新檢測技術讓玉米孢囊線蟲無所遁形

2022-10-31

◎實習記者孫越

5年來，研究人員採集了2500餘份土壤樣本，通過近緣種羣大批量篩選，終於獲得了玉米孢囊線蟲的特異RAPD片段，進而設計出SCAR-PCR檢測引物，建立了一套快速、準確、穩定的玉米孢囊線蟲檢測技術體系，為玉米孢囊線蟲的檢測和防治提供了有力技術支持。

日前，記者從河南農業大學瞭解到，該校蔣士君、崔江寬研究團隊聯合河南農業大學學術副校長、省部共建小麥玉米作物學國家重點實驗室主任湯繼華教授系統開展了河南玉米作物線蟲危害損失和監測預警的相關研究，取得了重要進展。

在我國多地發現，分佈密集、繁殖力驚人

玉米是我國第一大糧食作物，常年播種面積在6.5億畝左右，在糧、果、飼料和工業等方面的多元用途，使其在農業生產中佔有重要地位。河南省地處黃淮海平原，是全國四大玉米主產區之一，河南玉米產量的變化對國家糧食安全有着舉足輕重的作用。

玉米孢囊線蟲是玉米的重要新發病害，主要危害玉米根部，會導致玉米根系發育不良、扭曲畸形，阻礙植株的正常生長和發育，造成玉米產量和品質下降。玉米孢囊線蟲並非只侵害玉米這一種作物，它主要寄生在禾本科作物和雜草上，同時還可侵染茄科蔬菜和扁桃樹、無花果等。自1971年印度拉賈斯坦邦首次發現玉米孢囊線蟲以來，目前在巴基斯坦、埃及、泰國、尼泊爾、葡萄牙、美國、希臘、阿富汗以及我國廣西等地均有報道。

在我國，玉米孢囊線蟲最早於2015—2016年在廣西壯族自治區來賓市玉米田被發現。2017年，河南農業大學科研團隊在河南省禹州市玉米田發現玉米孢囊線蟲，調研發現，這些玉米孢囊線蟲分佈比較密集，繁殖力驚人。

隨後，研究團隊在河南省鄭州市滎陽、濮陽市清豐縣韓村鎮、許昌市長葛市董村鎮和禹州市範坡鎮檢測點再次發現玉米孢囊線蟲。“科研數據表明，當每毫升砂壤土裏有5—6條玉米孢囊線蟲J2幼蟲時，便可造成玉米總產量下降21%—29%。”崔江寬説，研究數據顯示，河南省許昌市長葛市董村鎮、禹州市範坡鎮和濮陽市清豐縣韓村鎮地區的玉米孢囊線蟲土壤中卵含量分別達到23.0粒/毫升、54.2粒/毫升和6.8粒/毫升，均已超出玉米孢囊線蟲卵量的危害經濟閾值。“學界之前普遍認為，玉米孢囊線蟲主要分佈在熱帶地區，而我們經過調研發現，我國黃淮海平原等温帶地區也極可能是玉米孢囊線蟲的重災區。同時，研究人員通過室內接種發現，玉米孢囊線蟲可以侵染小麥、水稻、大麥、穀子和高粱等多種禾本科作物，並完成其生活史。”崔江寬告訴記者。

為探究河南省主要禾穀類作物的孢囊線蟲發生分佈，明確不同作物孢囊線蟲的為害情況，團隊於2017—2021年對河南省18個市50個縣（區）的小麥、玉米和水稻作物的孢囊線蟲種類和發生分佈進行了系統取樣調查。該研究共採集全省土壤樣品308份，其中224份樣品檢測到孢囊，孢囊檢出率為72.7%，覆蓋了調查地區的92.0%。

研發高效檢測體系，摸清蟲害分佈情況

為監測玉米孢囊線蟲在我國的擴散，防止其對玉米造成嚴重的減產損失，開發一套玉米孢囊線蟲快速分子檢測技術體系迫在眉睫。

“在我國，玉米孢囊線蟲是一個近幾年才被發現的‘新物種’，我們是憑藉經驗和技術識別到它的。但其他科研人員不瞭解，不容易識別出這種病原物的危害，我們想通過研發玉米孢囊線蟲檢測‘試劑盒’，讓科研機構、農業技術員和檢測人員等能夠簡單、快速地識別它，有針對性地進行防治。”崔江寬説。

檢測技術的研發需要大量樣本作為支撐。5年來，崔江寬跑遍了河南省及周邊省市，採集了2500餘份土壤樣本，通過近緣種羣大批量篩選，獲得了玉米孢囊線蟲的特異RAPD片段，進而設計出SCAR-PCR檢測引物，建立了一套快速、準確、穩定的玉米孢囊線蟲檢測技術體系，為玉米孢囊線蟲的檢測和防治提供了有力技術支持。

據介紹，該檢測體系既避免了孢囊線蟲ITS區異質現象而導致RFLP酶切圖譜的差異，也彌補了RAPD技術的重複性差、結果不穩定的缺點，能夠快速將玉米孢囊線蟲從禾穀孢囊線蟲、菲利普孢囊線蟲、大豆孢囊線蟲、旱稻孢囊線蟲和甜菜孢囊線蟲種羣中區分開，極大地提高了檢測效率，可用來對玉米孢囊線蟲的傳播、擴散進行監測預警。相關研究成果已申請國家發明專利，並獲得授權。

玉米線蟲對玉米危害嚴重，常與多種其他病原微生物複合侵染，引起多種玉米土傳病害的發生。然而玉米線蟲，尤其是玉米孢囊線蟲研究人員稀缺，制約着玉米線蟲的監測和防治。

“目前我們這項研究成果系統普查了河南及周邊省市地區玉米線蟲的發生種類和危害情況，首次明確了玉米孢囊線蟲的潛在威脅。此外，我們研發的微量檢測技術可以在土壤中線蟲密度非常低的情況下完成，對玉米孢囊線蟲的早發現、早預警具有非常重要的實用價值。”湯繼華告訴記者，“未來，我們將集中重要科研力量，完成我國玉米孢囊線蟲基因組學、轉錄組學、蛋白組學和代謝組學的相關研究，系統解析玉米孢囊線蟲的侵染髮病機制。同時，我們將深入開展玉米抗線蟲和抗病育種的相關工作，早謀劃、早着手，為我國玉米抗病、育種等貢獻一份力量。”