新检测技术让玉米孢囊线虫无所遁形

2022-10-31

◎实习记者孙越

5年来，研究人员采集了2500余份土壤样本，通过近缘种群大批量筛选，终于获得了玉米孢囊线虫的特异RAPD片段，进而设计出SCAR-PCR检测引物，建立了一套快速、准确、稳定的玉米孢囊线虫检测技术体系，为玉米孢囊线虫的检测和防治提供了有力技术支持。

日前，记者从河南农业大学了解到，该校蒋士君、崔江宽研究团队联合河南农业大学学术副校长、省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室主任汤继华教授系统开展了河南玉米作物线虫危害损失和监测预警的相关研究，取得了重要进展。

在我国多地发现，分布密集、繁殖力惊人

玉米是我国第一大粮食作物，常年播种面积在6.5亿亩左右，在粮、果、饲料和工业等方面的多元用途，使其在农业生产中占有重要地位。河南省地处黄淮海平原，是全国四大玉米主产区之一，河南玉米产量的变化对国家粮食安全有着举足轻重的作用。

玉米孢囊线虫是玉米的重要新发病害，主要危害玉米根部，会导致玉米根系发育不良、扭曲畸形，阻碍植株的正常生长和发育，造成玉米产量和品质下降。玉米孢囊线虫并非只侵害玉米这一种作物，它主要寄生在禾本科作物和杂草上，同时还可侵染茄科蔬菜和扁桃树、无花果等。自1971年印度拉贾斯坦邦首次发现玉米孢囊线虫以来，目前在巴基斯坦、埃及、泰国、尼泊尔、葡萄牙、美国、希腊、阿富汗以及我国广西等地均有报道。

在我国，玉米孢囊线虫最早于2015—2016年在广西壮族自治区来宾市玉米田被发现。2017年，河南农业大学科研团队在河南省禹州市玉米田发现玉米孢囊线虫，调研发现，这些玉米孢囊线虫分布比较密集，繁殖力惊人。

随后，研究团队在河南省郑州市荥阳、濮阳市清丰县韩村镇、许昌市长葛市董村镇和禹州市范坡镇检测点再次发现玉米孢囊线虫。“科研数据表明，当每毫升砂壤土里有5—6条玉米孢囊线虫J2幼虫时，便可造成玉米总产量下降21%—29%。”崔江宽说，研究数据显示，河南省许昌市长葛市董村镇、禹州市范坡镇和濮阳市清丰县韩村镇地区的玉米孢囊线虫土壤中卵含量分别达到23.0粒/毫升、54.2粒/毫升和6.8粒/毫升，均已超出玉米孢囊线虫卵量的危害经济阈值。“学界之前普遍认为，玉米孢囊线虫主要分布在热带地区，而我们经过调研发现，我国黄淮海平原等温带地区也极可能是玉米孢囊线虫的重灾区。同时，研究人员通过室内接种发现，玉米孢囊线虫可以侵染小麦、水稻、大麦、谷子和高粱等多种禾本科作物，并完成其生活史。”崔江宽告诉记者。

为探究河南省主要禾谷类作物的孢囊线虫发生分布，明确不同作物孢囊线虫的为害情况，团队于2017—2021年对河南省18个市50个县（区）的小麦、玉米和水稻作物的孢囊线虫种类和发生分布进行了系统取样调查。该研究共采集全省土壤样品308份，其中224份样品检测到孢囊，孢囊检出率为72.7%，覆盖了调查地区的92.0%。

研发高效检测体系，摸清虫害分布情况

为监测玉米孢囊线虫在我国的扩散，防止其对玉米造成严重的减产损失，开发一套玉米孢囊线虫快速分子检测技术体系迫在眉睫。

“在我国，玉米孢囊线虫是一个近几年才被发现的‘新物种’，我们是凭借经验和技术识别到它的。但其他科研人员不了解，不容易识别出这种病原物的危害，我们想通过研发玉米孢囊线虫检测‘试剂盒’，让科研机构、农业技术员和检测人员等能够简单、快速地识别它，有针对性地进行防治。”崔江宽说。

检测技术的研发需要大量样本作为支撑。5年来，崔江宽跑遍了河南省及周边省市，采集了2500余份土壤样本，通过近缘种群大批量筛选，获得了玉米孢囊线虫的特异RAPD片段，进而设计出SCAR-PCR检测引物，建立了一套快速、准确、稳定的玉米孢囊线虫检测技术体系，为玉米孢囊线虫的检测和防治提供了有力技术支持。

据介绍，该检测体系既避免了孢囊线虫ITS区异质现象而导致RFLP酶切图谱的差异，也弥补了RAPD技术的重复性差、结果不稳定的缺点，能够快速将玉米孢囊线虫从禾谷孢囊线虫、菲利普孢囊线虫、大豆孢囊线虫、旱稻孢囊线虫和甜菜孢囊线虫种群中区分开，极大地提高了检测效率，可用来对玉米孢囊线虫的传播、扩散进行监测预警。相关研究成果已申请国家发明专利，并获得授权。

玉米线虫对玉米危害严重，常与多种其他病原微生物复合侵染，引起多种玉米土传病害的发生。然而玉米线虫，尤其是玉米孢囊线虫研究人员稀缺，制约着玉米线虫的监测和防治。

“目前我们这项研究成果系统普查了河南及周边省市地区玉米线虫的发生种类和危害情况，首次明确了玉米孢囊线虫的潜在威胁。此外，我们研发的微量检测技术可以在土壤中线虫密度非常低的情况下完成，对玉米孢囊线虫的早发现、早预警具有非常重要的实用价值。”汤继华告诉记者，“未来，我们将集中重要科研力量，完成我国玉米孢囊线虫基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学的相关研究，系统解析玉米孢囊线虫的侵染发病机制。同时，我们将深入开展玉米抗线虫和抗病育种的相关工作，早谋划、早着手，为我国玉米抗病、育种等贡献一份力量。”