Biological characteristics of pathogenic anthracnose Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi and screening of fungicides
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摘要:目的
探明贵州百里杜鹃自然保护区马缨杜鹃Rhododendron delavayi炭疽病菌Colletotrichum fioriniae生物学特性，并筛选出有效药剂。
方法采用菌丝生长速率法测定马缨杜鹃炭疽病菌生物学特性；选用二氰蒽醌、吡唑醚菌酯、 溴菌腈、丙环唑、苯醚甲环唑、肟菌·戊唑醇、四霉素、乙蒜素、蛇床子素及宁南霉素对该病原菌的室内毒力进行测定；选择作用机制不同、抑菌活性较高的2种药剂按不同比例复配，测定其对马缨杜鹃炭疽病菌菌丝的联合毒力。
结果病原菌在5~35 ℃、pH 5~11均能生长，最适温度为25 ℃，最适生长pH为8，最适碳源为葡萄糖和可溶性淀粉，最适氮源为蛋白胨，最适培养基为PSA。室内毒力测定结果表明，所选药剂对病原菌菌丝生长均有一定抑制作用，其中，肟菌·戊唑醇、吡唑醚菌酯、四霉素、苯醚甲环唑和丙环唑抑制效果较好，EC50分别为0.102、0.118、1.107、1.202和2.101 mg/L；其次为蛇床子素，EC50为6.803 mg/L。选用四霉素与苯醚甲环唑进行混配，结果表明不同配比对病原菌的联合毒力较单剂均具有协同增效作用，增效最佳配比为7 ∶ 3，共毒系数(Co-toxicity coeffecient, CTC)达584.56，明显高于其他配比；配比为6 ∶ 4和8 ∶ 2 时，对应CTC均在500以上，仅次于最佳配比。
结论马缨杜鹃炭疽病菌的生长受温度、pH、培养基成分、碳氮源影响明显。四霉素和苯醚甲环唑不同比例复配活性增效明显，可选择7 ∶ 3复配比例进行田间防治。
Abstract:ObjectiveTo investigate the biological characteristics of Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi in Baili Azalea Nature Reserve of Guizhou Province, and to screen effective fungicides for disease control.
MethodThe mycelial growth rate method was applied to explore the biological characteristics of C. fioriniae on R. delavayi. The indoor toxicity of pathogen was determined using 10 fungicides, including trifloxystrobin·tebuconazole, pyraclostrobin, difenoconazole, propiconazole, bromothalonil, dithianon, tetramycin, ethylicin, cnidiadin and ningnanmycin. Combined toxicity of two fungicides with high antifungal activities and different toxicological mechanisms to C. fioriniae was assessed in different mixture ratio.
ResultThe pathogenic fungi could grow under 5−35 ℃ and pH 5−11. The optimum temperature was 25 ℃ and the optimum pH was 8. The best carbon sources were glucose and soluble starch. Peptone was the best nitrogen source for the pathogen growth and the growth rate reached the maximum on PSA medium. The results of the indoor toxicity test indicated that all of the 10 fungicides inhibited the mycelial growth of the pathogen to some extent. Among 10 fungicides, trifloxystrobin·tebuconazole, pyraclostrobin, tetramycin, difenoconazole, and propiconazole had better inhibitory effect with EC50 of 0.102, 0.118, 1.107, 1.202 and 2.101 mg/L, respectively, followed by cnidiadin with EC50 of 6.803 mg/L. The combination of tetramycin and difenoconazole with different mixture ratio showed synergistic inhibiting effect on the pathogen compared with single fungicide. The optimal mixture ratio was 7∶3 with co-toxicity coefficient (CTC) of 584.56, which was obviously higher than those of other mixture ratios. Both the mixture ratio of 6∶4 and 8∶2 had CTC above 500, being next to the best ratio.
ConclusionThe growth of C. fioriniae is significantly affected by temperature, pH, culture medium, carbon and nitrogen sources. The combination of tetramycin and difenoconazole in different mixture ratios has obvious synergistic toxicity, and the 7∶3 mixture ratio can be selected for field control experiments.
