2009年12月至2012年12月,中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所和山東農業大學“中國樹木潰瘍病原多樣性及其生態地理分布和危害調查”項目團隊通過對我國不同生態氣候區域葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)及其相關屬真菌引起的病害標本進行廣泛采集,就病原菌危害的寄主、生態地理分布及危害進行了系統調查和評估,分離和保存了我國不同氣候區葡萄座腔菌屬及相關真菌資源,明確了葡萄座腔菌屬及相關真菌危害的寄主,提出引起我國樹木潰瘍類病害的病原主要是葡萄座腔菌屬和腐皮殼屬(Valsa)。相關研究結果極大豐富了對我國樹木潰瘍類病害的病原、寄主和危害現狀的認識,填補和豐富了樹木潰瘍病病原和寄主范圍,對于森林病理學學科的發展起到了巨大的推動作用。
一、主要任務
項目旨在全國范圍內收集樹木潰瘍病害標本和菌種資源,通過實物標本、病原菌培養物和分子資源實體資料庫以及病害標本、生境、培養學特性和形態學特征等的圖片影像資料庫,形成中國樹木潰瘍病害的研究中心;成為中國樹木潰瘍病研究和防治的資源中心與信息交流中心。通過項目的實施,進一步建立穩定的國際合作交流渠道,使之成為具有一定國際影響力的相關菌種和標本保藏中心之一;同時希望通過項目實施,積累豐富的葡萄座腔菌屬相關真菌的分子資源,為加入生命條碼國際項目(http://www.DNAbarcoding.org)積累基本的分子數據。具體任務如下:
1.中國不同氣候區葡萄座腔菌屬及相關真菌資源調查和保存
選擇中國不同氣候區典型區域樹木潰瘍病害標本,進行葡萄座腔菌屬及相關真菌的廣泛采集、分離培養、分類鑒定和菌株保存;進行野外病害生態照片和病原形態特征照片的廣泛采集和分析;研究葡萄座腔菌屬及相關真菌所引起的病害類型,總結病害的癥狀特征;研究中國葡萄座腔菌屬及相關真菌的生物多樣性、遺傳多樣性和分子多樣性、種群結構特點,系統調查和評價中國葡萄座腔菌屬及相關真菌的資源情況,獲取和整理原始資料和數據。
2.葡萄座腔菌屬及相關真菌的生態地理分布調查
在上述不同氣候區標本采集和鑒定結果的基礎上,結合不同氣候區的特點,調查葡萄座腔菌屬及相關真菌在不同氣候區的分布特點;分析病原物種群結構與氣候特點和地理位置的關系,尋找之間的相關關系及關鍵因子,繪制出葡萄座腔菌屬及相關真菌在中國的生態地理分布圖。
3.葡萄座腔菌屬及相關真菌對不同氣候區樹木的危害調查和評估
實地調查并結合相關的生物數學方法評估和預測葡萄座腔菌屬及相關病原微生物對樹木的危害及造成的損失;調查葡萄座腔菌屬及相關真菌的寄主范圍及危害特點;研究不同氣候區受害寄主植物的分布及分類特點,找尋病原物與寄主之間的內在規律,為篩選抗病樹種和抗病品種提供基礎的資料。
二、項目完成情況
為確保項目的順利高效實施,項目組成員經過集體討論,形成了整體試驗方案和科學分工。標本采集及病原菌株分離工作由中國林科院森環森保所、山東農業大學、北京林業大學共同完成。根據項目任務書的要求及研究目標,由項目負責單位中國林科院森環森保所負責制定病害標本采集要求、菌株分離工作規劃,確定病原真菌分離純化、分類鑒定、菌株保藏等基本規范,以供各參加單位及調查人員共同參照執行。根據項目任務書的要求,在征求相關專家建議的基礎上,項目組制定了較為詳盡的病害標本及菌株采集規劃,標本采集和病害危害調查計劃按照中國氣候區劃結合行政區劃進行,在全國范圍內樹木潰瘍類病害普遍和典型發生區域廣泛調查和采集菌種,調查計劃涵蓋了全國8個氣候帶的14個氣候區的40多個病害代表區及病害采集點,并有明確的區域分工,確保不同氣候區標本采集范圍的全面性、針對性和典型性。病害標本的鑒定和不同氣候區病害的危害調查堅持誰采集誰鑒定、誰進行病害調查的原則,確保研究結果的準確性和標準化。通過三年的不懈努力,項目實現了預期目標,全面完成了研究任務和各項考核指標。
1.形成了我國樹木潰瘍類病害發生及危害的調查報告1份。分離、整理和保存了我國不同氣候區葡萄座腔菌屬及相關真菌資源。通過對我國8個氣候帶14個氣候區、28個省(直轄市、自治區)、46個病害代表區的440個采集點進行的廣泛采集,獲得樹木潰瘍類病害標本近3000份。明確了葡萄座腔菌屬及相關真菌危害的寄主,本次調查寄主種類達135種,分屬于40科,其中裸子植物為松科和杉科植物,闊葉樹種類以楊柳科、薔薇科和豆科植物采集數量最多,同時發現99種新的危害寄主和23種重要的樹木潰瘍新病害。
2.完成瘍類病害病原真菌的寄主和生態地理分布、系統發育和遺傳分化特征研究報告1份。明確了引起我國樹木潰瘍類病害的病原主要是葡萄座腔菌屬和腐皮殼屬,分別包括Botryosphaeria dothidea等16個種和Valsa sordida等13個分類單元。其中新種4個(Cytospora palm sp. nov, C. davidianasp. nov., Fusicoccum sp.1 nov,. Fusicoccum sp.2 nov),新記錄種25個。基于多基因的系統發育分析支持了形態學特征鑒定結果。重點對10種新病害及病原進行了系統研究。上述病原菌種類存在著顯著的不同氣候區的生態分布特點。
3.獲得樹木潰瘍類病害病原真菌種質資源2011份,這些菌株分屬23個屬、69個種。形成相應菌株完善的危害癥狀(368張圖片)、培養學(833張圖片)、形態學(116張圖片)和分子序列特征(1879條DNA片段序列)數據庫。
項目組共發表期刊論文15篇、碩博士學位論文12部、博士后工作報告3部,培養碩/博士12人,博士后3人。項目共生成了5個數據集,數據均實現了開放共享。