食用菌土传真菌病原鉴定与检测研究进展
作者: 张志康 朱晓华 赵鹏 程显好
摘 要:近年来食用菌产业发展迅速,土传真菌病害也日益严重,成为制约其产业发展的重要因素。土传真菌病害以土壤为传播媒介,常出现在需要覆土栽培的食用菌生产中。常见土传真菌病害包括双孢蘑菇疣孢霉病、顶枝孢霉病、白色石膏霉病、木霉病、蜘蛛网病、褐斑病;羊肚菌镰刀霉病、白霉病、白腐病;草菇菌孢小核菌病、褐腐病;鸡腿菇炭角菌病、菌柄溃疡病、蛛网病以及竹荪霉烂病等。与细菌、线虫等引起的土传病害相比,土传真菌病害更易于传播,对食用菌生产危害极大。我国食用菌土传真菌病害的研究基础薄弱,对重要土传真菌病原认识不清。笔者概述了食用菌生产过程中相关土传真菌病原鉴定及检测研究进展,可为准确快速地鉴定与检测土传真菌病原、预防食用菌土传病害发生及快速治理早期病害提供参考依据,以促进产业的健康稳定发展。
关键词:食用菌;土传真菌病害;形态鉴定;分子鉴定
中图分类号:S646 文献标志码:A 文章编号:1673-2871(2022)10-010-06
Advances in pathogen identification and detection of soil-borne fungal diseases in edible mushrooms
ZHANG Zhikang, ZHU Xiaohua, ZHAO Peng, CHENG Xianhao
(School of Agriculture, Ludong University, Yantai 264025, Shandong, China)
Abstract: In recent years, with the rapid development of edible mushroom industry, soil-borne fungal diseases have also become increasingly serious, which is impeding the development of the industry. Soil-borne fungal diseases are transmitted by soil and often occur on edible mushroom that need to be covered with soil during production. Soil-borne fungal pathogens include Mycogone perniciosa, Acremonium strictum, Scopulariopsis fimicola, Trichoderma virens, Cladobotryum mycophilum, Verticillium fungicola; Fusarium incarnatum-equiseti, Paecilomyces penicillatus, Aspergillus sp.; Sclerotium mycetospora, Xylaria pedunculata, Trichothecium roseum, and Cladobotryum protrusum. Compared with soil-borne diseases caused by bacteria and nematodes, soil-borne fungal diseases are easier to spread and cause greater damage to mushroom cultivation. We reviewed the progress of identification and detection of soil-borne fungal pathogens infected in edible mushrooms, to facilitate the control of soil-borne fungal diseases in edible mushrooms.
Key words: Edible mushrooms; Soil-borne fungal disease; Morphological identification; Molecular identification
中国是食用菌生产和消费大国,随着产业的迅速发展,食用菌已成为第五大经济作物[1]。国家提出发展乡村产业助推乡村振兴、科技兴农等口号,食用菌生产具有投资少、周期短、收益高等特点,因而食用菌产业已成为重要的脱贫产业,不仅提高了农民收入,还促进了乡村经济发展[2-4]。因此,各地政府积极响应国家的号召发展食用菌产业,食用菌栽培产业前景大好。近年来,随着“秸秆资源循环利用”等绿色循环概念的提出,食用菌作为分解者在促进秸秆物质能源循环等方面也发挥着重要作用[5]。在此背景下,食用菌产业快速发展,规模不断扩大,但在生产过程中,真菌病害成为影响食用菌产量和品质的重要因素[6]。目前,对于食用菌病害的研究主要集中在致病细菌、真菌、病毒的病原鉴定、病害特征、发生规律、防治技术等方面[7-10],鲜见关于土传性真菌病原检测与鉴定的报道[11-15]。笔者概述了引起食用菌土传真菌病害的病原鉴定与检测方法,可为食用菌生产中土传真菌病害的防治提供参考。
1 食用菌土传真菌病原鉴定与检测
土壤是土传真菌病原体重要的储存库,土传真菌病害是指土壤中的真菌病原微生物在适当条件下侵染植物根茎引起的病害[16-17],土壤中的真菌也可以引起食用菌的病害。土壤真菌能以菌核、厚垣孢子等抗逆性形态长久存在于土壤中[11],难以完全消灭。土传真菌病原主要以土壤为传播媒介,或以其他方式间接感染食用菌,生产过程中需要覆土栽培的食用菌最易感染土传真菌病原,如双孢蘑菇、羊肚菌、鸡腿菇、草菇、竹荪等(表1)。
1.1 双孢蘑菇土传真菌病害的病原鉴定
