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半夏(Pinellia ternata(Thunb.).Breit.)为天南星科半夏属植物,是我国中药宝库中的大宗药材,已收入《中国药典》。半夏还是一种主要的出口创汇药材,目前国内外两个市场的年需求量为5,500吨~6,000吨,较20世纪90年代增长了50﹪以上。然而,多年来由于过度采集及环境的破坏,野生半夏资源已近枯竭,半夏原料供不应求,半夏伪品充斥市场,造成半夏用药的严重混乱和安全隐患。为解决供需矛盾和保护野生资源,我国从20世纪70年代开始半夏野生变家种及其栽培技术研究。在半夏规模化种植中,不少技术瓶颈如品质衰退、病害发生严重,增加了半夏栽培风险,其中软腐病的危害最为严重。为此,我们对半夏软腐病的病原及其发生情况进行了研究。
2005年对几个半夏主产地(山西、甘肃、山东、四川、浙江、安徽和江苏等)的主要种植基地进行了软腐病原的调查。对这些基地随机采集的半夏球茎进行细菌分离和致病性试验,结果从山西、甘肃、山东、四川、浙江、安徽、江苏和河南等地的半夏样品中分别获得52、63、57、69、55、66、51和53个分离物,其中同一地方的样品中有2-3种菌的分离频率较高。烟草过敏性试验表明,山西、甘肃、山东、四川、浙江、安徽、江苏和河南等地的分离物中分别有12、3、6、2、6、6、5和3个分离物可引起烟草产生过敏性反应;其中可引起半夏组织软腐的分离物分别有9、3、6、2、6、4,4和3个。可见,各种植基地的半夏样品均带有软腐病原菌。山西,甘肃,山东,四川,浙江,安徽,江苏和河南各种植基地半夏球茎的带病率分别为36﹪、12﹪、24﹪、8﹪、24﹪、16﹪、16﹪和12﹪。2006年从带病率较高的浙江、山西和山东种植基地采集发病样品进行病原菌的分离与鉴定。结果从浙江、山西和山东样品中分别获得8、12和13种细菌分离物。致病性试验表明,分离物SXR1、SXR2、SXR4、ZJR1、ZJR3、ZJR4、ZJR9、SDR1、SDR2、SDR5、SDR10使烟草叶片发生过敏性反应。其中,分离物ZJRl、SXRl和SDR1可使半夏球茎切片发生软腐,并伴随恶臭,发病率为100﹪。它们也可引起半夏植株发生与田间相似的软腐症状,主要表现为:植株出现水渍状坏死、倒伏、软化和腐烂,并伴随恶臭;球茎发生水渍状坏死、腐烂,最后只留下表皮空壳;根部出现半透明、软化和腐烂。无论是半夏组织还是植株,分离物ZJRl和SXRl引起的发病过程较快,SDRl发病则相对较慢。可见分离物ZJR、SXR和SDR1是引发浙江、山西和山东半夏软腐的病原菌。这3个病原菌对胡萝卜、萝卜,土豆,青椒、番茄、黄瓜、掌叶半夏和芋头也有浸染性,引起软腐病害,但对洋葱和生姜没有浸染性。应用传统方法和分子生物学方法对病原菌ZJR1、SXR1和SDR1进行了鉴定。从形态上,病原菌ZJR1、SXR1和SDR1与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种一致:菌落光滑、边缘整齐、稍凸起、半透明、有光泽,没有色素产生;革兰氏阴性杆菌,周生鞭毛。生理生化特征方面,3个病原菌与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种基本相似,除了3个病原菌的最高生长温度(39℃)高于己报道的胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种菌株,以及对几种碳源的利用情况不同。BIOLOG系统鉴定结果表明,病原菌ZJR1和SXR1对95种碳源的利用情况相同;病原菌ZJR1、SXR1和SDR1与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种最相似,相似性分别为61.6﹪、63.5﹪和66.9﹪;但它们与该亚种的部分碳源利用情况有所不同,表明它们既相关又相区别。脂肪酸成分分析(MIDI鉴定系统)也表明,3个病原菌与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种的相似性最大,分别为72.9﹪、78.2﹪和77.9﹪,但它们的主要脂肪酸比值却与之不同。16S rRNA基因序列同源性分析表明,病原菌ZJRl和SXRl与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种的同源性最大,但仅为97.6﹪,不在一个种的界定范围。邻近法(NJ)、最大相似法(MP)和最大简约法(ML)所构建16S rDNA序列的系统发育树,也表明这2个病原菌与胡萝卜果胶杆菌亲缘关系相近,其中与P.carotovorum subsp.carotovorum 和 P.carotovorum.subsp.odriferum亚种最近,但自成一簇。PCR-RFLP鉴定结果表明病原菌ZJR1和SXR1与P. carotovorum subsp.odriferum不相关,而与P.carotovorum subsp.carotovorum相关。以上生理生化和分子生物学鉴定结果均表明,病原菌ZJR1、SXR1和SDR1与胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种高度相关,但又与之区别,我们推测这些病原菌是胡萝卜果胶杆菌胡萝卜亚种的变种。
为探索半夏软腐病的生物防治途径,研究了几种抗生素对病原菌ZJR1、SXR1和SDR1的拮抗效果,同时进行了拮抗内生菌的分离和筛选。结果,氨苄青霉素和井岗霉素对3个病原菌的拮抗效果最强,青霉素和链霉素次之,这为选用抗生素防治提供了一些依据。从各地半夏球茎中分离出12株有一定拮抗效果的内生菌,其中2株内生菌的拮抗效果较强,初步显示了内生菌在半夏软腐病生物防治中的潜在作用。显然,为获得对高效拮抗内生菌,应进行广泛的筛选和深入研究。