公司蒋士君教授团队在玉米孢囊线虫发生分布和监测预警方面取得重要进展

       本网讯（通讯员 崔江宽）玉米是我国第一大粮食作物，常年播种面积在6.5亿亩左右，在粮、果、饲料和工业等方面的多元用途，使其在农业生产中占有重要地位。河南省地处黄淮海平原，是全国四大玉米主产区之一，我省玉米产量的变化对国家粮食安全有着举足轻重的作用。日前，公司蒋士君教授团队崔江宽博士联合必赢线路检测中心学术副董事长、省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室主任汤继华教授系统开展了我省玉米作物线虫为害损失和监测预警的相关研究。玉米孢囊线虫（Heterodera zeae）、旱稻孢囊线虫（H. elachista）、墨西哥孢囊线虫（Punctodera chalcoensis）、禾谷孢囊线虫（H. avenae）和菲利普孢囊线虫（H. filipjevi）均能侵染玉米，其中以玉米孢囊线虫对玉米的为害最为严重。玉米孢囊线虫主要为害玉米根部，导致根系发育不良，扭曲畸形，植株的正常生长和发育受阻，造成玉米产量和品质下降。玉米孢囊线虫主要寄生禾本科作物和杂草，同时还可侵染茄科蔬菜和扁桃树、无花果等。自1971年印度拉贾斯坦邦首次被发现玉米孢囊线虫以来，目前在巴基斯坦、埃及、泰国、尼泊尔、葡萄牙、美国、希腊、阿富汗以及我国广西等地均有报道。        我国玉米孢囊线虫最早于2015—2016年在广西壮族自治区来宾市玉米田被发现（Wu et al.，2017）。Cui et al.（2020）于2018年首次在我国河南省禹州市玉米田发现玉米孢囊线虫，100 mL土样平均孢囊量达16个。玉米孢囊线虫，孢囊个体较小，柠檬形，黄褐色，阴门锥有膜孔，膜孔被阴门裂分开呈双半膜孔型，有蝴蝶结状的阴门下桥，阴门下桥下方有突出的指状泡囊，指状泡囊下有大小不一随机分布的泡囊群（图1）。接种10个玉米孢囊，40天后可以形成45个新孢囊，繁殖力惊人。随后，团队在河南省濮阳市清丰县韩村镇、许昌市长葛市董村镇和禹州市范坡镇检测点再次发现玉米孢囊线虫。当每毫升砂壤土里有5～6条玉米孢囊线虫J2幼虫时，便可造成玉米总产量下降21%～29%（Srivastava & Chawla，2005）。本研究数据显示，河南省许昌市长葛市董村镇、禹州市范坡镇和濮阳市清丰县韩村镇地区的玉米孢囊线虫土壤中卵含量分别达到23.0、54.2和6.8粒/mL，均已超出玉米孢囊线虫卵量的为害经济阈值，应对该地块加强监测并进行我国玉米孢囊线虫为害经济阈值研究。        为探究河南省主要禾谷类作物的孢囊线虫发生分布，明确不同作物孢囊线虫的为害情况，崔江宽博士于2017—2020年对河南省18个市50个县（区）的小麦、玉米和水稻作物的孢囊线虫种类和发生分布进行了系统取样调查。本研究共采集全省土壤样品308份，其中224份样品检测到孢囊，孢囊检出率为72.7%，覆盖调查地区的92.0%。根据孢囊密度和单孢囊卵量统计发现，不同地区100 mL土样的孢囊数量为1~139个之间，平均含量为15.3个/100 mL。不同地区间孢囊线虫密度差异悬殊，同一个地区不同地块的线虫密度略有不同。
