甘南农牧过渡区燕麦田孢囊线虫的发生与分布

李惠霞，李健荣，赵 鹏，徐鹏刚，坚晋卓，彭德良

(1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730070；2.中国农科院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193)



甘南农牧过渡区燕麦田孢囊线虫的发生与分布

李惠霞1，李健荣1，赵 鹏1，徐鹏刚1，坚晋卓1，彭德良2

(1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州 730070；2.中国农科院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193)

为明确孢囊线虫在高寒、高海拔区的发生与分布情况，2015年8月，采用Z字型取样法，对甘南农牧过渡区10 个乡镇燕麦田的80份根际土样进行了孢囊线虫调查。80份土样中孢囊线虫平均检出率为87.5%，夏河县的达菱乡、达麦乡、唐嘎尔乡与那吾乡，卓尼县杓哇乡及临潭县冶力关镇土样的检出率均达100%；夏河县王格尔塘镇最低，为60%。海拔高度不同，孢囊线虫的分布不同，在海拔2 501～2 800 m的区域土样中，孢囊线虫检出率最高，为100%，在海拔3 101～3 500 m区域检出率最低，为58.3%。燕麦田间孢囊线虫密度平均为3.7 个·100 g-1土，其中卓尼县杓哇乡的密度最高，为14.4 个·100 g-1土，夏河县王格尔塘镇和临潭县冶力关镇的最低，为1.1 个·100 g-1土。通过形态学特征鉴定，此区的孢囊线虫为燕麦孢囊线虫(Heteroderaavenae)。

甘南；燕麦；禾谷孢囊线虫；发生分布

禾谷孢囊线虫(Cereal cyst nematode，CCN)是一种危害大麦(Hordeumvulgare)、小麦(Triticumaestivum)、燕麦(Avenasativa)、黑麦(Loliumperenne)等麦类作物的全球性重要病害[1]。最早于1874年在德国发现，之后相继在非洲、欧洲、澳大利亚、日本、印度等地发生，目前分布于全球五大洲的40多个国家[2-3]，造成了十分巨大的经济损失。禾谷孢囊线虫是一个复合种群，包括12个有效种，世界上广泛分布且对麦类作物影响较大的主要是燕麦孢囊线虫(H.avenae)、菲利普孢囊线虫(H.filipjevi)和麦类孢囊线虫(H.latipons)[4-5]。我国于1989年由陈品三在湖北发现H.avenae，之后相继在河南、河北、北京、内蒙古、青海、山东、山西、宁夏、甘肃、安徽、陕西、江苏、天津、西藏和新疆等15个省市的300多个乡镇陆续发现，小麦发病面积达400万hm2，约占全国种植面积的10%，严重威胁我国小麦生产安全[6-10]。H.filipjevi主要分布在欧洲、美洲和中亚[11-12]，在我国河南省的临颍、许昌、卫辉和延津等地也有发现[13]。H.latipons主要分布在以色列、塞浦路斯、西班牙、美国、日本和地中海地区的一些国家[14-16]，我国尚未见报道。

禾谷孢囊线虫危害小麦的研究报道较多，但对燕麦的危害鲜有报道。甘南地处青藏高原东北边缘，平均海拔2 960 m、平均气温1.7 ℃、年均降水量400～800 mm、无霜期短、日照时间长，为高原大陆性季风气候，十分适宜燕麦的种植。甘南是甘肃省主要的畜牧业基地，燕麦作为该地优质牧草在该地区牧业中占有重要的地位，尤其是在入冬草地枯黄之后，燕麦是必不可少的畜牧饲料，燕麦的产量及生长情况是维持家畜平安越冬的重要保障。近几年来，甘肃多地已经陆续发现有禾谷孢囊线虫的危害[17]，但甘南未见报道。因此，本研究拟对甘南农牧过渡区开展燕麦田孢囊线虫病害的调查，以期明确孢囊线虫在该地区的分布及发生情况，对孢囊线虫的有效防控和畜牧业的可持续发展计划制定提供重要参考依据。

