Identification of Pathogen Associated with Root-rot Disease of Bupleurum chinense DC.
柴胡（Bupleurum chinense DC.），别名北柴胡、竹叶柴胡，为伞形科多年生草本植物。野生资源主要分布于我国的华北、西北和东北，主产于陕西、山西、河南、吉林、辽宁、黑龙江等地[1]。柴胡过去多为野生，病害零星发生，随着人工抚育及栽培面积的逐年扩大，柴胡根腐病害的发生和为害程度不断增加。目前，国内外尚未见有关柴胡根腐病的系统报道，对其发生、流行规律，病原菌种类及病原菌生物学特性尚不清楚，因此生产过程中缺乏有针对性的防治手段。为了尽快明确上述问题，本研究在对柴胡根腐病病原菌进行分离鉴定的基础上，就病原菌的生物学特征进行了较为系统的研究，这为进一步开展柴胡根腐病害的防治奠定了理论基础。
1 材料与方法
1.1 标样的采集和病原菌的分离
从北京市延庆县永宁镇和本所柴胡试验基地采集病害标样。病原菌的分离采用常规的组织分离法，具体操作参照方中达[2]编著的《植病研究方法》。
1.2 形态观察? 基金项目：国家科技支撑计划子课题“薏苡新品种选育”（2006BAI09B01-03）。
观察柴胡根腐病对柴胡根部的为害症状；菌落的形状、色泽；在显微镜下观察大、小分生孢子的形状及多少，测量其大小，观察有无隔膜及隔膜的数目，观察产孢细胞的类型，厚垣孢子的有无以及着生部位和子实体类型等。
1.3 致病性测定
1.3.1 室内离体根组织接种 选取健康无病的柴胡根组织，用无菌水清洗干净，采用针刺法接种，保湿培养。
1.3.2 室内活体植株接种 将取自田间的柴胡植株移栽于室内花盆，将配好的孢子悬浮液用微孔注射器注入柴胡根部，定期观察柴胡发病情况。
1. 4 病原菌生物学特性研究
1.4.1 温度对菌丝生长的影响 将病原菌接种PDA培养基，分别于5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃和35℃恒温培养箱中培养，6天后测量菌落直径，每个处理重复3次。
1.4.2 培养基pH值对菌丝生长的影响 培养基灭菌后，分别调节pH4、6、8、10、12，接种后于25℃恒温培养箱中培养，6天后测量菌落直径。每个处理重复3次。
1.4.3 分生孢子萌发 孢子萌发试验采用载玻片孢子悬滴萌发法。每1h计数孢子萌发数量，计算孢子萌发率。
1.4.4 温度对分生孢子萌发的影响 共设5℃、10℃、20℃、25℃、30℃和35℃共6个温度梯度，24h镜检记录孢子萌发数，计算萌发率。每个处理重复3次。
1.4.5 pH值对分生孢子萌发的影响 用pH值分别为2、4、6、8、10、12的水溶液配制孢子悬浮液，于25℃恒温培养箱中培养，24h后测定孢子萌发率。每个处理3次重复。
1.4.6 湿度对分生孢子萌发的影响 在密闭容器中分别配制（NH4）2SO4、ZnSO4、NH4H2PO4和CaSO4饱和溶液，使其相对湿度（RH，Relative Humidity）分别维持在81%、90%、93%和98%，以清水（RH=100%）作对照，于25℃下培养，24h后测定孢子萌发率。每个处理3次重复。
1.4.7 不同培养基对病原菌产孢的影响 分别配制PDA和小麦汁培养基，25℃恒温箱中培养，8天后观察分生孢子的产生情况。每个处理3次重复。
1.4.8 分生孢子致死温度测定 将孢子悬浮液装在200μl离心管中，在PCR仪上以温度35～70℃（温度间隔为5℃）处理10min后，于25℃恒温箱中培养24h，观察孢子萌发情况。得到分生孢子致死的大致温度范围后，再以1℃为温度间隔求得精准致死温度。
2 结果与分析
2.1 病原菌形态学观察及病原鉴定
