内生真菌感染对宿主羽茅及邻生植物抗病性的影响
石新建, 张靖歆, 秦天姿, 刘金铭, 高玉葆, 任安芝
植物生态学报
2021, 45 ( 8):
860-869.
DOI: 10.17521/cjpe.2021.0132
Epichloë内生真菌能够影响宿主植物的抗病性, 但目前关于内生真菌感染对宿主邻生植物抗病性影响的研究很少。该研究首先调查了内蒙古呼伦贝尔天然草地中植物病害发生情况, 发现在常见牧草中禾本科植物病害最为严重, 其中感染内生真菌的羽茅(Achnatherum sibiricum)的总病情指数最低。进一步比较了与羽茅邻生及非邻生植物的病害差异, 结果显示羽茅显著降低了邻生羊草(Leymus chinensis)、狼针草(Stipa baicalensis)和冰草(Agropyron cristatum)的褐斑病病情指数。为探究羽茅对邻生植物病害的影响是否与其内生真菌有关, 分别从内生真菌发酵液、离体叶片和植株层面进行了室内验证试验。结果表明: 羽茅的2种内生真菌Epichloë gansuensis和Epichloë sibiricum发酵液显著抑制了新月弯孢(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、核盘菌(Sclerotinia sclerotioru)和三叶草核盘菌(Sclerotinia trifoliorum)的生长; 对于离体叶片, E. gansuensis和E. sibiricum显著减小了宿主叶片受4种病原真菌侵染后的病斑长度。在新月弯孢和根腐离蠕孢的植株接种条件下, 内生真菌显著降低了宿主羽茅及邻生植物羊草的病害程度。该研究首次发现并验证了羽茅内生真菌对邻生禾草抵御褐斑病有一定的增益作用。
科
Family | 属数
Genus number | 物种数
Species number | 草原病情指数 Grassland diseases index | 斑枯病
Spot blight | 黄斑病
Yellow blotch | 锈病
Rust disease | 褐斑病
Brown patch | 白粉病
Powdery mildew | 其他病害
Others | 累计
Total | | 禾本科 Gramineae | 10 | 10 | 13.0 | 6.4 | 8.0 | 5.5 | 6.8 | 0.2 | 39.8 | | 豆科 Leguminosae | 5 | 6 | 22.8 | 0.5 | 2.2 | 3.9 | 4.3 | - | 33.7 | | 菊科 Compositae | 7 | 14 | 17.4 | 3.0 | 1.2 | 1.9 | 8.6 | 0.6 | 32.7 | | 蔷薇科 Rosaceae | 2 | 6 | 21.0 | 7.7 | 5.0 | 1.0 | 1.0 | - | 35.8 | | 毛茛科 Ranunculaceae | 3 | 5 | 21.2 | 5.0 | 5.1 | 1.8 | 0.9 | 1.0 | 35.0 | | 百合科 Liliaceae | 2 | 3 | 34.7 | 8.1 | 3.3 | 1.2 | - | 0.2 | 47.4 | | 鸢尾科 Iridaceae | 1 | 3 | 29.7 | 17.8 | 1.4 | 1.0 | 0.2 | - | 50.1 | | 唇形科 Labiatae | 2 | 2 | 34.4 | - | - | - | - | - | 34.4 | | 伞形科 Umbelliferae | 2 | 2 | 20.9 | 1.2 | - | 0.1 | - | 0.2 | 22.3 | | 石竹科 Caryophyllaceae | 2 | 2 | 5.4 | 14.2 | - | - | 25.0 | - | 44.6 | | 车前科 Plantaginaceae | 1 | 1 | 20.0 | - | - | - | 46.7 | - | 66.7 | | 川续断科 Dipsacaceae | 1 | 1 | 40.0 | 11.7 | - | - | 8.9 | - | 60.6 | | 大戟科 Euphorbiaceae | 1 | 1 | 15.0 | - | - | - | - | - | 15.0 | | 景天科 Crassulaceae | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - | 0 | | 桔梗科 Campanulaceae | 1 | 1 | 18.5 | 2.8 | - | 0.3 | - | 0.6 | 22.2 | | 蓼科 Polygonaceae | 1 | 1 | 22.5 | 41.3 | - | - | - | - | 63.8 | | 柳叶菜科 Onagraceae | 1 | 1 | 30.0 | 22.5 | - | 