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大花紫薇Lagerstroemia speciosa为千屈菜科Lythraceae紫薇属Lagerstroemia大乔木，又名为大叶紫薇、大叶百日红、巴拿马等，主要分布于东南亚地区、印度及斯里兰卡，现广泛栽培于我国广东、广西、福建和云南等地[1-2]。大花紫薇树体高大、树形优美、枝叶繁茂、花冠硕大、花色艳丽、花量繁多、花期长久，是重要的夏秋观花景观生态树种[3-5]。
目前，紫薇属中株型矮小的灌木紫薇品种选育获得了巨大成功，但针对高大乔木品种的选育则相对滞后，以大花紫薇为材料的品种选育与改良工作开展较少，且育种手段单一[6]。同时，该树种的应用面临品种花色单调、适生区域窄、结果量大且挂果期长(达8个月)等问题，严重影响开花及花后的景观效果[7-9]。鉴于此，利用多种育种技术进行种质创新成为培育和改良大花紫薇研究的重中之重。
甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate，EMS)是常见的植物育种诱变剂之一，能够诱使材料产生高密度的系列等位基因点突变，已被广泛用于农作物和花卉等草本植物的育种研究上，且取得了不俗的成果[10-13]。相比之下，木本植物因其生长周期较长，运用EMS诱变取得的实质性成果也相对欠缺[14]。本研究以大花紫薇种子为材料，对其采用不同浓度EMS进行不同时间处理，以探究大花紫薇EMS诱变半致死剂量，构建EMS诱变群体，为丰富大花紫薇种质资源提供技术理论支持，同时以期为后续育种提供材料。
1. 材料与方法
1.1 供试材料
大花紫薇果实于2021年12月采自华南农业大学校园内筛选出的单株。果实脱粒后选取饱满种子于−4 ℃冰箱保存。诱变前将大花紫薇种子浸泡在200 mg·L−1赤霉素溶液并置于摇床(30 ℃，150 r·min−1)催芽24 h。
1.2 EMS诱变处理
1.2.1 EMS溶液的配制
称取Na2HPO4·12H2O 35.82 g，用蒸馏水定容至1 L，作为溶液A；称取NaH2PO4·2H2O 15.61 g，用蒸馏水定容至1 L，作为溶液B；磷酸缓冲液按VA∶VB = 63∶39现配现用，使用前用NaOH溶液将pH微调至7.0[15]。
化学诱变剂为EMS(上海麦克林生化科技有限公司)，使用磷酸缓冲液进行配制，先配制成0.1 g·mL−1质量浓度溶液，再稀释至所需质量浓度。
1.2.2 处理方法与试验设计
催芽处理后的种子置于100 mL离心管中，加入配制好的不同浓度EMS溶液后于摇床(30 ℃，150 r·min−1)避光进行诱导，在前期预试验0~20 g·L−1质量浓度筛选的基础上，采用随机完全区组设计，EMS溶液设置5个质量浓度梯度(12、14、16、18和20 g·L−1)，磷酸缓冲液为空白对照，处理时间设置3个水平(8、10、12 h)，共18个处理组合，每个处理50粒种子，重复3次。处理结束后用等体积50 g·L−1 Na2S2O3溶液置于摇床(30 ℃，150 r·min−1)清洗3次，每次10 min，再用流水冲洗2 h，以彻底清除残留药液[16]。最后将清洗的种子置床于铺有3层滤纸和1层纱布的培养皿中，培养条件为16 h·d−1光照、30 ℃的培养箱。
1.3 指标测定
1.3.1 发芽指标测定
每天按时观察种子萌发情况，按需补水，保持滤纸湿润，并及时去除霉变感菌种子。种子萌发以露白作为标准，以连续3 d不再发芽视为发芽终止，每天定时记录各处理发芽数。发芽结束后统计发芽率，计算发芽势和发芽指数。计算公式[17]如下：
$$ \mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{率}=\dfrac{\mathrm{种}\mathrm{子}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{总}\mathrm{数}}{\mathrm{供}\mathrm{试}\mathrm{种}\mathrm{子}\mathrm{数}}\times \text{100{\text{%}}}， $$ (1) $$ \text{相对发芽率}\text=\dfrac{\text{处理组发芽率}}{\text{对照组发芽率}}\times \text{100{\text{%}}}， $$ (2) $$ \mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{势}=\dfrac{\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{高}\mathrm{峰}\mathrm{期}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{种}\mathrm{子}\mathrm{数}}{\mathrm{供}\mathrm{试}\mathrm{种}\mathrm{子}\mathrm{数}}\times \text{100{\text{%}}}， $$ (3) $$ \mathrm{相}\mathrm{对}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{势}=\dfrac{\mathrm{处}\mathrm{理}\mathrm{组}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{势}}{\mathrm{对}\mathrm{照}\mathrm{组}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{势}}\times \text{100{\text{%}}}， $$ (4) $$ \mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{指}\mathrm{数}=\displaystyle\sum \dfrac{G_t}{t}， $$ (5) 式中：Gt为第t天发芽数；t为发芽天数。
$$ \mathrm{相}\mathrm{对}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{指}\mathrm{数}=\dfrac{\mathrm{处}\mathrm{理}\mathrm{组}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{指}\mathrm{数}}{\mathrm{对}\mathrm{照}\mathrm{组}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{指}\mathrm{数}}\times \text{100{\text{%}}}。 $$ (6) 半致死剂量(Lethal concentration 50，LC50)以处理大花紫薇种子的相对致死率确定，相对致死率为50%时获得半致死剂量[18]。
