一项在约兹加特省开展的研究发现,萎蔫病和根腐病等真菌病害之类的生物因素限制了扁豆的生产。Fusarium 分离物在95.4%的样品中被检出,表明需要进行定期的本地调查和持续监测,以推动可持续技术的发展并制定有效的防控策略。
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一项在约兹加特省开展的研究发现,萎蔫病和根腐病等真菌病害之类的生物因素限制了扁豆的生产。Fusarium 分离物在95.4%的样品中被检出,表明需要进行定期的本地调查和持续监测,以推动可持续技术的发展并制定有效的防控策略。
扁豆是一种重要的自花授粉豆科作物。其生产常受到多种生物因子的限制,尤其是引起枯萎病和根腐病复合症的真菌病原体。本研究旨在了解植物病原真菌的区域流行病学和病因,以制定针对土传病害的防控策略 镰刀菌属 spp. 本研究调查了约兹加特省83个扁豆播种地点的枯萎病、根腐病和冠腐病,这些病害由常见的 镰刀菌属 2022年和2023年期间的物种。采集有症状的扁豆植株用于真菌分离与鉴定。 镰刀菌属 根据菌落形态将分离物分组,并在PDA培养基上培养。此外,从获得的基因组DNA 镰刀菌属 分离株通过PCR进行分析,并与其他菌株进行比较 镰刀菌属 在NCBI GenBank中登记的分离株。各分离株间的遗传关系 镰刀菌属 使用 Mega 11 软件中的最大简约法(Maximum Parsimony, MP)确定了分离株的系统发育关系。约兹加特省枯萎病和根腐病的平均发病率和病情严重度分别为 16.9% 和 38.6%。 镰刀菌属 在95.4%的样本中检测到分离株。各分离株间的核苷酸序列同源性为99.5%至100%。 F. oxysporum, F. culmorum, F. graminearum, F. acuminatum 和 F. solani 分离株,其中分离次数最多的物种是 F. oxysporum. MP系统发育树的 镰刀菌属 分离株分为两个主要分支,第一个分支包含所有 F. solani 分离株。第二个主要分支包含其他 镰刀菌属 本研究及NCBI GenBank中分离的物种。该研究建议定期开展本地调查,以确定其出现频率 镰刀菌属 小扁豆中抑制萎蔫。及时抑制 镰刀菌属基于损伤的防控措施被强烈建议用于控制该病害并保护扁豆生产体系。
扁豆(Lentil)扁豆 Medik.),一种属于豆科的小型可食用籽粒豆类 豆科 豆科植物是一种自花授粉的冷季作物,具有针状叶片,花色从白色到淡紫色或深紫色。1大约10,000年前,人类在肥沃新月地带的美索不达米亚地区将其驯化,随后迅速传播至包括地中海流域和中亚在内的新地区,之后又归化于美洲2全球扁豆种植面积约为550万公顷,产量为660万吨3土耳其排名第四th 在扁豆生产方面,土耳其仅次于加拿大、印度和澳大利亚。土耳其的扁豆种植非常重要,占全球产量的6.7%。土耳其扁豆总产量为47.4万吨,至少在40个省份进行种植。4土耳其红扁豆和绿扁豆产量约占其扁豆总产量的89.5%,在安纳托利亚东南部地区占冬季作物的10.5%。其余作物作为夏季作物种植。约兹加特(39.5%)、科尼亚(23.7%)、克尔谢希尔(16.3%)、乔鲁姆(7.6%)和安卡拉(2.9%)等省份是绿扁豆生产的主要产区。4扁豆的产量可能受到生物和非生物胁迫因素的限制。在夏季绿皮扁豆生产中,霜冻和干旱是最常见的非生物胁迫因素。5由真菌引起的病害,如枯萎病、根腐病和冠腐病复合体 Ascochyta lentis, Rhizoctonia solani, R. bataticola,Aphanomyces euteiche,Pythium 和 镰刀菌属 丝核菌属(Rhizoctonia)和疫霉属(Phytophthora)是最重要的真菌病害,其引起的病害类型包括猝倒病、苗枯病、萎蔫病和根腐病,具体表现取决于侵染时间、寄主敏感性以及气象条件。6,7,8.
