Burkholderia gladioli 引起墨西哥锡那罗亚州甜玉米（Zea mays L.）叶鞘褐斑病：一种新发疾病

《Agriculture》：Burkholderia gladioli Causing Brown Spot on Leaf Sheath of Sweet Corn (Zea mays L.) in Sinaloa, Mexico: An Emerging Disease Rubén Félix-Gastelum, Jesús Ramon Escalante-Castro, Karla Yeriana Leyva-Madrigal, Ignacio Eduardo Maldonado-Mendoza and Gabriel Herrera-Rodríguez

　　

甜玉米（Zea mays L.）叶鞘褐斑病是墨西哥锡那罗亚州的一种新发疾病，其病原学特征尚不明确。本研究旨在鉴定该病害的病原，并评估其对商业甜玉米杂交种的致病性。研究人员从商业田块采集的病样叶鞘中分离了细菌菌株。通过生化分析（API 50CHB/E）、替代寄主（马铃薯、洋葱、芹菜）致病性测定以及分子分析（16S rRNA和recA基因测序及系统发育重建）进行了鉴定。通过在温室中接种四个甜玉米杂交种，证实了致病性和毒力。这些菌株为革兰氏阴性杆菌，基于生化特征和分子数据（99% 16S rRNA + recA相似性；在B. gladioli分支内的系统发育聚类）被鉴定为Burkholderia gladioli。在温室试验中，这些菌株在所有测试的杂交种叶鞘上诱导出褐斑病变，复制了田间症状并符合科赫法则。这是首次报道B. gladioli作为墨西哥甜玉米叶鞘褐斑病的病原。该病原体广泛的寄主范围突显了其作为该地区园艺作物新发威胁的潜力。

研究人员针对墨西哥锡那罗亚州甜玉米叶鞘上新发的褐斑病展开了系统的病原鉴定与致病性研究。该研究首先明确了病害的田间症状特征，随后通过分离纯化获得病原菌株，综合运用生化表型分析、分子生物学鉴定及温室接种验证等多种手段，确立了Burkholderia gladioli为该病害的致病菌。研究结果表明，该病原菌在生理生化特征上与已知B. gladioli高度一致，且能够成功侵染多种甜玉米杂交种并引发典型症状，完成了科赫法则的验证。此项研究不仅填补了墨西哥地区甜玉米叶鞘褐斑病病原学的空白，也为当地乃至全球范围内甜玉米及其他相关作物的病害防控提供了重要的理论基础和科学依据。该论文发表于《Agriculture》。

为实现上述研究目标，研究人员采用了多项关键技术方法。首先，于2023-2024生长季在墨西哥锡那罗亚州的Juan José Ríos和Ahome市商业田块采集表现叶鞘褐斑症状的甜玉米样品，采用“五点法”进行取样，并利用选择性培养基进行细菌分离。其次，利用革兰氏染色、KOH拉丝试验、氧化酶及过氧化氢酶活性测定等常规生理生化试验，结合API 50 CHB/E试剂盒进行碳源利用谱分析，对分离菌株进行初步表征。第三，提取细菌基因组DNA，利用通用引物F2C/C和BUR1/BUR2分别扩增16S rRNA和recA基因片段并进行测序，通过BlastN比对及最大似然法（Maximum Likelihood）构建系统发育树以确认物种分类地位。第四，在实验室条件下，通过穿刺接种法测试菌株对马铃薯块、洋葱鳞茎和芹菜叶柄的致腐能力。最后，在温室环境中，选取四种商业甜玉米杂交种（Accentuate, 8909MRW, 1760MR, BSS1075），采用叶鞘注射接种法进行致病性测定，并于接种后14天测量叶鞘病斑面积（Leaf Sheath Diseased Area, LSDA），通过统计学分析评估菌株间及品种间的差异显著性。

研究结果部分详细阐述了各项实验的发现。在发病率与分离（Incidence and Isolation）方面，田间调查显示病害发生率在45%至50%之间，平均病斑长度为2至4.5厘米。从9个商业田块的病组织中分离获得了33株细菌，经形态学筛选最终确定了9种形态型，其中A和D两个形态型的菌株在初步接种中表现出致病性。

生化与生理特征（Biochemical and Physiological Characteristics）分析显示，菌株A和D均为革兰氏阴性杆菌，KOH拉丝试验阳性，在营养琼脂（Nutrient Agar, NA）上产生黄色扩散色素，能在40°C生长但不能在5% NaCl中生长，且能在烟草上诱发过敏性反应（Hypersensitivity Reaction, HR）。API 50CHB/E测试结果显示，两菌株的碳源利用谱与已报道的B. gladioli高度吻合，尽管在甘油、D-阿拉伯糖等少数底物利用上存在细微差异。

马铃薯、洋葱和芹菜致病性测定（Pathogenicity Tests on Potato, Onion, and Celery）表明，两菌株均能引起马铃薯切片轻微软腐，并在白洋葱、紫洋葱和芹菜切片上造成明显的组织浸解，同时伴随黄色色素的产生，证实了其作为软腐病菌的潜能。

分子鉴定（Molecular Identification）结果进一步确证了表型分析的结论。16S rRNA和recA基因序列比对显示，菌株A和D与B. gladioli参考菌株的相似性高达99%。基于两基因联合序列构建的系统发育树将测试菌株聚类于B. gladioli分支内，自举值（Bootstrap value）为100%，后验概率（Posterior probability）为1，提供了强有力的分子证据。

甜玉米叶鞘致病性测定（Pathogenicity Tests on Sweet Corn Leaf Sheaths）结果显示，菌株A和D在温室条件下成功侵染所有四个测试的甜玉米杂交种，诱导出与田间一致的褐色病斑。统计分析表明，接种植株与非接种对照之间存在极显著差异（p < 0.001），而菌株A与D之间、不同甜玉米杂交种之间的病斑面积无显著差异，表明测试的甜玉米品种对该菌均表现为感病。通过从接种发病植株中重新分离获得原菌株，圆满完成了科赫法则的验证。

讨论部分深入分析了研究结果的意义与局限性。研究人员指出，尽管菌株A和D在少数碳源利用上存在代谢差异，但这属于B. gladioli种内的正常变异范围。与在墨西哥其他地区报道的能引起玉米叶条纹和茎腐的B. gladioli相比，本研究中分离自甜玉米叶鞘的菌株似乎更倾向于局限在叶鞘组织，而未对叶片和茎秆造成严重损害，这可能暗示了寄主-病原互作的特殊性。鉴于B. gladioli具有极其广泛的寄主范围，包括洋葱、大蒜、水稻及多种蔬菜作物，且在锡那罗亚州主要的粮食作物（如普通玉米）上已有发生报道，因此该病原菌对当地农业生态系统构成了潜在的严重威胁。

结论部分总结道，本研究通过多相分类学方法（polyphasic approach），首次确定B. gladioli是墨西哥锡那罗亚州甜玉米叶鞘褐斑病的致病菌。这一发现不仅扩展了B. gladioli的地理分布和寄主记录，也为该地区甜玉米及其他轮作作物的病害监测预警和综合防治策略的制定提供了关键的病原学依据。鉴于该菌的广泛适应性，建议未来应重点关注其流行规律及环境适应性机制的研究。