1.1.1 疣孢霉病 Fletcher等[37]从英国和中国的双孢蘑菇工厂及野生双孢蘑菇上分离了8株有害疣孢霉Mycogone perniciosa菌株,发现这些病原真菌引起的症状以及造成的损失存在差异。此外,不同地区的菌株rDNA有少许差别。Umar等[38]研究表明,M. perniciosa的菌丝及孢子均可感染任一发育阶段的双孢蘑菇子实体。
我国的双孢蘑菇产量大约占世界总产量的45%,疣孢霉病在生产过程中发病率高达40%,是双孢蘑菇生产中最严重的病害,严重制约了双孢蘑菇的产业发展[11,18,39-40]。1996年,谭琦等[41]利用RAPD技术对23株疣孢霉菌株进行了分子鉴定,发现不同菌株之间存在着遗传差异。2009年,李河等[12]从湖北感染褐腐病的双孢蘑菇上分离到致病菌株CSUFT082,获得了其ITS序列信息,与GenBanK数据库中的序列比对,采用MEGA软件构建系统发育树,通过比对和系统发育树确定菌株CSUFT082为Mycogone perniciosa。2010年,温志强等[42]对福建省16株有害疣孢霉菌进行形态学鉴定以及ISSR分子鉴定,发现同一产地的疣孢霉出现了种群分化和遗传多样性。2012年,范建奇等[18]报道了福建地区疣孢霉病鉴定及防治方法,疣孢霉菌丝疏松发达,气生菌丝有隔膜,随时间推移由灰白色转深褐色,分生孢子梗呈轮枝状分枝,顶端单生分生孢子。
1.1.2 顶枝孢霉病 2002年,康晓慧等[13]在调查四川双孢蘑菇病害时发现一种新型双孢蘑菇子实体致病菌,该致病菌会导致双孢蘑菇子实体表面以及菌肉、菌褶上出现褐色斑块。将分离菌株进行形态学鉴定,在MEA培养基上菌落为粉红色且黏滑,菌丝无色,分生孢子梗不分枝或偶有分支,直径(2.5~3.0)μm×(5.0~30.0)μm,分生孢子无色,椭圆形至圆筒形,(2.0~3.0)μm×(2.5~7.5)μm。以形态学特征将病原菌鉴定为点枝顶孢霉Acremonium strictum。
1.1.3 白色石膏霉病 白色石膏霉病是双孢蘑菇常见的一种真菌性病害,又称白皮病、臭霉菌、白粉病,引起的病原菌是粪生帚霉Scopulariopsis fimicola[20]。分生孢子卵形至球形,孢子堆呈粉红色,脱落后梗的顶部有环痕[19-20]。发生这种病害会影响双孢蘑菇菌丝和子实体的生长发育,严重时不出菇,所以生产过程中对培养料腐熟及土壤杀菌消毒要彻底。
1.1.4 木霉病 2002年,Samuels等[43]报道了侵占木霉Trichoderma aggressivum侵染可以引起双孢蘑菇绿霉病,目前北美多个国家发现该病害,并分离到病原菌。双孢蘑菇感染木霉病的特点是在覆土层蘑菇产生绒毛状菌丝,能产生大量绿色孢子,侵染子实体后发生枯萎腐烂[8,21]。2018年,宋晓霞等[21]从双孢蘑菇工厂的10份病害样本中分离到4种致病木霉,对其形态进行鉴定,并获得了ITS序列,与GenBanK数据库和TrichOKEY数据库中的信息进行比对,确定了4种木霉为绿木霉T. virens、哈茨木霉T. harzianum、子座木霉T. stromaticum和钩状木霉T. hamatum。
1.1.5 蜘蛛网病 双孢蘑菇被各国广泛栽培,Cladobotryum spp.是引起双孢蘑菇蜘蛛网病的主要病原菌[44]。2008年,Ivana等[45]报道了在塞尔维亚蘑菇工厂出现一种真菌病原Cladobotryum dendroides,能侵染双孢蘑菇子实体导致蜘蛛网病。2012年,Navarro等[46]首次报道了西班牙的双孢蘑菇蜘蛛网病是由Cladobotryum mycophilum引起的。2016年,Lan等[22]报道了国内双孢蘑菇感染蜘蛛网病,经过形态鉴定及分子鉴定将病原确定为C. mycophilum,这是我国对双孢蘑菇感染该病原的首次报道。2019年,Chakwiya等[23]在对南非双孢蘑菇蜘蛛网病调查过程中,分离到的菌株与美国和中国等地的蜘蛛网病原菌参考菌株进行比较,发现菌株形态特征与C. mycophilum基本相同,结合ITS序列,确定致病菌株大部分为Cladobotryum mycophilum。
1.1.6 褐斑病 双孢蘑菇的褐斑病又称干泡病,病原菌是轮枝菌属的菌生轮枝菌Verticillium fungicola和蘑菇轮枝菌Verticillium psalliotae[24,47]。轮枝菌的分生孢子梗上有数个节,每节有多根轮生小梗;菌生轮枝菌的分生孢子椭圆形或卵圆形,偶有孢子聚成孢子球附在小梗顶部,蘑菇轮枝菌的呈新月形,常与小梗垂直[25]。该褐斑病的报道仅有形态特征及发病症状,缺少分子鉴定依据。
1.2 羊肚菌土传真菌病害病原鉴定
1.2.1 镰刀霉病 2016年,Guo等[14]发现Fusarium incarnatum-F. equiseti复合种能引起羊肚菌的茎腐病。近几年文献[48]报道其他镰刀菌也能引起羊肚菌常见的柄腐病。2019—2020年,在四川、河南、甘肃、贵州多省的六妹羊肚菌种植区域相继暴发新型柄腐病,刘天海等[15]对该病原菌进行了报道。形态特征与Helgard报道的Fusarium nematophilum一致[49]。分子鉴定获得了菌株GJB-3的ITS、RPB2、EF1α序列,与GenBanK数据库中的序列进行比对,发现菌株GJB-3的3个序列与F. nematophilum相似,其中ITS相似度为100%。构建系统发育树后,发现GJB-3在2棵树上的位置都与F. nematophilum相邻,确定病原为Fusarium nematophilum[15]。
1.2.2 白霉病 近年来,四川的羊肚菌栽培工厂经常发生白霉病害,严重影响了羊肚菌的产量和品质,He等[26]首次报道了长毛拟青霉Paecilomyces penicillatus能感染羊肚菌引起白霉病。采用科赫法则确认了该病原菌,获得病原菌的ITS后进行BLAST,发现与P. penicillatus相似度最高,构建系统发育树,确定导致羊肚菌白霉病的病原菌是长毛拟青霉Paecilomyces penicillatus。