$$\mathrm{相}\mathrm{对}\mathrm{致}\mathrm{死}\mathrm{率}=1 - \mathrm{相}\mathrm{对}\mathrm{发}\mathrm{芽}\mathrm{率}。 $$ (7) 1.3.2 胚轴及胚根测定
发芽终止5 d后，每个处理随机抽取10株芽苗，重复3次(数量不足的全组测量)，使用游标卡尺(精度为0.1 mm)测量胚轴及胚根长，取平均值。
1.3.3 大花紫薇幼苗形态学指标的观测
经诱变处理的大花紫薇芽苗长出真叶时，移栽至穴盘(基质为V泥炭土∶V珍珠岩=3∶1)培养至5~6 cm时，移栽至花盆中(基质为V泥炭土∶V黄心土=1∶1)，于田间进行常规培育120 d后，测定其形态学指标。株高、冠幅和地径分别使用尺子和游标卡尺(精度0.1 mm)测量；叶长、叶宽、叶面积及叶形指数(每株选取第3~5位成熟叶片)使用叶面积仪测量(CL-203，CID，美国)。每个处理组随机选取10株进行测量，3次重复，取平均值。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2019对原始数据进行记录，利用SPSS 26.0软件进行方差分析，多重比较采用Duncan’s法，数据采用平均数 ± 标准误表示。绘图采用Origin 2019软件。
2. 结果与分析
2.1 不同处理对大花紫薇种子萌发的影响
表1结果显示，诱变时间相同时，发芽率、发芽势及发芽指数随着EMS浓度的升高呈下降趋势，部分处理种子发芽情况见图1。EMS质量浓度在16 g·L−1及以上时，发芽率迅速降低，12 h 20 g·L−1 EMS处理时降至为0，反映了高浓度EMS对发芽率的作用更加明显。发芽势反映种子生命力的强弱，决定种子出苗的整齐程度，在相同时间处理条件下，随着EMS浓度升高，发芽势递减，反映出EMS处理影响大花紫薇种子出苗的整齐程度。与发芽率相似，EMS质量浓度在16 g·L−1及以上时，发芽势迅速降低，表明高浓度的EMS更易使大花紫薇种子出苗不整齐。发芽指数也是反映种子活力的指标之一，本研究中发现EMS处理对大花紫薇种子毒害作用较强，与对照组相比，不同处理的发芽指数受到显著抑制，当EMS质量浓度高于14 g·L−1，各处理发芽指数均低于10。
表 1 不同EMS处理对大花紫薇种子发芽的影响1)Table 1. Effects of different EMS treatments on germination of Lagerstroemia speciosa seedst/h ρ/(g·L−1) 发芽率/%
Germination rate发芽势/%
Germination vigor发芽指数
Germination index8 0 72.22 ± 2.22a 55.33 ± 0.67a 18.67 ± 0.05a 12 68.89 ± 1.11ab 40.00 ± 0.00b 11.70 ± 0.27b 14 65.56 ± 2.94b 34.67 ± 1.76c 11.69 ± 0.65b 16 54.44 ± 1.11c 30.67 ± 0.67d 8.64 ± 0.37c 18 50.00 ± 1.92c 28.67 ± 1.33d 8.55 ± 0.63c 20 17.78 ± 2.22d 16.67 ± 1.76e 1.88 ± 0.25d 10 0 73.11 ± 1.74a 46.00 ± 1.39a 19.18 ± 0.43a 12 68.22 ± 0.97a 39.33 ± 3.33b 11.99 ± 0.41b 14 58.89 ± 1.60b 37.33 ± 1.76b 10.83 ± 0.47b 16 52.22 ± 1.11c 32.67 ± 1.76b 7.24 ± 0.40c 18 32.89 ± 1.98d 18.67 ± 2.67c 3.24 ± 0.13d 20 5.55 ± 2.22e 4.00 ± 0.00d 0.61 ± 0.16e 12 0 71.78 ± 0.97a 47.78 ± 1.11a 19.92 ± 0.65a 12 65.56 ± 1.82b 46.67 ± 1.76a 10.27 ± 0.28b 14 51.33 ± 1.76c 28.67 ± 1.33b 10.40 ± 0.42b 16 37.33 ± 0.67d 26.67 ± 0.67b 6.73 ± 0.36c 18 14.00 ± 2.31e 11.33 ± 1.33c 1.46 ± 0.29d 20 0.00 ± 0.00f 0.00 ± 0.00d 0.00 ± 0.00e 1) 相同时间同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。
1) Different lowercase letters of the same column of the same time indicate significant differences (P < 0.05, Duncan’s method).![]()
图 1 部分处理大花紫薇种子同期萌发情况Figure 1. Simultaneous germination of Lagerstroemia speciosa seeds of partial treatment combinations图2为不同EMS浓度和处理时间下大花紫薇种子相对发芽率、相对发芽势和相对发芽指数情况。与对照组相比，低浓度EMS处理相对发芽率无显著差异，12 g·L−1 EMS处理的相对发芽率均达90%，只有当EMS质量浓度在14 g·L−1以上时，相对发芽率才显著降低。在相同诱变时间条件下，EMS浓度的升高会导致相对发芽势降低。当诱变时间为8 h，相对发芽势变化区间为31.25%~75.00%，当诱变时间为10 h，相对发芽势变化区间为8.70%~85.51%，当诱变时间为12 h，相对发芽势变化区间为0~49.74%。相对发芽指数随着EMS浓度的升高而逐步降低，且当诱变时间为12 h时，降至为0。与对照组相比，当EMS质量浓度高于14 g·L−1时，各处理的相对发芽指数均低于50%。由此可见EMS处理对大花紫薇种子发芽率、相对发芽率、发芽势、相对发芽势、发芽指数和相对发芽指数均有较强的抑制作用，这种抑制作用在高浓度EMS处理下更为明显，并且随着抑制作用的加强，出现不发芽现象。
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图 2 不同EMS处理对大花紫薇种子发芽的影响各图中，相同时间柱子上方的不同小写字母表示不同浓度处理间差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。Figure 2. Effects of different EMS treatments on germination of Lagerstroemia speciosa seedsIn each figure，different lowercase letters on bars of the same time indicate significant differences among treatments with different concentrations (P < 0.05, Duncan’s method).2.2 EMS处理对种子发芽进程的影响