镰刀菌属 是一种存在于土壤、植物和有机基质中的丝状不完全真菌,在这些病原体中属于广泛分布的属9导致多种疾病,例如 镰刀菌属 枯萎、根腐和根颈腐病,以及小麦赤霉病、葫芦科植物的镰刀菌枯萎病和包括扁豆在内的大多数豆科植物的根腐病10,11,12. 由以下病原体引起的维管束萎蔫、根部及根颈腐烂 镰刀菌属 spp. 是全球许多扁豆种植区最重要的病害10. 尖孢镰刀菌 最常见的 镰刀菌属 与扁豆枯萎病、根腐病及根颈腐病相关的物种。在全球范围内,枯萎病、根腐病和冠腐病由以下病原引起 F. graminearum,F. sporotrichioides,F. equiseti,F. acuminatum,F. redolens,F. avenaceum,F. culmorum,F. solani 和 F. verticillioides 在扁豆种植区7萎蔫病、根腐病和冠腐病由 镰刀菌属 spp. 在幼苗期和成株期均可发生,导致叶片突然萎蔫、干枯,最终死亡。该病的症状包括种子腐烂、根部腐烂、上部小叶萎蔫、植株矮化、叶片皱缩和卷曲。在荚果发育的中后期,种子通常皱缩;根部症状包括生长受阻、根部呈褐色变色、主根根尖受损以及侧根大量增生。并非所有情况下均可观察到维管组织变色现象。13.
在安纳托利亚中部地区,关于扁豆枯萎病和根腐病发生状况的研究数量有限。与夏季相比,约兹加特冬季降水充沛,气候温和适中,根据柯本与盖格气候分类法被划分为Dsb型(温暖湿润大陆性气候)14。该地区年平均气温为9.6 °C,年平均降水量为512 mm。约兹加特位于北半球,夏季出现在6月、7月、8月和9月。了解引起病害的植物病原真菌在区域内的流行病学和病原学特征,对于制定针对土传Fusarium spp.的不同防控策略至关重要15。基于此,本研究旨在通过对约占全国绿扁豆总产量40%的单一化种植区——约兹加特省开展调查,评估并确定扁豆枯萎病、根腐病和冠腐病的病害参数(病害普遍性、发病率和严重程度);通过形态学和分子分析鉴定引起扁豆枯萎病和根腐病的致病性Fusarium物种;并通过致病性试验测定各Fusarium物种的个体毒力水平。
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注意:本研究中所用试剂和设备的详细信息列于材料表中。
1. 野外调查、取样与真菌分离
注意:根据 Endes16 的方法,于 2022 年和 2023 年开展了调查工作。共调查了位于约兹加特省九个地区的 83 个扁豆种植区,观察其枯萎病、根腐病和根颈腐烂病的发生情况(图 1)。
2. 气象数据
3. 形态学鉴定
4. 分子鉴定
注意:采用以下方法提取尖孢镰刀菌(Fusarium)分离株的总基因组DNA,该方法略作修改自Cenis23的实验方案。尖孢镰刀菌分离株的PCR分析及电泳操作均依据Aras和Endes24所述方案进行。
5. 致病性检测
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疾病参数的测定
共评估了位于约兹加特9个不同地区的83个扁豆播种区的枯萎病、根腐病和冠腐病症状,调查范围达1.1984 × 10⁴ m²。6 m2 (表2)。所有田地中均出现了枯萎病或根腐病的症状。然而,约兹加特省的索尔根和萨里卡亚地区枯萎病和根腐病的发生率为16.9%,病害严重度为38.6%。谢法特利地区(26.4%)、博加兹拉扬地区(23.0%)和索尔根地区(20.1%)也表现出较高的病害发生率。矛盾的是,病害严重度最高的地区为索尔根(45.2%),其次为博加兹拉扬(36.0%)和萨里卡亚(35.4%)。此外,在所调查标记区域的扁豆田间采集的样本中,共有679株植株表现出病害症状(表3随后对分离得到的真菌病原体进行形态学鉴定,并将其分为两组。 镰刀菌 第一组中的分离物包括病原菌或腐生菌,如链格孢属(Alternaria sp.)、壳二孢属(Ascochyta sp.)以及 立枯丝核菌
