《Scientific Reports》:Characterization of sooty blotch and flyspeck fungi on mango (Mangifera indica L.) in Peninsular Malaysia
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本研究針對芒果果實表面常見的煤污病和蠅糞病(SBFS)病原復合體,綜合運用形態學、分子系統學(ITS、LSU區域序列分析)及科赫氏法則(原位與離體接種)等方法,首次對馬來西亞半島多個果園的SBFS病原真菌進行了系統鑒定與致病性驗證。研究揭示了Zasmidium、Peltaster、Exophiala、Scolecobasidium四個屬的多樣性,并發現了一個新的Peltaster-like物種,明確了其與侵染水平(菌落數/果CPM、果面覆蓋率)的交互關系,為理解該病害的生態學及未來制定防控策略奠定了基礎。
香甜的芒果是許多人喜愛的熱帶水果,但在果園里,它們的“皮膚”常常會被一些不請自來的“客人”弄臟。這些“客人”在果實表面留下黑色的煙污狀斑塊或成簇的小黑點,讓果實賣相大跌,嚴重影響其商品價值。這種現象在植物病理學上被稱為煤污病和蠅糞病,通常被合稱為SBFS病害復合體。對于種植者來說,這無疑是一個令人頭疼的問題。然而,在馬來西亞這樣的芒果主產區,究竟是哪些微生物導致了這些難看的斑點?它們之間有何不同?又該如何科學地確認它們的“犯罪事實”?在此之前,人們對馬來西亞芒果上SBFS真菌的具體“身份”和“作案能力”缺乏系統的了解。為了解決這些問題,一組研究人員在2019年的10月至11月間,深入馬來西亞半島的霹靂州、彭亨州和玻璃市三個州的八個果園,展開了一場針對芒果SBFS病原真菌的“身份調查”。
為了回答上述問題,研究人員在《Scientific Reports》上發表的研究中,采用了多管齊下的策略。他們首先從出現癥狀的果實上采集樣本,記錄下每個果實的染病嚴重程度(包括每果菌落數CPM和果面被覆蓋的百分比)。接著,他們運用經典的微生物學方法,通過形態特征對分離純化出的真菌進行初步“畫像”。但僅靠“長相”容易認錯“人”,于是他們動用了更精準的“基因身份證”技術——對真菌核糖體DNA的內部轉錄間隔區(ITS)和大亞基(LSU)區域進行測序,并構建系統發育樹來進行分子鑒定,這相當于為每種真菌建立了獨一無二的基因家譜。最后,為了坐實這些真菌的“罪名”,研究人員沒有輕信關聯性,而是嚴格按照科學法則,在健康的芒果果實上進行了“犯罪現場重現”。他們改進了經典的科赫氏法則,通過兩種方式(在果園原位接種和在實驗室對離體果實接種)來驗證分離出的真菌是否能引起典型的SBFS癥狀,從而確認其病原性。
研究結果
SBFS的發生與真菌分離
研究人員從三個州八個果園共采集了87個具有典型SBFS癥狀的芒果果實。統計分析顯示,不同州之間,果實的感染水平(無論是CPM還是果面覆蓋率)存在顯著差異,這表明環境或果園管理因素可能影響了病害的發生程度。
基于形態學的真菌鑒定
從這些病果上,研究人員最終獲得了31株純化真菌培養物。通過顯微鏡下仔細觀察菌落和孢子的形態特征,他們將這些真菌初步歸類到四個屬:Zasmidium、Peltaster、Exophiala和Scolecobasidium。這初步描繪了馬來西亞芒果SBFS真菌群體的多樣性輪廓。
基于分子系統學的鑒定
形態鑒定有時會“撞臉”,因此研究者求之于基因。他們對這些菌株的ITS和LSU基因區域進行了測序和系統發育分析。結果表明:
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分子數據支持了其中三個屬(Zasmidium、Exophiala和Scolecobasidium)的鑒定結果。
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然而,那些最初被形態學歸為Peltaster屬的菌株,在系統發育樹上形成了一個獨立且獨特的分支,與已知的Peltaster物種明顯分開。這意味著它們很可能代表了一個尚未被描述的新物種,研究中將其暫定為“Peltaster-like species”(類盾殼菌物種)。這是本研究的一個重要發現。
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分析還發現,不同州采集的真菌,其屬的組成也存在顯著差異,暗示了地理因素對病原菌群體結構的影響。
致病性驗證
懷疑一個微生物是病原,就需要確鑿的證據。研究人員挑選了12個分離菌株,在健康的芒果果實上進行了接種實驗。
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原位接種:直接在果園中將真菌孢子懸浮液接種到仍掛在樹上的健康果實表面。
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離體接種:將健康的果實采摘后,在實驗室條件下進行接種。
無論哪種方法,接種了這些真菌的果實,在經過一段時間的培養后,都重新出現了典型的煤污狀或蠅糞狀病斑。而從這些新病斑上再次分離出的真菌,經鑒定與最初接種的真菌相同。這一完整的“分離—接種—再分離”過程,符合科赫氏法則的要求,確鑿地證明了這12個菌株(涵蓋了上述幾個屬)就是導致芒果SBFS的病原真菌。
研究結論與討論
本研究首次對馬來西亞半島芒果上的煤污病與蠅糞。⊿BFS)病原真菌復合體進行了全面、系統的表征。研究不僅通過實地調查揭示了該病害在霹靂、彭亨和玻璃市三州的普遍發生,更重要的是,綜合運用形態、分子和病理學方法,明確了該病害病原菌的多樣性主要包括Zasmidium、Exophiala、Scolecobasidium以及一個新穎的Peltaster-like物種。尤為關鍵的是,研究通過改良的科赫氏法則(結合原位與離體接種)證實了這些真菌的致病性,為它們作為SBFS病原體的身份提供了堅實證據。
研究的統計分析進一步指出,SBFS的感染水平(如果實表面的菌落數量和覆蓋面積)以及病原真菌的屬級構成,在不同地區之間存在顯著差異。這一發現暗示,環境條件、果園微氣候或農業管理措施可能在塑造當地SBFS病原菌群體結構和病害嚴重度方面扮演著重要角色。
這項工作的意義在于填補了知識空白。它首次為馬來西亞芒果SBFS病害建立了病原學基礎,鑒定出的物種多樣性,特別是那個潛在的新的Peltaster-like物種,為真菌分類學增添了新的信息。所采用的綜合鑒定與致病性驗證方法,為未來在馬來西亞乃至其他熱帶地區開展類似的植物表面真菌病害研究提供了可參考的范本。最終,對這些病原“元兇”的精準識別和了解,是發展針對性防治策略、幫助果農有效管理SBFS病害、減少經濟損失至關重要的第一步。