2.1.1 病害症状 该病主要为害柴胡的主根，亦可为害侧根。发病初期，自根茎交界处产生黑褐色斑点，后逐渐扩大呈圆形、近圆形或不规则病斑。发病后期，根部表皮自顶端向下产生纵向干裂，裂口变褐或发黑并逐渐加宽、加深。裂口多为竖条形，椭圆形或菱形。发病初期地上部分与健株无明显区别。发病后期裂口遍及根部整个外周，病部稍膨大、变硬、变脆，裂口深及木质部并造成水分、营养运输中断，最终导致整个植株萎蔫死亡。一年生柴胡当年秋季地上部枯萎后至结冻前即有发生，来年5～8月份为病害盛发期。
2.1.2 柴胡根腐病菌培养性状 自柴胡根部病组织分离的病原菌在PDA培养基培养，菌落呈乳白色，气生菌丝发达，菌落底部呈浅褐色；在麦汁培养基上培养后菌落颜色呈灰白色，气生菌丝稀少。显微镜观察发现，麦汁培养基上培养的菌丝有分生孢子梗，分生孢子大量簇生，且菌丝上直接长有大量厚垣孢子。PDA培养基上培养的菌丝中间有隔，上面无分生孢子梗，也未发现分生孢子及厚垣孢子。
图1 柴胡根腐病田间发病症状
Figure 1 The symptom of root-rot disease in Bupleurum chinense DC.
图2 柴胡根腐病菌的菌落形态
Figure 2 The appearance of Fusarium solani isolated from Bupleurum chinense DC.
2.1.3 病原菌鉴定 室内镜检发现大量分生孢子梗和大、小分生孢子。分生孢子梗一般簇生、直立，分隔。小分生孢子数量多，卵形、长椭圆形或短棒状，无隔膜；大分生孢子镰刀形或细长椭圆形，1～3个隔膜（3个隔膜者占到总数的96%以上）。厚垣孢子近圆形，在菌丝顶端单生。参考真菌分类相关文献，确认柴胡根腐病的病原菌为茄镰孢菌（Fusarium solani）。
2.1.4 致病性测定 接种一定时期后，接种部位开始表现症状，且与田间发病症状类似。在接种病株上再次分离病原菌，经PDA培养基培养数天后，显微镜观察发现再次分离到的病原菌与接种的病原菌为同一病原菌。
图3 柴胡根腐病菌孢子形态
Figure 3 Fusarium solani Conidia isolated from Bupleurum chinense DC.
2.2 病原菌生物学特性
2.2.1 温度对菌丝生长的影响 温度对病原菌菌丝的生长具有显著影响，菌丝在10～30℃范围内均能生长，25～30℃是菌丝生长的最佳温度范围。环境温度≤5℃或≥35℃均对菌丝的生长产生明显的抑制作用。
2.2.2 培养基pH值对菌丝生长的影响 柴胡根腐病菌菌丝在pH值4～12的PDA培养基上均能够生长。在pH值4培养基上菌丝的生长速度较其他培养基上的菌丝慢，且菌落的背面呈红褐色，其他培养基上的菌落背面呈暗白色。
2.2.3 分生孢子萌发 在20℃条件下培养，分生孢子萌发速度较快。4h萌发率达到14%，6h萌发率为46%，9h萌发率达到98%，10h后分生孢子全部萌发。
图4 柴胡根腐病菌分生孢子在20℃下的萌发率
Figure 4 Germinating ratio of Fusarium solani Conidia isolated from Bupleurum chinense DC.at 20℃
2.2.4 温度对分生孢子萌发的影响 温度对分生孢子的萌发十分关键。由表1可以看出，20～25℃是最适宜的产孢温度，温度低于10℃，孢子不能萌发，温度高于30℃，孢子萌发率显著降低。
温度（℃）Temperature（℃）分生孢子Conidia萌发率（%）Germinationrate（%）重复1Repeat1重复2Repeat2重复3Repeat3平均值Mean51020253035Ma0000Mi0000Ma0000Mi0000Ma100969898Mi80848684Ma95969395Mi90949292Ma80838181Mi40454644Ma60646262Mi10868
表1 温度对镰刀菌分生孢子萌发的影响
Table 1 The effect of temperature to germination of Fusarium solani conidia isolated from Bupleurum chinense DC.
