Pathogen Identification of Tomato Bacterial Stem Necrosis

Pathogen Identification of Tomato Bacterial Stem Necrosis

番茄营养丰富、酸甜可口、人们喜食、用途多、产量高，已成为蔬菜的主要品种。它的丰产与歉收，直接影响着市场的供需。近10年来由于保护地栽培，发展很快，引进番茄品种种类繁多，种植技术不断改进，生态环境也随之发生变化，促使新的病虫害种类不断出现，给番茄生产带来了新的问题。在2002～2003年，在北京的密云、延庆和大兴县大棚种植的番茄上发生了一种新的病害，受害番茄植株呈现失水萎蔫，后期植株干枯死亡，纵剖受害植株主茎，髓部呈现褐色腐烂坏死，导致全株凋萎干枯死亡。该病2002～2003年冬季在密云县发生，有212个大棚发病，品种为加西亚，平均受害株率达到100%，造成拔园毁种、绝产无收，给生产带来了惨重的损失。该病已经成为番茄生产上的一种潜在危险性病害。

按Koch法则，从接种病株上，分离到原始接种细菌菌株。依此确认，该病是一种细菌性病害，暂称为番茄茎髓黑腐病。该病害与国内已知有发生记载的6种番茄细菌性病害：番茄青枯病[7]（Pseudomonas solamaearum）、番茄溃疡病[7]（Clavibacter michigabensis subsp.michigabensis）、番茄疮痂病[7，8]（Xanthomonas campestris pv.vesicatoria）、番茄斑点病[9]（Pseudomonas syrimgae pv.tomato）、番茄软腐病[7]（Erwinia carotovora subsp.carotovora）和番茄髓部坏死病[10]（Pseudomonas corruga）的受害症状和菌落形态特征不同。故认为该病是一种新的细菌性病害，本文对获得的22个菌株进行了病原菌的鉴定，结果报道如下：

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株 供试的22个菌株是2002～2003年从北京市的密云、延庆、大兴等地番茄上分离并纯化后获得的（表1），对照菌株为绿黄假单胞菌典型菌株PDDCC2848[Pseudomonas viridiflava（Burkholder；1930；Dowson 1939）]和边缘假单胞菌边缘致病变种典型菌株PDDCC3553[P.marginalis pv.marginalis（Brown）Stevens 1925]。

1.1.2 供试植物 番茄品种加西亚和中蔬四号、烟草、马铃薯。

1.1.3 培养基制备 KB固体培养基[1]、牛肉汁固体培养基[1]。

1.2 方法

1.2.1 病原菌的分离[4] 用灭菌解剖刀切取病株茎部，用75%酒精消毒2min，经无菌水冲洗后取髓部病组织置于小瓷皿中研磨，加无菌水浸泡10min，然后用接种环蘸取该组织液在KB培养基上划线。长出单菌落后用该培养基再划一次线使细菌纯化。纯化后用于致病性测定和病原菌的鉴定。

1.2.2 烟草过敏反应[11，12] 将从各地分离获得的22个菌株和对照菌株（表1）在KB培养基上培养24h，以无菌水配制成细菌悬浮液，浓度为1×108cfu/ml，用注射针将细菌液从烟草下表皮注入叶肉细胞间[2]。选用未开花的烟草植株，用灭菌水作阴性对照。接种后，保持在25～28℃，相对湿度85%，日照16h条件下。24h后，调查过敏性反应。

菌株号No.strain致病性Pathogenicity采集地点Location分离时间Timeisolated烟草过敏TobaccohypersensitivityPnt1+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt2+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt3+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt4+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt6+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt8+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt9+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt10+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt11+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt12+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt13+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt14+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt15+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt18+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt19+北京密云（Miyun）2003-1-28-Pnt23+北京延庆（Yanqing）2003-6-9-Pnt24+北京延庆（Yanqing）2003-6-9-Pnt27+北京延庆（Yanqing）2003-6-9-Pnt20+北京大兴（Daxing）2003-5-20+Pnt21+北京大兴（Daxing）2003-5-20-Pnt30+北京延庆（Yanqing）2003-9-2+Pnt31+北京延庆（Yanqing）2003-9-2-

