小麦赤霉病是我国小麦产区的主要病害。目前,防治赤霉病最有效的方法是化学防治,防治药剂以苯并咪唑类药剂多菌灵为主。周明国等[1, 2] 先后在浙江、江苏、安徽、山东和河南检测到了抗多菌灵的小麦赤霉病菌株。王建新等[1]报道了湖北洪湖、武穴和荆州3地赤霉菌对多菌灵的敏感性,未检测到抗性菌株。迄今未见对湖北省小麦赤霉菌抗药性的系统研究。
一般地,出现抗性菌株的地区可很快形成抗性病原群体,导致防治效果下降[2]。所以使用不同作用机制的杀菌剂综合防治小麦赤霉病十分必要。自从20世纪70年代14α-脱甲基反应抑制剂(DMIs)作为第一批农用杀菌剂投入使用以来,2004年该类杀菌剂占世界杀菌剂市场份额的27.7%[3]。其中三唑类杀菌剂是防治作物白粉病、锈病等病害的特效药剂。田间试验表明,DMI类杀菌剂(如戊唑醇、咪鲜胺等)对镰刀菌具有较好的防效[4, 5]。虽然杀菌剂抗性行动委员会(FRAC)将DMIs杀菌剂列为低到中等抗性风险药剂,但在长期使用过程中,一些病原菌(如小麦叶枯病菌、核果褐腐病菌等)也会对部分DMIs杀菌剂产生较高水平的抗药性[6, 7, 8]。 为明确2013年湖北省小麦主产区赤霉病菌对多菌灵和戊唑醇的敏感性变化情况及其差异,本研究测定了供试菌株对多菌灵和戊唑醇的敏感性。
1 材料与方法 1.1 供试药剂97.5%多菌灵(carbendazim)原药(四川国光农化有限公司提供),用0.1 mol/L的盐酸配制成1×104 mg/L母液,备用;95.5%戊唑醇(tebuconazole)原药(中国农业大学种子病理药理实验室提供),用丙酮配制成1×104 mg/L的母液,备用。
1.2 菌株的采集和分离2013年于小麦赤霉病发病盛期,分别在湖北省的武昌、襄阳、枣阳、荆州、荆门、随州和恩施地区采集具有典型症状的小麦赤霉病病穗,用PDA培养基进行分离纯化,获得单孢分离物106株。
1.3 多菌灵和戊唑醇抗药性菌株的检测采用区分剂量法。分别以质量浓度为5.0 和3.0 mg/L的多菌灵[9] 和戊唑醇(内部资料:浙江大学马忠华教授的检测方法)作为鉴别剂量。药剂处理:将灭菌的PDA冷却到45 ℃左右,加入1×104 mg/L的多菌灵和戊唑醇分别至最终质量浓度为5.0和3.0 mg/L。以加入相同质量浓度的有机溶剂为对照。供试菌株在PDA平板上于25 ℃下培养3 d,用20~100 μL的枪头在菌落边缘,打取直径为5 mm的菌丝块,接种到含上述药剂处理及对照的PDA平板中,于25 ℃下培养3 d。每个平板接种1个菌株,每个菌株3个重复。如果供试菌株在含有多菌灵和戊唑醇的平板上能够生长,表明该菌株对多菌灵和戊唑醇表现抗性。如果获得抗性菌株,进一步测定不同杀菌剂对抗性菌株的EC50。
1.4 小麦赤霉病菌对多菌灵和戊唑醇的敏感性采用菌丝生长速率法[10]。在预试验的基础上,将1×104 mg/L的多菌灵和戊唑醇母液用无菌水稀释成0、0.075、0.15、0.3、0.6和1.2 mg/L的系列浓度,等量加入PDA培养基中,倒入直径为9 cm的灭菌培养皿中,制成带毒平板。在预培养好的供试菌种菌落边缘的同一圆周上,用打孔器打取直径为5 mm的菌饼,菌丝面朝下接种于培养皿中央,每处理3次重复,置于25 ℃培养箱内黑暗培养。待对照菌落大小接近培养皿边缘时测定各处理菌落直径(mm),按(1)式计算菌落扩展生长抑制率。

以抑制率的几率值(y)为纵坐标,药剂质量浓度对数(x)为横坐标,求出毒力回归方程y=bx+a和相关系数r,计算药剂对病菌的抑制中浓度EC50。
1.5 数据分析采用W法对多菌灵和戊唑醇EC50分布进行正态性检验,平均值通过LSD法检验以考察不同来源菌株对2种药剂敏感性显著性。所有数据均采用SAS(SAS Institute Inc.,Cary,NC)统计软件分析。
2 结果与分析 2.1 多菌灵和戊唑醇抗药性菌株的检测分别以质量浓度为5.0 和3.0 mg/L的多菌灵和戊唑醇作为鉴别剂量,在供试的106株菌中没有检测到抗性菌株,表明所获得的湖北省菌株均为对多菌灵和戊唑醇敏感的菌群。