2.2.5 pH值对分生孢子萌发的影响 pH值对分生孢子存在显著影响，且大、小分生孢子对pH值的敏感程度也明显不同。从表2可以看出，大分生孢子在pH值2～10的范围内均能维持较高的萌发率（＞90%），pH值大于12值萌发率显著降低；而小分生孢子在pH值4～6的范围内能够维持较高的孢子萌发率（大于或接近90%），pH值小于2或大于6时，孢子萌发率均显著降低。
pH值pH分生孢子Conidia萌发率（%）Germinationrate（%）重复1Repeat1重复2Repeat2重复3Repeat3平均值Mean24681012Ma90949091Mi40353737Ma100989999Mi95979495Ma100969898Mi90869289Ma100949697Mi40453639Ma90928990Mi20182421Ma60566259Mi10121011
表2 pH值对镰刀菌分生孢子萌发的影响
Table 2 The effect of pH to germination of Fusarium solani conidia isolated from Bupleurum chinense DC.
2.2.6 湿度对分生孢子萌发的影响 研究发现，病原菌分生孢子在相对湿度≥90%的环境下均能够萌发，萌发率与相对湿度呈线性正相关，分生孢子的最适相对湿度为100%；相对湿度低于90%，分生孢子不能萌发。
2.2.7 不同培养基对病原菌产孢的影响 分别用PDA和麦汁培养基培养柴胡根腐病菌。培养8天后，PDA培养基上的病菌气生菌丝发达，颜色纯白，挑取少量菌丝在显微镜下观察，未发现分生孢子；麦汁培养基上培养的病菌气生菌丝稀少，颜色发暗，挑取少量菌丝在显微镜下观察，可见大量的大、小分生孢子。
2.2.8 分生孢子致死温度测定 研究发现，柴胡根腐病菌分生孢子在35～50℃之间均能够萌发，而在55～70℃均不能正常萌发。进一步研究发现，51℃为柴胡根腐病菌分生孢子的致死温度（表3）。
处理时间（min）Treattime（min）温度（℃）Temperature（℃）35404550515253545560657010++++--------
表3 柴胡镰刀菌分生孢子的致死温度测定
Table 3 Lethal temperature of Fusarium solani conidia isolated from Bupleurum chinense DC.
3 结论与讨论
本研究通过对柴胡根腐病病原菌的分离鉴定、致病性测定以及病原菌的生物学特征的初步研究，得出如下结论：
3.1 根据病原菌的形态特征和致病性测定结果，确认柴胡根腐病病原为镰刀菌（Fusarium solani）。
3.2 实验结果表明，柴胡根腐病菌菌丝生长的最适温度为25～30℃，在pH值6～12条件下均能正常生长；分生孢子萌发的最适温度为20～25℃，最适相对湿度为100%，最适pH值为4～6。分生孢子的致死温度为51℃。
3.3 柴胡根腐病早有发现，但因以前多为野生，病害只是零星发生。近年来，随着柴胡需求量的逐年提高，柴胡的人工栽培面积不断扩大，这为柴胡根腐病的发生和发展提供了便利条件，柴胡根腐病的发生逐年加重。目前，尚未见有关柴胡根腐病的发生、流行及防治策略的研究报道，开展柴胡根腐病害的侵染、流行及综合防治领域的研究工作势在必行。