表1 番茄茎髓黑腐病菌株及致病性和烟草过敏

1.2.3 马铃薯腐败[1] 选取新鲜无病而且较大的马铃薯块茎，将其表面洗净，在无菌条件下，用75%酒精表面消毒，超净工作台上风干。在无菌条件下，用灭菌牙签蘸取适量在KB培养基上培养24h的细菌，插入马铃薯中，随后将其放在24℃培养箱内，并且用不接菌的马铃薯作对照，调查马铃薯腐败情况。

1.2.4 番茄上致病性测定 在温室培养的加西亚和中蔬四号上接种。用灭菌牙签蘸取适量在KB培养基上培养24h的供试细菌，包括对照菌株，插入枝条和茎的交界处，置于自然条件下，调查发病情况。

1.2.5 鉴定方法 细菌的形态特性、培养特性、生理生化反应及碳源利用等项实验方法，主要参照《一般细菌常用鉴定方法》[1]、《植物病害研究方法》[2]、N.W.Schaad编著的《植物病原细菌鉴定实验指南》[3]、《植物病原细菌的分类与鉴定》[4]等书中的方法进行。

2 试验结果

2.1 病原菌分离和致病性测定

2.1.1 病原菌分离 共获得了22株细菌（表1），纯化后用于致病性测定和病原菌的鉴定。

2.1.2 烟草过敏反应 pnt21，pnt30和对照菌株3553注射部位表现过敏性枯斑反应（HR），这证明了其对植物有致病作用。试验结果见表1。

2.1.3 马铃薯腐败 供试菌株均对接种马铃薯产生不同程度的症状。其中供试菌株pnt1、pnt2、pnt13、pnt14、pnt15、pnt21、pnt30、pnt31和对照菌株2848、3553均表现出明显的腐烂症状，其余菌株所接种马铃薯都出现水浸状。

2.1.4 番茄上致病性测定 致病性测定试验结果见表1。

2.2 病原细菌鉴定

2.2.1 病原细菌革兰氏染色 所有供试菌株革兰氏染色阴性。

2.2.2 培养性状 供试的菌株在KB培养基上28℃培养箱里培养48h，形成圆形菌落，全缘，不透明，表面光滑，均能产生荧光。其中菌株pnt1～pnt19的菌落绿黄色，直径1～3mm；菌株pnt20、pnt21、pnt30和pnt31产生黄色菌落，黏稠状，微隆，直径3～5mm；pnt23、pnt24和pnt27为乳黄色菌落，黏稠状，隆起，直径1～2mm。

2.2.3 生理生化性状 生理生化性状试验结果见表2～表4。

2.2.4 碳源利用 碳源生长利用结果见表2～表4。

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt1～pnt19对照菌株（CKstrains）28483553P.f.biovarⅠKB培养基产荧光FluorescentpigmentonKB++++淀粉水解Starchhydrolysis-（2、8、10、12）---[5]配糖体的分解EsculinHydrolysis-（11）+-耐盐性试验Salttolerance3%（1∶5%）3%3%与氧的关系Relationtofreeoxygen好氧好氧好氧好氧[6]马铃薯腐败Potatodecaycapacity水渍状（1、2、13、14、15：+）++