2.2 小麦赤霉病菌对多菌灵和戊唑醇的敏感性结果(表 1)表明:多菌灵和戊唑醇对106株小麦赤霉病菌株的EC50值分别介于0.090~0.858和0.064~0.778 mg/L之间,平均值分别为(0.526±0.151)和(0.383±0.129)mg/L。不同地区来源的菌株对多菌灵和戊唑醇的敏感性分布存在较大差异。其中,恩施的菌株对多菌灵和戊唑醇的敏感性高于其他6个地区的,其平均EC50值分别为(0.158±0.092)和(0.102±0.042)mg/L,其次是武汉的菌株。而襄阳的菌株对多菌灵和戊唑醇的敏感性分布最广,其EC50值介于0.337~0.858和0.251~0.778 mg/L之间,其平均EC50值也最高。
| 表 1 2013年湖北省不同地区小麦赤霉病菌对多菌灵和戊唑醇的敏感性比较Table 1 Distribution for sensitivity of F. graminearum isolates to carbendazim and tebuconazole in different districts of Hubei province in 2013 |
供试106株小麦赤霉病菌株对多菌灵和戊唑醇敏感性分布如图 1所示。经W法正态性检验分别得W多菌灵=0.988,P>α(P=0.591 7,α=0.05)和W戊唑醇=0.979,P>α(P=0.180 7,α=0.05),表明106株菌株对多菌灵和戊唑醇敏感性频率分布符合正态分布,田间未出现对多菌灵和戊唑醇产生抗性菌株。
![]() | 图 1 湖北省小麦赤霉病菌对多菌灵(A)和戊唑醇(B)敏感性频率分布Fig. 1 Frequency distribution for sensitivity of 106 isolates of F. graminearum in Hubei province to carbendazim(A) and tebuconazole(B) |
多菌灵在中国用于防治小麦赤霉病已达30多年,在大多数地区仍有防治价值。本研究结果表明:湖北省小麦赤霉病菌株对多菌灵的敏感性仍然较高,其平均EC50值为(0.526±0.151)mg/L,依据周明国等[11]2001测定的赤霉病菌对多菌灵敏感性基线EC50值(0.5748±0.0133)mg/L,可以判定湖北省小麦赤霉病菌对多菌灵均为敏感性菌株。本实验室于2010年监测了湖北省116株菌株对多菌灵和戊唑醇敏感性,其平均EC50值分别为(0.387±0.138)和(0.193±0.032)mg/L(数据未发表),与之相比,2013年两种药剂的敏感性均有所下降,可能与近两年药剂使用频率和次数有关。此外,在检测的7个地区中,菌株的敏感性存在显著差异,可能与自然界病原菌本身的生理差异有关,也可能与用药历史有关。若小麦赤霉病爆发年份,用药量增加,抗性菌株频率即上升。反之,抗性菌株频率则回落。故需长期进行小麦赤霉病菌对多菌灵的抗性监测。
戊唑醇在国内使用也超过10 a。韩青梅等[12]研究认为,戊唑醇是防治小麦病害的高效药剂,与多菌灵相比,其用药量少且防效高。Yin等[7]报道了中国12个省份159个小麦赤霉病菌对戊唑醇的敏感性,平均EC50值为0.213 mg/L,未检测到抗性菌株。但Spolti等[13] 于2014年在美国纽约发现了对戊唑醇产生抗性的菌株,值得关注。
目前多菌灵的抗性菌群主要分布在使用频率高和用药历史久的江苏和浙江省,毗邻江苏省的山东临沂市、安徽滁州均检测出多菌灵抗性菌株,而与湖北邻省的河南省的周口和漯河市、安徽省的宿州市也检测出了抗性菌株[2]。该抗性菌株会否由此两省传入湖北还有待进一步检测。
本研究表明:在湖北省用多菌灵防治小麦赤霉病仍然具有使用价值。为延长多菌灵的使用寿命,应长期进行小麦赤霉病菌对多菌灵的抗性监测,了解抗性菌群的动态发展,为合理施药提供科学依据。戊唑醇对赤霉病菌具有更优异的杀菌活性,具广阔的应用前景,建议在生产中交替使用两种药剂,以降低对病菌的选择压力,达到长期合理用药的目的。
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