1　材料与方法

1.1土样的采集

2015年8月，在燕麦灌浆期，对甘南农牧过渡带燕麦主产区10个乡镇进行调查，包括夏河县桑科草原、达菱乡、达麦乡、王格尔塘镇、唐嘎尔乡、那吾乡，合作市卡加道乡、佐盖曼玛乡，卓尼县杓哇乡及临潭县冶力关镇。由于线虫在田间的分布极不均匀，故采用Z字型多点随机取样法。用1 cm×15 cm取样器采集燕麦根际5～20 cm土壤，每块地采集20～30 个土柱，混合后装入塑料袋，作为1个样品。写好标签，用GPS记录当地经纬度、海拔等信息。采样点信息详见表1。

1.2孢囊的分离计数

采用简易漂浮分离法，将每份土样分别混匀后取100 g置于塑料桶中，加水搅拌，使土块完全溶解，静置2～3 min后，将上清液倾入26目和65目的套筛中，重复冲洗3次。然后搓洗，使大的杂物留在26目筛上，孢囊和小的杂物留在65目筛上。弃去26目筛上的杂物，将65目筛上的混合物轻轻搓洗至无土壤颗粒；将混合物分批置于50 mL的离心管中并加2 倍的高岭土，搅匀后4 500 r·min-1离心5 min，倾去上清液和漂浮物。在沉淀中加50%的蔗糖溶液至40 mL刻度线，搅匀后以700 r·min-1离心2 min；上清液倒入65目筛中，流水漂洗干净，统计空孢囊、饱满孢囊数量。

1.3孢囊的检查及鉴定

从每份土样中挑选3个饱满孢囊，置于载玻片上，释放卵，冲洗至1.5 mL的离心管中，定容到0.5 mL，充分混匀，统计平均卵粒数[17]。每个线虫群体至少取5个孢囊，用手术刀切取孢囊阴门锥，制作成临时标本，光学显微镜下(Axio Scope A1)观察阴门膜孔的形态特征，并测量膜孔及阴门裂的体值，每个群体至少测量5个孢囊。将已孵化的二龄幼虫挑到载玻片上，每个群体20条，杀死后制作成临时标本，置于光学显微镜下观察和测量。参照谢 晖[18]的方法鉴定。

2　结果与分析

2.1孢囊线虫的水平分布

由表1可知，所调查的10个乡镇孢囊线虫的检出率为100%。80 份土样孢囊线虫的检出率为87.5%(70)，其中夏河县达菱乡、达麦乡、唐嘎尔乡和那吾乡，卓尼县杓哇乡及临潭县冶力关镇的土样中孢囊线虫的检出率均为100%；夏河县王格尔塘镇的最低，为60%。田间平均孢囊密度为3.7 个·100 g-1土，其中卓尼县杓哇乡孢囊密度最高，为14.4 个·100 g-1土，夏河县达麦乡和那吾乡的次之，分别为5.1和4.3 个·100 g-1土，夏河县王格尔塘镇和临潭县冶力关镇的最低，为1.1 个·100 g-1土。

表1　甘南农牧过渡区孢囊线虫发生及分布情况Table 1　Occurrence and distribution of cyst nematode in agriculture-pasture ecotone in Gannan

2.2孢囊线虫的垂直分布

按2 200～2 500 m、2 501～2 800 m、2 801～3 100 m和3 101～3 500 m四个海拔梯度分别统计土样中孢囊线虫的检出率(表2)。由表2可见，从海拔2 200 m的临潭县冶力关镇到海拔为3 500 m的合作市佐盖曼玛乡均有孢囊线虫的分布，其中海拔2 501～2 800 m的土样孢囊线虫检出率最高，为100%，而海拔3 101～3 500 m区段，孢囊线虫检出率和孢囊密度都最低。孢囊密度最高的区段为海拔2 200～2 500 m土样，平均孢囊密度为6.4 个·100 g-1土，随着海拔升高，孢囊密度呈降低趋势。经相关性分析发现，孢囊检出率与海拔无明显相关性(Y=-0.009 87X+117.905 9，r=0.184 8)。

表2　不同海拔孢囊线虫的发生分布和密度Table 2　The distribution and densities of cyst nematodes at different altitudes

