoccum(2.93%)、·Fusarium(2.84%),共包含630株致病菌株,占分离致病菌株总数的54.31%。2、调查了 760株紫茎泽兰的叶斑发病率,经非参数分析可知,入侵早期(80年)与入侵中期(50年)地区之间的发病率差异不显著(P=0.906),但入侵晚期发病率显著低于入侵早、中期地区(P=O.OOO),表明随着入侵时间的增加,紫茎泽兰叶片的发病率逐渐增加。同时,分离的叶斑真菌和叶斑病原真菌数量、多样性也随紫茎泽兰入侵历史增加而增加。NMDS分析表明紫茎泽兰叶斑真菌和叶斑病原真菌的群落结构也因入侵历史不同而分化。然而,从单个叶病斑来看,叶斑真菌和叶斑病原真菌数量、多样性随入侵历史的增加反而减少。3、根据叶病斑的颜色、形状和发病位置将采集到的238个紫茎泽兰叶病斑分为15种症状类型,不同病斑类型的真菌物种组成和优势属不同。总体看,从叶斑分离的真菌同时包含有致病性和非致病菌株的属共有41个,前15个优势属中测试的致病菌株占分离的叶斑真菌的比例分别为Colletotrichum,17.84%;Xylaria,41.97%;Didymella,90.98%:Diaporthe,37.58%;Nemania,79.84%;Phoma,46.75%;Irpex,4.11%;Clonostachys,45.59%;Nigrospora,35.29%;Neofusicoccum,51.52%;Alternaria,77.42%;Pestalotiopsis,88.52%;Fusarium,66.00%;Schizophyllum,4.65%;Peniophora,65.85%。余下的43个属中,Corprinellus等27个属都不致病,而Ceratobasidium等16个属全为致病菌株。4、根据病斑大小(mm2)将真菌的致病力分成11个级别·· 0-20、21-40、41-60、61-80、81-100、101-120、121-140、141-160、161-180、181-200、≥201。在 1160株叶斑病原真菌中,84.05%的菌株致病力位于前五个级别。前五个优势属的致病力大小明显不同,Didymella属在11个级别中均有分布,有76.58%的菌株致病力分布在级别6(101-120mm2)以下,且在第11级别中的菌株也有12.61%;其它真菌类群如95.45%的Colletotrichum属,91.94%的Diaporthe属,85.21%的Xylaria属,77.78%的Nemania属致病力分布在级别3(41-60mm2)以下。5、通过计算各个属的叶斑真菌和叶斑病原真菌的百分比进一步分析各属真菌在不同入侵时期的优势和稀缺情况。我们发现紫茎泽兰不同入侵时期的共有优势病原真菌有Colletotri和Didymella属;共有的稀有病原真菌有Bipolaris、Corynespora、Epicoccum、Plectosphaerella、Pseudopithomyces和 Trichoderma。在紫茎泽兰入侵晚期(20a)中致病力较弱和较强的真菌均未被发现,紫茎泽兰入侵中期(50a)致病力较弱的为Diaporthe、Gibberella、Irpex、Xylaria;致病力较强的病原真菌为Arthrinium;紫茎泽兰入侵早期(80a)致病力较弱的为Schizophyllum;致病力较强的病原真菌为Clonostachys属。总的结果显示,紫茎泽兰叶斑真菌和叶斑病原真菌的数量和多样性与入侵历史呈正相关。我们的研究结果从病原菌积累角度,将为今后探讨紫茎泽兰甚至是其他植物成功入侵的机理等基础科学问题的探索提供一个新的理论和观点;其次,了解这些借助紫茎泽兰入侵而实现快速扩增的新毒株的分布规律和致病力,对入侵地区经济植物疾病的流行、防控也具有重要的实践指导意义;最后,通过评估这些菌株的宿主范围和毒力大小,为未来紫茎泽兰的生防菌剂开发奠定基础。
【图文】：

菌落形态,紫茎泽兰,发病率

区之间的发病率差异不显著（Ｐ＝０．９０６），而入侵晚期（２０ａ）地区与入侵早期（８０ａ）、逡逑入侵中期（５０ａ）地区差异极显著（ＰＣ０．００１），且其发病率显著低于入侵早、中逡逑期地区，表明随着入侵时间的增加，紫茎泽兰叶片的发病率逐渐增加（图２）。逡逑１0１逦ｂ逦ａ逡逑？逦ｂ逡逑０．８－逦ｉ逡逑发逦？邋？逦－逡逑Ｊ邋０．６＿逡逑ｒＴｒ．——逡逑０．４邋■逦３？邋Ｂ５２逦２２＾逡逑（）９邋－逦？？逦？？？逦■■逦■■■逦４Ａ．邋Ａｉｔ＊邋ＪｍＵ逡逑？？逦■＿逦ａＳＸＸＺＺＺＸＬｌ逡逑■邋■逡逑０邋（）ｊ逦１邋Ｉ邋逦邋ｙ邋逦邋逦Ｉ逦逦逡逑８（）ａ逦５０ａ逦２０ａ逡逑图２不同入侵时期紫茎泽兰的发病率逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ邋ｏｆ邋Ａ．邋ａｄｅｎｏｐｈｏｒａ邋ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｉｎｖａｓｉｖｅ邋ｓｔａｇｅ逡逑注：图屮８０ａ、５０ａ、２０ａ分别代表了紫茎泽兰入侵８０年、５０年、２０年；阁屮的点代表了单个样本的发病率。逡逑不Ｒ的小写字母之间表示差异显著，误差线显示的标准差。逡逑３．２叶斑真菌逡逑３．２．１分离概况逡逑从三个不同入侵历史时期地区采集到的２３８个紫茎泽兰叶病斑共分离得到叶逡逑斑真菌２７５１株，，其中入侵早期地区１１１７株，入侵中期地区９５５株，入侵晚期地区逡逑６７９株。通过菌落形态归类后筛选出丨８７６株，其中１３３９株真菌成功进行ＩＴＳ基闪逡逑测序

入侵植物紫茎泽兰的叶斑病原真菌库及累积特征研究

图３邋），其中入?
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q949.32

【参考文献】