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镰刀菌属 枯萎病在世界某些地区已知会造成严重的经济损失和产量下降31该疾病首次在匈牙利被报道32 随后在埃及、印度、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、Türkiye、叙利亚、美国等多个国家报道33. Kumar 等34 报道指出,扁豆枯萎病、根腐病和根颈腐烂病在全球至少26个国家均有发生,分布广泛。在最近一项研究中,从印度不同邦采集的感病扁豆植株中分离出12种真菌物种, F. oxysporum 专化型 lentis 被确定为最重要的病原体(30%),其次为 Rhizoctonia bataticola (17.5%) 和 Sclerotium rolfsii (15.7%)31同样,在本研究中,分离频率最高的真菌属是 镰刀菌属 (95.4%)。根据 Zitnick-Anderson 等人的研究
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作者声明无利益冲突。
本研究由博祖克大学项目协调应用与研究中心(BAP)资助,项目编号为FÇD-2022-1096。本研究是Sevim Atmaca博士论文的一部分。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| (S)-乳酸 | Merck | 100366 | 在研究中用作抗生素。 |
| 2-丙醇 | Merck | 109634 | 用于分子学研究。 |
| 可调微量自动移液器(0.1–2.5 µL) | Eppendorf Research | LB.EP.3123000012 | 用于测量液体的小体积。 |
| 可调微量自动移液器套装(2 – 20 µL,20 – 200 µL,100 – 1.000 µL) | Eppendorf Research | LB.EP.4924000916 | 用于测量液体的小体积。 |
| 琼脂 | Merck | 110453 | 用于真菌培养基的制备。 |
| 琼脂糖 | Sigma-Aldrich | 18300012 | 用于电泳凝胶的制备。 |
| 空调室 | ?klimlab | 用于在受控条件下培养植物。 | |
| 氨苄青霉素 | Sigma-Aldrich | A9393 | 在研究中用作抗生素。 |
| 分析精密天平 | Shimadzu ATX224 | 用于称量研究中使用的固体材料。 | |
| 高压灭菌器 | Zealway | GF-120DR | 用于在研究的各个阶段对固体和液体材料进行灭菌。 |
| 双目显微镜 | Leica DM750 | 用于形态学诊断。 | |
| 生物安全柜 | HFsafe Class II A2 | 用于确保工作区域、操作者、环境及实验操作的安全。 | |
| 离心机 | DLAB DM1424 | LB.DL.903001124 | 用于根据样品中颗粒的形状、大小和密度进行分离。 |
| 氯霉素 | Sigma-Aldrich | 220551 | 在研究中用作抗生素。 |
| 打孔器套装 | Sigma-Aldrich | Z165220 | 用于从培养皿中的真菌培养物中取样。 |
| 盖玻片和载玻片 | ISOLAB | 075.01.006 / 075.02.005 | 用于显微镜研究的样品制备过程。 |
| D(+)-葡萄糖一水合物 | Merck | 108342 | 用于真菌培养基的制备。 |
| 带数码相机的DFC450 | Leica | 带C型接口的数码显微相机,配备500万像素CCD传感器。 | |
| Dm750双目显微镜 | Leica | MIC5246 | 用于真菌的形态学鉴定。 |
| DNA凝胶电泳仪 | thermo fisher scientific | B2-UVT | |
| DNA凝胶上样染料(6x) | Thermo Scientific | R0611 | 用于分子诊断。 |
| dNTP混合液 | Thermo Scientific | R0192 | 用于分子学研究。 |
| DreamTaq PCR预混液(2x) | Thermo Scientific | K1082 | 用于分子诊断。 |
| Drigalski刮铲 | ISOLAB | 082.03.001 | 用于刮取和涂布培养皿中生长的真菌培养物。 |
| EDTA | Thermo Scientific | 17892 | 用于分子诊断。 |
| 乙醇 | Merck | 100983 | 用于分子学研究和表面消毒研究。 |
| 溴化乙锭 | Sigma-Aldrich | E7637 | 用于在凝胶电泳过程中对凝胶中的DNA进行染色。 |
| 乙二胺四乙酸(EDTA) | Sigma-Aldrich | E6758 | 用于分子学研究。 |