由图3可知，EMS处理显著推迟了大花子薇种子的发芽起始时间，在诱变时间相同的情况下，随着EMS浓度的升高，发芽起始时间逐渐推迟。当诱变时间为8 h，发芽起始时间与对照组相比推迟了3.67~7.67 d；当诱变时间为10 h，各处理发芽起始时间与对照相比最少推迟了2.67 d，最长推迟了8.67 d；当诱变时间为12 h，发芽起始时间最早的是12 g·L−1 EMS处理，平均6.33 d开始发芽，比对照组推迟了3.33 d，发芽起始时间最晚的是18 g·L−1 EMS处理，平均10.00 d开始发芽，较对照组推迟了7.00 d。发芽持续时间在诱变时间为8 h时，随着EMS浓度的升高而变长，18 g·L−1 EMS处理发芽持续时间最长，为12.00 d，而20 g·L−1 EMS处理发芽持续时间又降至7.00 d；当诱变时间分别为10和12 h，发芽持续时间随着EMS浓度的升高先延长后缩短，均于14 g·L−1时达到最长，分别为8.67和9.67 d，较对照组延长了2.00和2.67 d。由此可得，在不同浓度和诱变时间作用下，随着EMS浓度的增加会使大花紫薇种子发芽起始时间推迟；高浓度的EMS会导致种子发芽率降低从而缩短发芽持续时间，总体上EMS处理还是会延长发芽的持续时间。
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图 3 不同EMS处理对大花紫薇种子发芽进程的影响各图中，相同时间柱子上方的不同小写字母表示不同浓度处理间差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。Figure 3. Effects of different EMS treatments on germination process of Lagerstroemia speciosa seedsIn each figure，different lowercase letters on bars of the same time indicate significant differences among treatments with different concentrations (P < 0.05, Duncan’s method).2.3 EMS处理对胚轴和胚根长度的影响
由图4可知，诱变时间相同时，EMS浓度越高，胚轴长度较对照组变短，整体呈下降趋势，EMS诱变时间与胚轴长度的关系总体也呈现相同的规律。诱变时间为8 h时，12 g·L−1 EMS处理与对照组相比，无显著差异，当EMS浓度逐渐升高，对照组胚轴长度显著长于不同处理，20 g·L−1 EMS处理胚轴长度为8.12 mm，是对照组的49.12%；当诱变时间为10 h，不同处理胚轴长度较对照组缩短5.03~9.55 mm，其中18 g·L−1 EMS处理胚轴长度最短，为6.58 mm，是对照组的41.38%；当诱变时间为12 h，对照组胚轴长度为15.78 mm，而16和18 g·L−1 EMS处理胚轴长度为分别5.64和4.33 mm，仅分别为对照组的35.74%和27.44%。同一诱变时间，EMS浓度越高，胚根长度逐渐变短。在诱变时间为8 h，20 g·L−1 EMS处理胚根长度最短，为8.49 mm，是对照组的23.18%；诱变时间为10 h，18 g·L−1 EMS处理胚根最短，为6.80 mm，是对照组的19.69%，当EMS浓度升至20 g·L−1时，无胚根长出；诱变12 h，16 g·L−1 EMS处理胚根最短，长度仅有4.35 mm，仅为对照组的12.79%，而随着EMS浓度的升高，12 h 18 g·L−1 EMS处理出现无胚根现象。以上结果表明EMS处理能够抑制大花紫薇种子萌发初期胚轴和胚根的生长，且EMS浓度越高、时间越长，种子萌发初期生长受抑制效应越强，胚轴及胚根越短，甚至完全抑制胚根的生长。
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图 4 不同EMS处理对大花紫薇种子胚轴和胚根长度的影响各图中，相同时间柱子上方的不同小写字母表示不同浓度处理间差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。Figure 4. Effects of different EMS treatments on hypocotyls length and radicle length of Lagerstroemia speciosaIn each figure，different lowercase letters on bars of the same time indicate significant differences among treatments with different concentrations (P < 0.05, Duncan’s method).2.4 EMS诱变半致死剂量
表2结果显示，不同EMS处理抑制了大花紫薇的萌发，EMS浓度越高，处理时间越长，其相对致死率越高。半致死剂量常为EMS诱变最适剂量，本研究中10 h 18 g·L−1 EMS处理相对致死率为55.02%，12 h 16 g·L−1EMS处理相对致死率为47.99%，以上2种处理与半致死剂量最为接近，可作为大花紫薇EMS诱变实际参考剂量。
表 2 不同EMS处理对大花紫薇种子相对致死率的影响Table 2. Effects of different EMS treatments on relative lethality of Lagerstroemia speciosa seedst/h ρ/(g·L−1) 相对致死率1)/%
Relative lethality8 0 0.00 ± 0.00d 12 4.61 ± 1.54cd 14 9.23 ± 4.07c 16 24.61 ± 1.54b 18 30.77 ± 2.66b 20 75.39 ± 3.08a 10 0 0.00 ± 0.00f 12 6.68 ± 1.33e 14 19.45 ± 2.19d 16 28.57 ± 1.52c 18 55.02 ± 2.70b 20 92.40 ± 3.04a 12 0 0.00 ± 0.00f 12 8.67 ± 2.53e 14 28.49 ± 2.46d 16 47.99 ± 0.93c 18 80.50 ± 3.22b 20 100.00 ± 0.00a 1) 相同时间同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。