表2 番茄茎髓黑腐病病原细菌生理生化性状试验结果（Pnt1～Pnt19）

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt1～pnt19对照菌株（CKstrains）28483553P.f.biovarⅠ酪氨酸酶测定Tyrosinasetest+（6、12、18、19）+-氧化酶Oxidase+-++[5]冰核测定Icenucleationactivity-（8、12-18未做）--3%KOH实验3%KOHtest---生长因素要求性测定Growthfacterre-quirement-（2-11、15、19）--烟草过敏实验Tobaccohypersensitivity--+苯丙氨酸脱氨酶Phenylalaninedeaminase---乙酰甲基甲醇测定Voges-Proskauer---甲基红测定Methylred-+-过氧化氢酶Catalase+++硝酸盐的还原Nitrateredution-（2）---[5]3-酮基乳糖的产生3-Ketolactose---精氨酸双水解酶Argininereaction---+[5]蔗糖还原物质产生Reducingsubstancesfromsucrose+（6、11-14、18、19）-+果聚糖的产生Levanformation++++[5]41℃生长Growthat41℃----[5]果胶溶解Pectinaseactivity+-+H2S的产生H2Sproduction---卵磷酸酶Lecithinasetest+（1-3、12、13）+++[5]葡萄糖酸氧化Gluconateoxidation+++葡萄糖氧化发酵试验OFtestOOO脱氮反应Denitrification----[5]尿素测定Ureasetest+（1、2、4、19）++吲哚的产生Indoleproduction---吐温80的测定Tween80hydrolysis+（6、9、10、18）+++[5]明胶液化Gelatinliquefaction++++[5]NH3的产生Ammoniaproduction-（23）-+碳源利用Carbonsourcesusedforgrowth木糖Xylose++++[5]蔗糖Sucrose++++[5]乳糖Lactose-（2、4、11）---[5]麦芽糖Maltose-（3、11-14）---[5]鼠李糖Rhamnose+（6、12、13、19）--山梨醇Sorbitol++++[5]肌醇Insoitol+++d[5]赤藓醇Erythritol+++d[5]丙酸Propionate-（1、11）--+[5]组氨酸Histidine++++[5]L-半乳糖L-Galactose++++[5]葡萄糖Gluconate++++[4，5]甘露醇Mannit++++[5]抗坏血酸Ascorbate---柠檬酸Citricacid+++

续表2

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt20、pnt21、pnt30、pnt31对照菌株（CKstrains）28483553Pv.syringaeKB培养基产荧光FluorescentpigmentonKB++++淀粉水解Hydrolysisofstarch-（21、31）---[5]配糖体的分解Esculinhydrolysis+（20、31）+-耐盐性试验Salttolerance3%（31：5%）3%3%与氧的关系Relationtofreeoxygen好氧好氧好氧好氧[6]马铃薯腐败Potatodecaycapacity+（20：水渍状）++-[4]酪氨酸酶测定Tyrosinasetest++-氧化酶Oxidase-（20）-+-[4，5]冰核测定Icenucleationactivity+（20未做）--+[4]3%KOH实验3%KOHtest---生长因素要求性测定Growthfacterre-quirement-（31）---[6]烟草过敏实验Tobaccohypersensitivity+（20、31）-++[4]苯丙氨酸脱氨酶Phenylalaninedeaminase---乙酰甲基甲醇测定Voges-Proskauer----[6]甲基红测定Methylred++--[6]过氧化氢酶Catalase++++[6]硝酸盐的还原Nitrateredution----[4]3-酮基乳糖的产生3-Ketolactose---精氨酸双水解酶Argininereaction---蔗糖还原物质产生Reducingsubstancesfromsucrose-（21、30）-+果聚糖的产生Levanformation++++[3～5]41℃生长Growthat41℃----[4，5]果胶溶解Pectinaseactivity+-++[3，4]H2S的产生H2Sproduction----[6]卵磷酸酶Lecithinasetest-++d[5]葡萄糖酸氧化Gluconateoxidation+++葡萄糖氧化发酵试验OFtestOOO脱氮反应Denitrification----[5]尿素测定Ureasetest+（20）++吲哚的产生Indoleproduction----[6]吐温80的测定Tween80hydrolysis++++[5]明胶液化Gelatinliquefaction++++[4，5]NH3的产生Ammoniaproduction-（23）-+碳源利用Carbonsourcesusedforgrowth木糖Xylose+++d[5]蔗糖Sucrose++++[4，5]乳糖Lactose---+[3～5]麦芽糖Maltose---