| 滤纸 | ISOLAB | 107.58.158 | 用于保藏培养研究。 |
| 强制通风干燥柜 | ZHICHENG ZXDS-A-1090 | 用于孵育过程。 | |
| 通风橱 | Elektromag EM1201 | LB.EM.EM1201 | 用于控制有害的化学蒸气、气体和粉尘。 |
| 凝胶成像系统 | Syngene G:BOX Chemi XX6 | 用于分子诊断。 | |
| GeneRuler 50 bp DNA Marker | Thermo Scientific | SM0372 | 用于分子诊断。 |
| 冰醋酸 | Merck | 1005706 | 用于分子学研究。 |
| 甘油 | Merck | 104094 | 用于真菌保藏培养。 |
| 手术刀片 | ISOLAB | 048.50.002 | 用于从植物样品中去除病变组织。 |
| 氯化镁 | Sigma-Aldrich | 814733 | 用于分子学研究。 |
| 卷尺 | ISOLAB | 016.07.500 | 用于测量液体体积。 |
| 微量离心管 | ISOLAB | 0778.03.001 / 0778.03.002 / 0778.03.003 | 用于储存不同体积的液体。 |
| PCR管 | ISOLAB | 123.01.002 | 用于在PCR研究中盛装DNA混合液。 |
| 培养皿 | ISOLAB | 120.13.090 | 用于真菌培养物的培养。 |
| 移液器吸头 | ISOLAB | 005.01.001 / 005.01.002 / 005.01.003 / 005.01.004 | 用于转移分析中使用的液体体积。 |
| 塑料袋 | ISOLAB | 039.30.005 | 用于将样品运送至实验室。 |
| 塑料盆 | ToXA | 用于植物培养。 | |
| 钳子、夹子 | ISOLAB | 048.08.130 | 用于在真菌于培养皿中生长后将滤纸放入信封中。 |
| 瓷研钵 | ISOLAB | 038.02.150 | 用于研磨真菌菌丝。 |
| 马铃薯葡萄糖琼脂 | Condalab | 1022 | 用于真菌的鉴定和培养。 |
| 纯水系统 | human CORPORATION | LT.HC.NHP009 | 用于研究全过程中的溶液配制和分析。 |
| 冰箱(+4 °C / -20 °C) | Vestel | 用于储存保藏材料。 | |
| 利福平 | Sigma-Aldrich | 557303 | 在研究中用作抗生素。 |
| 乙酸钠 | Merck | 106268 | 用于分子学研究。 |
| 氯化钠 | Merck | 1064041000 | 用于分子学研究。 |
| 十二烷基硫酸钠 | Sigma-Aldrich | 436143 | 用于分子学研究。 |
| 次氯酸钠溶液 | Merck | 105614 | 用于表面消毒。 |
| 刮铲 | ISOLAB | 047.33.210 | 用于刮取培养皿中生长的真菌培养物。 |
| 硫酸链霉素 | BioShop Canada | STP101 | 用于防止真菌培养过程中的污染。 |
| Teksoll超纯级 | Tekkim | TK.200650 | 用于工作各阶段的消毒。 |
| 四环素 | Sigma-Aldrich | T3258 | 在研究中用作抗生素。 |
| PCR扩增仪(热循环仪) | Bio?Rad T100 | 用于基因组分析。 | |
| 血球计数板(Thoma板) | ISOLAB | 075.03.002 | 用于孢子计数。 |
| Tris HCl | Roche | 10812846001 | 用于分子学研究。 |
| Trizma | Sigma-Aldrich | T1503 | 用于分子学研究。 |
| 吐温80 | Merck | 822187 | 用于致病性检测中的孢子溶液。 |
| 涡旋混合器(Vortex mixer) | Velp WIZARD | LB.VLP.F202A0175 | 用于混合液体中的物质。 |
| 水浴锅 | Memmert WNB 22 | 1018-5702 | 用于DNA提取研究中的孵育过程。 |
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