10.0 | - | - | 62.5 | | 龙胆科 Gentianaceae | 1 | 1 | 7.5 | 15.0 | - | - | 16.7 | - | 39.2 | | 马钱科 Loganiaceae | 1 | 1 | 48.3 | - | 22.9 | - | - | - | 71.2 | | 茜草科 Rubiaceae | 1 | 1 | 11.4 | 4.1 | 0.2 | 1.0 | - | - | 16.7 | | 莎草科 Cyperaceae | 1 | 1 | 49.7 | 1.1 | 2.6 | 1.4 | 0.1 | - | 54.9 | | 十字花科 Brassicaceae | 1 | 1 | 7.5 | 11.7 | - | - | 7.8 | - | 27.0 | | 苋科 Amaranthaceae | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - | 0 | | 玄参科 Scrophulariaceae | 1 | 1 | - | - | - | 3.8 | 13.3 | - | 17.1 | | 旋花科 Convolvulaceae | 1 | 1 | - | 22.5 | - | - | - | - | 22.5 |
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表1
呼伦贝尔草原植物病害
正文中引用本图/表的段落
4个样地共统计1 269株植物, 分属25科51属68种。其中有66种植物发生187种病害, 植物所有种的病害情况见附录I。在调查样地的常见牧草中, 禾本科植物发病最严重, 斑枯病、锈病和白粉病是其主要病害; 在豆科植物中, 斑枯病、白粉病和褐斑病发病最严重; 在菊科植物中, 斑枯病、白粉病和黄斑病是其主要病害(表1)。
本文的其它图/表
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图1
呼伦贝尔草原常见牧草的总病情指数。Ac, 冰草; As, 羽茅; Cp, 柄状薹草; Il, 马蔺; Lc, 羊草; Pc, 白头翁; Sb, 狼针草; Sd, 防风; Ts, 展枝唐松草; Vs, 野豌豆。
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图2
呼伦贝尔草原天然草地中与羽茅邻生和非邻生常见禾草的病情指数分布。A, D, 羊草。B, E, 狼针草。C, F, 冰草。p经非参数Mann-Whitney U检验, p < 0.05表明邻生与非邻生差异显著。
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图3
不同内生真菌发酵液对4种病原真菌的平均抑制率(平均值±标准误, n = 5)。不同大写字母表示病原真菌间差异显著(p < 0.05)。EG, Epichloë gansuensis; ES, Epichloë sibiricum。Bs, 根腐离蠕孢; Cl, 新月弯孢; Ss, 核盘菌; St, 三叶草核盘菌。
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图4
感染不同内生真菌的羽茅离体叶片对病原真菌侵染后的平均病斑抑制率(平均值±标准误, n = 5)。不同大写字母表示不同病原真菌间差异显著(p < 0.05)。EF为无内生真菌感染的羽茅叶片; EG为感染Epichloë gansuensis的羽茅叶片; ES为感染Epichloë sibiricum的羽茅叶片。Bs, 根腐离蠕孢; Cl, 新月弯孢; Ss, 核盘菌; St, 三叶草核盘菌。
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表2
内生真菌(E)、病原真菌(P)和种植方式(M)对羽茅和羊草的病斑数以及病斑长度的多因素方差分析
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图5
病原真菌侵染下不感染内生真菌(□)和感染内生真菌(■)羽茅的病斑数(A)和病斑长度(B)(平均值±标准误, n = 10)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。
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图6
病原真菌侵染下邻生植物羊草的病斑数(A)和病斑长度(B)(平均值±标准误, n = 10)。不同小写字母表示差异显著(p < 0.05)。Lc, 单种羊草; LcEF, 与EF为邻的混种羊草; LcEI, 与EI为邻的混种羊草。
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