2.3孢囊线虫的发生程度

由表1可知，不同地区孢囊的饱满孢囊率有差异。10个乡镇的平均饱满孢囊率达到56.7%，夏河县达菱乡的饱满孢囊率最高，达到75.8%，夏河县达麦乡的次之，达到74.5%，夏河县王格尔塘镇的最低，为37.6%。不同地区孢囊卵粒数也有差异，10个乡镇的孢囊平均卵粒数为189.2粒，其中夏河县达麦乡的最高为229粒，夏河县王格尔塘镇的最低为133粒。可见，夏河县王格尔塘镇孢囊密度最少、饱满孢囊率最低、平均孢囊卵粒数最少，是甘南地区燕麦田孢囊线虫发病最轻的乡镇，而其他9个乡镇相对发病较严重。

2.4孢囊线虫的鉴定

甘南燕麦田孢囊线虫的孢囊形态为阔柠檬形，褐色，颈部明显(图1)。孢囊长600 μm (455～712 μm)，孢囊宽456 μm (358～623 μm)。阴门锥膜孔为双膜孔，无下桥，阴门裂清晰可见(图1A)。阴门膜孔长40 μm(34～48 μm)；膜孔宽19 μm(15～23 μm)；阴门裂长11 μm(8～14 μm)，且阴门锥下方有较多泡状突。二龄幼虫线形，唇区圆，唇区与身体连接处缢缩明显，口针强壮，长11 μm(8～14 μm)。中食道球发达，尾部呈锥形，有较长的透明区(图1E)。其相关形态测量值为：线虫体长536 μm (431～608 μm)；线虫体宽23 μm (20～27 μm)；尾长57 μm (42～70 μm)；透明尾长39 μm (21～47 μm)。受精卵长123 μm (103～143 μm)；受精卵宽48 μm (40～54 μm)(表4)。甘南线虫群体的形态特征与王明祖等[6]、陈品三等[19]和Williams等[20]等报道的基本一致，故将其鉴定为燕麦孢囊线虫(H.avenae)。

A～C:阴门膜孔和泡状突；D:二龄幼虫头部；E:二龄幼虫尾部；F:二龄幼虫；G:浅褐色胞囊；H:受精卵；I:卵和二龄幼虫

A-C:Fenestra area and ballae; D:Head of second-stage juvenile; E:Tail of second-stage juvenile; F:Second-stage juvenile; G:Cyst; H:Eggs; I:Eggs and second-stage juvenile

图1　孢囊线虫形态特征图Fig.1　Illustration of cyst nematode表3　甘南孢囊线虫的孢囊、阴门锥、二龄幼虫、受精卵的形态测量值Table 3　Morphometrics of cyst, vulual cone, second stage juvenile and fertilized egg of H.avenae 　μm

3　讨 论

本试验所调查的甘南10个乡镇燕麦田均发现孢囊线虫。80份样品中，平均孢囊检出率为87.5%，其中夏河县达菱乡、达麦乡、唐嘎尔乡和那吾乡、卓尼县杓哇乡、临潭县冶力关镇样品的孢囊检出率都达到了100%，海拔最高的合作市佐盖曼玛乡的检出率也达到68.9%。样品的平均孢囊密度为3.7个·100 g-1土。孢囊检出率高的燕麦田，孢囊密度相对较高，孢囊饱满率较高。孢囊线虫的分布与海拔无明显相关性；但随着海拔升高，孢囊的密度呈降低的趋势。甘南线虫群体部分测量值比陈品三等[6]、王明祖等[19]和Williams等[20]的测量数据略小，但孢囊形态特征与H.avenae基本相一致。由此，将甘南所采集和分离得到孢囊线虫均鉴定为燕麦孢囊线虫(H.avenae)。这是甘南农牧过渡区燕麦田首次发现燕麦孢囊线虫病的发生。