表3 番茄茎髓黑腐病病原细菌生理生化性状试验结果（Pnt20、pnt21、pnt30、pnt31）

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt20、pnt21、pnt30、pnt31对照菌株（CKstrains）28483553Pv.syringae鼠李糖Rhamnose-（31）--山梨醇Sorbitol++++[3，4，5]肌醇Insoitol++++[3，4，5]赤藓醇Erythritol+（20）+++[3，4，5]丙酸Propionate---d[4，5]组氨酸Histidine+++d[4，5]L-半乳糖L-Galactose+++葡萄糖Gluconate+++d[4，5]甘露醇Mannit++++[3，4，5]抗坏血酸Ascorbate----[5]柠檬酸Citricacid+++

续表3

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt23、pnt24、pnt27对照菌株（CKstrains）28483553P.viridiflavaKB培养基产荧光FluorescentpigmentonKB++++淀粉水解Hydrolysisofstarch+（24）---[5]配糖体的分解Esculinhydrolysis-+-耐盐性试验Salttolerance3%3%3%与氧的关系Relationtofreeoxygen好氧好氧好氧好氧[6]马铃薯腐败Potatodecaycapacity水渍状+++[4]酪氨酸酶测定Tyrosinasetest++-氧化酶Oxidase+（24）-+-[3，4，5]冰核测定Icenucleationactivity-（24未做）--3%KOH实验3%KOHtest---生长因素要求性测定Growthfacterre-quirement-（27）---[6]烟草过敏实验Tobaccohypersensitivity--++[4]苯丙氨酸脱氨酶Phenylalaninedeaminase---乙酰甲基甲醇测定Voges-Proskauer----[6]甲基红测定Methylred-（24）+--[6]过氧化氢酶Catalase++++[6]硝酸盐的还原Nitrateredution---3-酮基乳糖的产生3-Ketolactose---精氨酸双水解酶Argininereaction----[3～5]蔗糖还原物质产生Reducingsubstancesfromsucrose+（24）-+果聚糖的产生Levanformation+++-[4，5]

表4 番茄茎髓黑腐病病原细菌生理生化性状试验结果（Pnt23、pnt24、pnt27）

项目测定Characteristics供试菌株（Strains）Pnt23、Pnt24、Pnt27对照菌株（CKstrains）28483553P.viridiflava41℃生长Growthat41℃----[3～5]果胶溶解Pectinaseactivity+-+H2S的产生H2Sproduction----[6]卵磷酸酶Lecithinasetest-+++[5]葡萄糖酸氧化Gluconateoxidation+++葡萄糖氧化发酵试验OFtestOOO脱氮反应Denitrification----[5]尿素测定Ureasetest+（24）++吲哚的产生Indoleproduction----[6]吐温80的测定Tween80hydrolysis+++-[5，6]明胶液化Gelatinliquefaction++++[4，5]NH3的产生Ammoniaproduction-（23）-+碳源利用Carbonsourcesusedforgrowth木糖Xylose+++d[5]蔗糖Sucrose++++[4，5]乳糖Lactose---麦芽糖Maltose---鼠李糖Rhamnose-（27）---[3，5]山梨醇Sorbitol++++[3～5]肌醇Insoitol++++[5]赤藓醇Erythritol+（23）+++[5]丙酸Propionate---d[5]组氨酸Histidine++++[5]L-半乳糖L-Galactose+++葡萄糖Gluconate+++d[5]甘露醇Mannit++++[3，5]抗坏血酸Ascorbate---柠檬酸Citricacid+++

续表4

从表2～表4可以看出，供试菌株和对照菌株的试验结果存在不一致性。但在如下的试验中表现出相同的结果，超过41℃不能生长，严格好氧，对葡萄糖能氧化（OF试验）不能发酵，3%KOH拉丝，不产生吲哚，不产生硫化氢，在pH值5.0和pH值7.0下果胶凹陷，明胶液化、过氧化氢酶（接触酶）和葡萄糖酸氧化均为阳性；乙酰甲基甲醇测定（V.P.试验）、3-酮基乳糖的产生、苯丙氨酸脱氨酶和脱氮反应均为阴性。在淀粉水解、配糖体的分解、酪氨酸酶测定、耐盐性测验、甲基红测定、氨气的产生、尿素的测定、生长因素要求性的测定、氧化酶反应、冰核测定、卵磷酸酶测定等生理生化试验项目中结果不同。