1) Different lowercase letters of the same column of the same time indicate significant differences (P < 0.05， Duncan’s method).2.5 EMS处理对幼苗生长的影响
不同EMS处理的大花紫薇种子萌发后移栽至穴盘，于植物生长室养护管理120 d后对其形态指标进行测定，结果见表3和表4。由表3可知经过EMS处理的大花紫薇幼苗生长受到明显影响，随着EMS浓度升高和处理时间延长，其株高呈逐渐下降趋势，12 h 16 g·L−1 EMS处理株高最小，高度仅为8.28 cm。EMS处理组冠幅与地径也呈现出同样的变化规律，均随着浓度及处理时间的加大而下降，且12 h 16 g·L−1 EMS处理受到抑制也最为明显，此时冠幅和地径分别为9.66 cm和1.70 mm，仅达到对照组的49.90%和52.63%。
表 3 不同EMS处理对大花紫薇幼苗生长的影响1)Table 3. Effects of different EMS treatments on the growth of Lagerstroemia speciosa seedlingst/h ρ/(g·L−1) 株高/cm
Plant
height冠幅/cm
Crown
width地径/mm
Ground
diameter8 0 32.23 ± 0.53a 23.54 ± 1.69a 3.53 ± 0.11a 12 22.61 ± 0.70b 18.22 ± 0.93b 2.87 ± 0.13b 14 19.53 ± 0.66c 16.81 ± 1.06bc 2.51 ± 0.07c 16 18.28 ± 0.64c 16.01 ± 0.61cd 2.09 ± 0.05d 18 14.10 ± 0.30d 14.64 ± 0.34de 1.97 ± 0.12d 20 11.15 ± 0.76e 13.25 ± 0.38e 2.00 ± 0.07d 10 0 32.01 ± 0.24a 20.96 ± 0.58a 3.37 ± 0.05a 12 20.49 ± 0.86b 15.23 ± 0.14b 2.51 ± 0.06b 14 13.77 ± 0.56c 13.82 ± 0.60b 2.15 ± 0.05c 16 10.87 ± 0.48d 10.94 ± 0.56c 1.87 ± 0.08d 18 8.95 ± 0.52e 10.29 ± 0.30c 1.89 ± 0.05d 20 12 0 30.31 ± 0.16a 19.36 ± 0.86a 3.23 ± 0.08a 12 16.29 ± 0.32b 13.73 ± 0.59b 2.29 ± 0.06b 14 11.36 ± 0.48c 10.59 ± 0.22c 2.00 ± 0.06c 16 8.28 ± 0.30d 9.66 ± 0.25c 1.70 ± 0.03d 18 20 1) 相同时间同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。
1) Different lowercase letters of the same column of the same time indicate significant differences (P < 0.05， Duncan’s method).表 4 不同EMS处理对大花紫薇幼苗叶片的影响1)Table 4. Effects of different EMS treatments on the leaves of Lagerstroemia speciosa seedlingst/h ρ/(g·L−1) 叶长/cm
Leaf length叶宽/cm
Leaf width叶形指数
Leaf index叶面积/cm2
Leaf area8 0 14.69 ± 0.41a 7.23 ± 0.25a 2.03 ± 0.02b 84.70 ± 3.94a 12 12.89 ± 0.43b 6.16 ± 0.23b 2.10 ± 0.05b 65.05 ± 2.44b 14 12.89 ± 0.26b 6.12 ± 0.04b 2.11 ± 0.04b 62.18 ± 1.14b 16 10.47 ± 0.38c 4.89 ± 0.12c 2.15 ± 0.03b 38.68 ± 3.33c 18 10.10 ± 0.35c 4.81 ± 0.17c 2.12 ± 0.01b 40.07 ± 3.18c 20 8.73 ± 0.65c 3.71 ± 0.33d 2.44 ± 0.04a 28.45 ± 4.62d 10 0 14.70 ± 0.27a 7.25 ± 0.16a 2.03 ± 0.01c 85.90 ± 2.03a 12 12.03 ± 0.30b 5.79 ± 0.16b 2.08 ± 0.02bc 59.68 ± 0.97b 14 9.88 ± 0.29c 4.71 ± 0.16c 2.10 ± 0.03bc 38.69 ± 1.04c 16 8.58 ± 0.31d 4.01 ± 0.11d 2.16 ± 0.02b 30.22 ± 1.38d 18 7.71 ± 0.12d 3.30 ± 0.07e 2.42 ± 0.02a 21.08 ± 1.03e 20 12 0 14.95 ± 0.08a 7.34 ± 0.10a 2.04 ± 0.01b 78.47 ± 0.31a 12 11.81 ± 0.04b 5.65 ± 0.04b 2.09 ± 0.01b 53.41 ± 0.39b 14 9.89 ± 0.46c 4.62 ± 0.26c 2.14 ± 0.02b 36.96 ± 0.92c 16 9.04 ± 0.21c 3.89 ± 0.16d 2.42 ± 0.08a 29.32 ± 1.56d 18 20 1) 相同时间同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P < 0.05， Duncan’s法)。
1) Different lowercase letters of the same column of the same time indicate significant differences (P < 0.05， Duncan’s method).表4反映了不同EMS处理对大花紫薇幼苗叶片的影响，结果显示EMS处理组的叶长、叶宽及叶面积均受到抑制，与对照组差异显著，并且随着EMS浓度和处理时间的加大，抑制作用越明显，10 h 18 g·L−1 EMS处理叶片生长受抑制情况最强，其叶长为7.71 cm，叶宽为3.30 cm，叶面积为21.08 cm2，分别是对照组的52.45%、45.52%和24.54%。叶形指数受EMS处理影响不明显，不同处理组随着EMS浓度的升高，叶形指数缓慢递增。当处理时间为8 h时，不同浓度EMS处理组叶形指数为2.10~2.44，当处理时间为10 h时，不同浓度EMS处理组叶形指数为2.08~2.42，当处理时间为12 h时，不同浓度EMS处理组叶形指数为2.09~2.42。此外，由于12 h 18 g·L−1 EMS和12 h 20 g·L−1 EMS处理导致种子萌发无胚根产生，相关处理组移栽后无存活植株。