近年来，禾谷孢囊线虫陆续在我国小麦主产区如河南、河北、山东、陕西等地发生和蔓延，造成严重的经济损失[21]，甘肃省小麦种植区及草原牧草都发现有禾谷孢囊线虫的危害[9,22]。该线虫对小麦的生长及产量都有明显的影响，但在不同区域、不同环境条件下禾谷孢囊线虫对小麦造成的产量损失有差异。Ibrahim 等[23]报道每克土有11～40个H.avenae卵和二龄幼虫时，导致小麦产量损失为40%～92%。侯生英等[24]报道，田间密度大于或等于10个卵和二龄幼虫时造成小麦15.5%～55.0%的产量损失。李秀花等[25]的产量损失试验表明，当田间每克土中H.avenae卵和二龄幼虫超过5个时，就会有明显的产量损失，因此大于该密度的地块，应采取适宜的防治措施。参考上述结论，根据孢囊密度和卵粒数，卓尼县杓哇乡、夏河县达麦乡、夏河县那吾乡和合作市佐盖曼玛乡的每克土的卵粒数均已超过每克土5个卵和二龄幼虫的阈值，应当采取适当的防治措施。

孢囊线虫病属于土传病害，孢囊可以在土壤中存活多年，一旦传入，很难防治。在甘南农牧交错带，燕麦孢囊线虫病发生较为普遍，可能与该区域燕麦多年连作有关系。李秀花等[26]表明在小麦连作田H.avenae呈明显上升趋势，休闲或轮作1年以上则可降低密度。因此，在尚未发生该病害的燕麦产区，应采取防控措施，以防通过跨区机械播种、收割等人为方式从发生区向未发生区传播[27]。在已经发病的燕麦产区，应以种植抗性品种为主，结合轮作、施肥等农业防治措施，进行综合治理。抗病品种的选育是防治孢囊线虫最有效的方法，在国外，一些野生的2倍体及4倍体燕麦中均存在抗病基因，野生的长颖燕麦(Avenasterilis) 的品系和地中海燕麦(A.byzantina) 的许多品系中都含有抗病基因[28]。在英国和澳大利亚的燕麦抗病育种上已经得到应用，欧洲燕麦的许多品系内也存在抗病基因[29]，但国内尚未见燕麦抗病性的相关报道。

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Occurrence and Distribution of Cyst Nematode in Oat Field in Gannan Agriculture-pasture Ecotone

LI Huixia1,LI Jianrong1,ZHAO Peng1,XU Penggang1,JIAN Jinzhuo1,PENG Deliang2

(1.College of Pratacultural Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education/Sino-U.S. Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability, Lanzhou, Gansu 730070, China;2.State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pest/Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

In order to define the occurrence and distribution of cereal cyst nematode in cold, high altitude areas, investigations were carried out in August 2015 in oat fields of agriculture-pasture ecotone in Gannan by Z type sampling method. Eighty soil samples were collected in 10 towns and the average incidence of cysts was 87.5%. The highest incidence of cysts was found in towns of Daling, Damai, Tangger and Nawu in Xiahe county, Shaowa in Zhuoni county, and Yeliguan in Lintan county, with the incidence of 100%, and the lowest incidence of cysts was 60% in Wanggertang town. It was found that distributions of cereal cyst nematode were different at different altitudes. The highest incidence of cysts was found at the range of 2 501 to 2 800 m, with the incidence of 100% and the lowest incidence of cysts was found at the range of 3 101 to 3 500 m, with the incidence of 58.3%. The average density of cysts was 3.7 per 100 g soil. The highest density was found in Shaowa town in Zhuoni county, with the average density of 14.4 per 100 g soil,and the lowest one was 1.1 per 100 g soil in Wanggertang town of Xiahe county and in Yeliguan town of Lintan county. The populations of cereal cyst nematode collected in Gannan were identified asHeteroderaavenaeby observation and measurements of morphological characters.

Gannan; Oat;Heteroderaavenae; Occurrence and distribution

时间：2016-05-10

2016-01-03

2016-02-24

国家自然科学基金项目(31460463)；国家公益性行业(农业)科研专项(201503114)

E-mail：lihx@gseu.edu.cn

S512.6；S433.8

A

1009-1041(2016)05-0668-06

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160510.1625.038.html