由表2～表4可知，各菌株均能利用木糖、葡萄糖、山梨醇、肌醇、甘露醇、组氨酸、柠檬酸、L-半乳糖、蔗糖；不能利用抗坏血酸。只有pnt1和pnt11能利用丙酸，试验各菌株对乳糖、麦芽糖、鼠李糖和赤藓醇利用结果不一致。

3 结论与讨论

根据上述致病性试验结果，供试的22个菌株和对照菌株PDDCC2848，PDDCC3553分别接种番茄品种中蔬四号和加西亚后，均表现发病症状。

细菌学特性鉴定结果表明，供试番茄菌株为革兰氏阴性，接触酶（过氧化氢酶）阳性，对葡萄糖不能厌气发酵产酸，不产生吲哚，不产生硫化氢，乙酰甲基甲醇测定为阴性，据此可确定该病属于假单胞属（Pseudomonas）[5]。

供试的22个菌株在各试验项目上表现出不同的结果，综合各个试验结果，可大致将供试菌株分为三类，其中pnt1、pnt2、pnt3、pnt4、pnt6、pnt8、pnt9、pnt10、pnt11、pnt12、pnt13、pnt14、pnt15、pnt18和pnt19可归为一类，记为A类；pnt23、pnt24和pnt27可归为一类，记为B类；pnt20、pnt21、pnt30和pnt31可归为一类，记为C类。

A类菌株在KB培养基上产生绿色荧光素，可确定为腐生荧光假单胞类群[4，5]。氧化酶测定、明胶液化、过氧化氢酶试验结果均为阳性；甲基红测定、吲哚的产生、硫化氢的产生等试验结果均为阴性；能利用葡萄糖、蔗糖、肌醇、山梨醇、甘露醇、组氨酸、赤藓醇、L-半乳糖、木糖，据此可初步确定A类菌株属于荧光假单胞生物变种Ⅰ（Pseudomonas fluorescens biovarⅠ），但在鼠李糖和麦芽糖的利用、淀粉水解、生长素要求性的测定、吐温80的测定、卵磷酸酶测定等试验上存在差异。Saygili H[11]报道该病菌可以侵染番茄。

B类菌株能利用组氨酸、肌醇、山梨醇、甘露醇、葡萄糖、木糖，不能利用蔗糖、抗坏血酸和鼠李糖；耐盐性测验3%、无冰核活性，在吐温80的分解、酪氨酸酶测定的试验结果中呈阳性，与对照菌株2848完全相同；在氧化酶测定、淀粉水解、卵磷酸酶测定、配糖体的分解、尿素测定、生长素要求性的测定等试验上略有差异，据此初步确定该菌类属于绿黄假单胞菌（Pseudomonas viridiflava）。Alippi A.M.（2003）[12]报道该病菌可以侵染番茄。

对于C类，在卵磷酸酶测定、氨气的产生试验结果中呈阴性；在吐温80的分解、酪氨酸酶测定、甲基红测定的试验结果中呈阳性；根据LOPAT试验，从蔗糖形成果聚糖（Levan formation），氧化酶反应（Oxidase），马铃薯软腐试验（Potato decay capacity），精氨酸双水解酶（Arginine reaction），烟草过敏反应（Tobacco hypersensitivity）的结果；不能利用鼠李糖，能利用木糖、葡萄糖、山梨醇、肌醇、甘露醇、组氨酸、赤藓醇；葡萄糖酸氧化呈阴性反应，可以初步确定属于丁香致病变种（P.syringae pv.syringae）。

近年来番茄发生茎髓黑腐病，分析其原因，一是可能与品种有关，即引进的番茄品种不抗细菌病害；二是与栽培有关，发病的番茄大棚前茬栽培过芦荟，有线虫为害，可能是线虫为害番茄造成了伤口使得细菌侵入，鉴定出的3种细菌均是弱寄生菌，也正说明了这一点，它们可以侵染生长势弱的番茄。