3. 讨论与结论
3.1 讨论
EMS处理对种子发芽具有抑制作用，且浓度越高抑制作用越明显，这是因为EMS浓度越高越易溶解产生有机酸，毒害作用越强，对种子造成不可逆的严重损伤[19]。王育川等[20]研究发现，随着EMS浓度和处理时间的加大，藜麦Chenopodium quinoa种子发芽势和发芽率呈现下降趋势，表明诱变剂EMS对种子发芽率及发芽势具有抑制作用。本研究通过设置不同浓度EMS和处理时间对大花紫薇进行诱变发现，EMS处理能够显著影响大花紫薇种子的发芽，随着EMS浓度的升高，处理时间的加长，发芽率、发芽势和发芽指数均减小，结果与前人结论一致。EMS处理影响种子发芽进程。本研究中随着EMS浓度及处理时间的加大，发芽起始时间变晚，发芽持续时间变长，但高浓度、长时间的处理组合下，可能由于诱变剂的毒害作用使得发芽种子数变少，发芽持续时间变短。该结论与伊风艳等[21]用EMS处理黄花苜蓿Medicago falcata种子的结论一致，但不同于赵塔等[22]处理党参Codonopsis pilosula种子的结果，不同之处在于党参种子发芽持续时间随着EMS浓度的升高而变短，这种差异可能是植物种类不同造成的，EMS处理降低大花紫薇种子活力，使种子发芽不整齐，造成发芽持续时间延长。胚轴及胚根的生长也受到EMS处理的影响。本研究结果显示，大花紫薇种子胚轴及胚根的长度与EMS浓度和处理时间呈负相关，这与李颜方等[23]对谷子‘晋谷21号’Setaria italica var. germanica进行EMS诱变时所获结果一致。
大量研究表明植株诱变相对致死率达50%时的剂量可作为EMS诱变最佳剂量，不仅可以保证获得更多的突变体植株，又可以增加植物多样性[24-28]。本研究结合大花紫薇种子发芽相对致死率及胚轴、胚根生长情况确定大花紫薇的EMS最适诱变剂量为10 h 18 g·L−1 EMS处理和12 h 16 g·L−1 EMS处理，该结果与伍汉斌等[29]对同属的紫薇进行EMS诱变时获得的半致死剂量相差较大，原因可能是选用的育种方式不同，本研究选用培养皿催芽，而后者选用沙藏法进行紫薇育苗，最终造成结果差异较大。因此，植物EMS诱变育种在剂量选择时需根据物种、条件进行调整，本研究得到的大花紫薇适宜的诱变剂量仅在本文特定的条件下使用，实际生产中可能需在此基础做出微调。
EMS诱变为不定向诱变，但不同处理组合对植物生长会产生一定的效应，且这种效应与EMS浓度及处理时间存在一定的关系[30]。续言等[31]研究发现高浓度的EMS处理促进尾叶紫薇叶片增大，较低浓度EMS处理则促进株高增长，而对幼苗的冠幅和地径等的处理效应不明显。常媚瑕[32]在EMS诱变朝天椒Capsium annuum var. conoides研究中发现，随着EMS浓度的升高、处理时间的延长，大花紫薇幼苗在株高、冠幅、地径、叶长、叶宽、叶面积等方面均受到抑制，而叶形指数较对照处理变大。本研究结果与前者存在差异，和后者相一致，这可能是因为EMS诱变效应存在很大的随机性，处理个体差异较大，在选苗测定时导致差异的产生，为探究具体变化规律需加大测定样本进行进一步分析。
表型性状的突变类型及突变频率对评价诱变群体具有重要意义[33]。张慧等[34]认为EMS诱变后产生的多为隐性突变，突变性状在M1代很少表现，只有经过自交后才能有所表现，因此有关诱变的研究不在M1代对诱变植株进行选择；而Greene等[35]则认为EMS诱发的突变以显性突变为主，诱变性状多为主基因控制的性状，便于突变体的筛选。木本植物生长周期较长，即使是显性突变，也需要在植物成熟后才能确定，本研究EMS诱导获得的大花紫薇植株目前尚不能确定是否发生有益突变，未来将长期对其进行观测，期望能够获得理想的突变单株。
3.2 结论
目前，EMS诱导大花紫薇研究鲜见报道，对其影响大花紫薇种子萌发的情况更是知之甚少。本研究通过设置不同浓度EMS溶液和诱变时间，探究出不同处理对大花紫薇种子萌发、幼苗生长及叶片情况的动态影响，进而确定了大花紫薇种子EMS诱变最佳剂量。利用大花紫薇种子进行EMS诱变时，EMS浓度越高、诱导时间越长，种子发芽率、发芽势及发芽指数受到抑制越明显，萌发初期的生长受抑制效应越强，胚轴及胚根越短，甚至会完全抑制胚根的生长，导致移栽无法存活。最终以半致死剂量作为大花紫薇种子EMS诱变标准，本研究确定了16 g·L−1 EMS处理12 h和18 g·L−1 EMS处理10 h是大花紫薇适宜的诱变剂量，为后续大花紫薇种质资源挖掘、创新利用及优良品系创制提供了材料和理论依据。
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图 1 不同培养基(A)、温度(B)和pH(C)对马缨杜鹃炭疽病菌菌丝生长的影响
各图中，柱子上方不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)
Figure 1. Effects of different culture medium, temperature and pH on mycelial growth of Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi
In each diagram, different lowercase letters on the columns indicate significant differences (P<0.05，Duncan’s method)
表 1 碳、氮源对马缨杜鹃炭疽病菌菌丝生长的影响1)
Table 1 Effects of carbon and nitrogen sources on mycelial growth of Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi
碳源
Carbon source菌落直径/cm
Diameter of colony氮源
Nitrogen source菌落直径/cm
Diameter of colony对照 CK 3.49±0.16c 对照 CK 3.02±0.11d 葡萄糖 Glucose 5.72±0.15a 蛋白胨 Peptone 7.63±0.12a 可溶性淀粉 Soluble starch 5.59±0.02a 硝酸钾 Potassium nitrate 6.08±0.26b 果糖 Fructose 3.99±0.18b 硝酸钠 Sodium nitrate 5.05±0.08c 麦芽糖 Maltose 3.65±0.31bc 硫酸铵 Ammonium sulfate 1.75±0.39e 乳糖 Lactose 3.05±0.24d 磷酸二氢铵 Ammonium dihydrogen phosphate 2.81±0.18d 1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P< 0.05，Duncan’s法)
1) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences(P< 0.05, Duncan’s method)
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表 2 10 种杀菌剂对马缨杜鹃炭疽病菌的抑菌活性
Table 2 Antibiotic activities of 10 fungicides to Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi
供试药剂
Trial fungicidew(有效成分)/%
Mass concentration of
the active ingredients毒力回归方程1)
Toxicity regression
equationEC502)/(mg·L−1) 相关系数
Correlation
coefficient肟菌·戊唑醇
Trifloxystrobin·tebuconazole75.0 y=0.6232x+7.5465 0.102±0.021a 0.9802 吡唑醚菌酯
Pyraclostrobin25.0 y=0.6906x+7.9656 0.118±0.012a 0.9642 苯醚甲环唑
Difenoconazole10.0 y=0.5163x+6.5124 1.202±0.037ab 0.9998 丙环唑
Propiconazole50.0 y=0.9880x+7.6430 2.101±0.099a 0.9898 溴菌腈
Bromothalonil25.0 y=1.4748x+6.5053 95.402±1.718e 0.9890 二氰蒽醌
Dithianon22.7 y=0.8520x+5.6021 196.501±5.117f 0.9931 四霉素
Tetramycin0.3 y=0.8794x+7.6164 1.107±0.015a 0.9970 乙蒜素
Ethylicin80.0 y=1.4409x+6.5599 82.711±2.597d 0.9850 蛇床子素
Cnidiadin1.0 y=1.2111x+7.6279 6.803±0.147b 0.9913 宁南霉素
Ningnanmycin8.0 y=0.5785x+5.6878 64.712±1.124c 0.9350 1)x：杀菌剂浓度的对数；y：杀菌剂对马缨杜鹃炭疽病菌的抑制率；2)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P< 0.05，Duncan’s法)
1) x: Logarithm of fungicide concentration; y: Inhibition rate of fungicide against Colletotrichum fiorinia on Rhododendron delavayi; 2) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P< 0.05, Duncan’s method)
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表 3 四霉素与苯醚甲环唑不同配比混剂对马缨杜鹃炭疽病菌的毒力
Table 3 Bioactivities of mixtures containing different ratios of tetramycin and difenoconazole against Colletotrichum fioriniae on Rhododendron delavayi
V(四霉素)∶V(苯醚甲环唑)
V (Tetramycin)∶V(Difenoconazole)毒力回归方程1)
Toxicity regression equation相关系数
Correlation coefficientEC502)/(mg·L−1) 共毒系数
Co-toxicity coefficient9∶1 y=1.0766x+5.4695 0.9992 0.3664±0.011e 302.51 8∶2 y=1.0903x+5.7206 0.9982 0.2183±0.020b 511.49 7∶3 y=0.8994x+5.6426 0.9889 0.1930±0.015a 584.56 6∶4 y=0.9324x+5.6378 0.9978 0.2070±0.028ab 549.23 5∶5 y=1.1314x+5.6421 0.9888 0.2707±0.027c 423.58 4∶6 y=0.9365x+5.4386 0.9984 0.3401±0.019d 339.93 3∶7 y=0.8895x+5.3829 0.9894 0.3711±0.021e 314.25 2∶8 y=0.9220x+5.4090 0.9956 0.3601±0.014de 326.69 1∶9 y=1.1020x+5.4110 0.9984 0.4237±0.022f 279.91 1) x：杀菌剂浓度的对数；y：杀菌剂对马缨杜鹃炭疽病菌的抑制率；2)同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P< 0.05，Duncan’s法)
1) x: Logarithm of fungicide concentration; y: Inhibition rate of fungicide against Colletotrichum fiorinia on Rhododendron delavayi; 2) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P< 0.05, Duncan’s method)
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[1] 杨成华, 李贵远, 邓伦秀, 等. 贵州百里杜鹃保护区的杜鹃属植物种类及其观赏特性研究[J]. 西部林业科学, 2006, 35(4): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1672-8246.2006.04.002 [2] CAI Y F, WANG J H, LI S F, et al. Photosynthetic response of an alpine plant, Rhododendron delavayi Franch, to water stress and recovery: The role of mesophyll conductance[J]. Frontiers in Plant Science, 2015, 6: 1089.