       其中，为害小麦的孢囊线虫主要为禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫，禾谷孢囊线虫与菲利普孢囊线虫检出率占本次调查地区的80.0%；为害水稻的孢囊线虫为旱稻孢囊线虫，检出率占本次调查地区的6.0%；为害玉米的孢囊线虫为玉米孢囊线虫，检出率占本次调查地区的6.0%。研究结果系统明确了我省重要粮食作物线虫的发生分布情况和为害严重度，并首次在我国河南地区报道发现了玉米孢囊线虫和旱稻孢囊线虫。此外，根据本次调查数据显示，河南省小麦、玉米和水稻粮食作物的孢囊线虫主要发生在豫北、豫东和豫中平原区地区，豫西和豫南地区检出率相对较低。        为监测玉米孢囊线虫在我国发生扩散，防止对玉米造成严重的减产损失，亟需开发一套玉米孢囊线虫快速分子检测技术体系。玉米孢囊线虫为孢囊线虫属定居型半内寄生线虫，可侵染多种禾本科作物的根部，玉米孢囊线虫的发生和传播扩散将会对我国玉米生产造成严重威胁。为建立玉米孢囊线虫的快速分子检测体系，以期从近缘属种可以准确地检测出玉米孢囊线虫，为玉米孢囊线虫的监测预警和防控奠定技术基础。崔江宽等（2022）通过近缘种群大批量筛选，获得玉米孢囊线虫的特异RAPD片段，设计SCAR-PCR检测引物，建立一套快速、准确、稳定的玉米孢囊线虫检测技术体系，为玉米孢囊线虫的检测和防治提供技术支持。          崔江宽等（2022）从我国河南、河北、甘肃、山东、湖南、广西和北京共收集20个玉米孢囊线虫近缘属种群体作为供试线虫。共计24个线虫群体，包括采自河南和广西的4个玉米孢囊线虫群体，河南、河北和山东的4个禾谷孢囊线虫群体和4个菲利普孢囊线虫群体，河南和湖南的3个旱稻孢囊线虫群体，河南、河北和甘肃的4个大豆孢囊线虫群体以及由中国农业科学院彭德良研究员馈赠的甜菜孢囊线虫DNA模板和本实验室保存的1个水稻干尖线虫（Aphelenchoides besseyi）群体、1个马铃薯腐烂茎线虫（Ditylenchus destructor）群体、1个落选短体线虫（Pratylenchus neglectus）群体和1个咖啡短体线虫（P. coffeae）群体。选取13条含有10个碱基的随机引物，采用RPAD技术对供试孢囊线虫进行多态性分析，筛出玉米孢囊线虫特异性RPAD片段，并将其转化为玉米孢囊线虫SCAR-PCR引物；采用PCR方法测试玉米孢囊线虫特异性引物的准确性以及检测技术体系的稳定性、灵敏度和实效性。        本研究通过对玉米孢囊线虫及其5个近缘属种孢囊线虫DNA的多态性分析，开发了玉米孢囊线虫的特异性检测引物，建立了玉米孢囊线虫快速检测体系。该检测体系既避免了孢囊线虫ITS区异质现象而导致RFLP酶切图谱的差异，也弥补了RAPD技术的重复性差，结果不稳定的缺点。通过SCAR-PCR能够快速将玉米孢囊线虫从禾谷孢囊线虫、菲利普孢囊线虫、大豆孢囊线虫、旱稻孢囊线虫和甜菜孢囊线虫种群中区分开，极大的提高了检测效率。同时，对玉米孢囊线虫的单孢囊和单条2龄幼虫检测灵敏度高，检测阈值不低于1/2 000个孢囊和1/80单条2龄幼虫。因此，本试验设计开发的玉米孢囊线虫特异性引物（HzF1/HzR1）特异性强、操作简单、耗时短且能满足大批量样品检测需求，可用来对玉米孢囊线虫的传播、扩散进行监测预警，同时对有效防控玉米孢囊线虫的生产为害也具有重要作用。相关研究成果已申请国家发明专利，并获得授权。        崔江宽，博士，副教授，硕士研究生导师，必赢线路检测中心高层次人才（青年英才）。现任必赢线路检测中心植物病理学系副主任，漯河市农科院小麦所副所长（省委组织部选派挂职），中国植保学会青年工作委员会委员，河南省植保学会理事，中国烟草总公司河南省公司烟草病害防控线虫病岗位专家。崔江宽博士主要从事植物与线虫互作机制研究，小麦、玉米、大豆等作物孢囊线虫和蔬菜、中药材等经济作物根结线虫病防治技术研究。
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