[3] ZHANG L, XU P W, CAI Y F, et al. The draft genome assembly of Rhododendron delavayi Franch. var. delavayi[J]. Gigascience, 2017, 6(10): gix076. doi: 10.1093/gigascience/gix076.
[4] 杨秀梅, 瞿素萍, 张宝琼, 等. 高山杜鹃枯梢病病原菌鉴定及品种抗病性调查[J]. 园艺学报, 2019, 46(5): 923-930. doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2018-0467 [5] 杨秀梅, 唐艺榕, 李进昆, 等. 杜鹃炭疽病病原鉴定及其生物学特性研究[J]. 江西农业学报, 2018, 30(3): 74-77. doi: 10.19386/j.cnki.jxnyxb.2018.03.15 [6] WANG P H, TSAO C C, PAI T Y. Exobasidium japonicum inhabits in node strategically during summer in Rhododendron[J]. Sydowia-Horn, 2014, 66(2): 325-334.
[7] 童俊, 毛静, 周媛, 等. 武汉地区杜鹃花主要病虫害调查研究[J]. 现代农业科技, 2021(5): 115-117. doi: 10.3969/j.issn.1007-5739.2021.05.049 [8] 刘浩凯, 张辉, 陈玲芳, 等. 浙江景宁云锦杜鹃叶斑病病原菌鉴定及生物学特征研究[J]. 浙江林业科技, 2020, 40(2): 9-16. doi: 10.3969/j.issn.1001-3776.2020.02.002 [9] 胡芳菲. 吉安市苗圃几种常见树木病害及防治[J]. 园艺与种苗, 2021, 41(11): 51-52. doi: 10.16530/j.cnki.cn21-1574/s.2021.11.019 [10] 陈明珠, 丁海霞, 刘国琴, 等. 锦绣杜鹃叶肿病菌鉴定及病原菌培养代谢产物的初步分析[J]. 植物病理学报, 2021, 51(6): 1005-1010. doi: 10.13926/j.cnki.apps.000486 [11] 任纬恒. 高山杜鹃病害的病原菌分离鉴定与防治基础研究[D]. 贵阳: 贵州师范大学, 2019: 33-45. [12] HU S, PENG L J, DING H X, et al. First report of Colletotrichum fioriniae causing anthracnose on Rhododendron delavayi in China[J]. Plant Disease, 2022, 106(11): 2995.
[13] 方中达. 植病研究方法 [M]. 3版. 北京: 中国农业出版社. 1998: 140-141. [14] SUN Y P, JOHNSON E R. Analysis of joint action of insecticides against house flies[J]. Journal of Economic Entomology, 1960, 53(5): 887-892. doi: 10.1093/jee/53.5.887
[15] BARONCELLI R, SARROCCO S, ZAPPARATA A, et al. Characterization and epidemiology of Colletotrichum acutatum sensu lato (C. chrysanthemi) causing Carthamus tinctorius anthracnose[J]. Plant Pathology, 2015, 64(2): 375-384. doi: 10.1111/ppa.12268
[16] 张琳, 彭琳, 邵郅伟, 等. 南瓜炭疽病菌Colletotrichum brevisporum生物学特性及药剂防治[J]. 植物保护, 2021, 47(4): 59-65. [17] 黄蔚, 崔丽红, 谢王超, 等. 西瓜新炭疽病病原菌分子鉴定及其生物学特性初探[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 131-136. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0077 [18] 曹尚, 张欢, 贺明阳, 等. 高粱炭疽病菌Colletotrichum sublineola 生物学特性研究[J]. 东北农业科学, 2022, 47(6): 85-88. [19] 宋慧云, 段志豪, 张伟豪, 等. 宫粉羊蹄甲炭疽病病原鉴定及其药剂筛选[J]. 南方农业学报, 2018, 49(10): 1975-1981. [20] 冉飞, 陈佳, 莫飞旭, 等. 百香果炭疽病菌生物学特性及室内药剂筛选[J]. 热带作物学报, 2021, 42(4): 1080-1085. doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.025 [21] 孟珂, 张亚波, 常君, 等. 8种杀菌剂对9种薄壳山核桃炭疽病病原菌的毒力测定[J]. 林业科学研究, 2021, 34(1): 153-164. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2021.01.019 [22] YUN Y Z, YU F W, WANG N, et al. Sensitivity to silthiofam, tebuconazole and difenoconazole of Gaeumannomyces graminis var. tritici isolates from China[J]. Pest Management Science, 2012, 68(8): 1156-1163. doi: 10.1002/ps.3277
[23] WANG Q P, ZHANG C, LONG Y H, et al. Bioactivity and control efficacy of the novel antibiotic tetramycin against various kiwifruit diseases[J]. Antibiotics (Basel), 2021, 10(3): 289.
[24] 王晓琳, 邬劼, 黄洁雪, 等. 四霉素与丙硫菌唑复配对草莓炭疽病菌的增效作用[J]. 江苏农业科学, 2021, 49(10): 91-95. doi: 10.15889/j.issn.1002-1302.2021.10.017 [25] 韦薇, 覃义杰, 和立连, 等. 苯醚甲环唑和代森锰锌复配对柑桔炭疽病菌的毒力及防治效果[J]. 中国南方果树, 2021, 50(4): 22-25. doi: 10.13938/j.issn.1007-1431.20200812 [26] 贤小勇, 朱桂宁, 林珊宇, 等. 吡唑醚菌酯与苯醚甲环唑对核桃炭疽病菌的联合毒力及林间防治效果[J]. 南方农业学报, 2021, 52(6): 1633-1640.
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