利用生物发光标记研究瓜类细菌性果斑病的种子带菌机制

Cucurbit bacterial fruit blotch caused by Acidovorax citrulli is a devastating disease that threatens the watermelon/melon industry in China. As the pathogen is seed-transmitted, production of healthy seed and seedling are the priority for disease management. Though much progress has been made on seed treatment, seed testing techniques and pathogenesis study, disease occurrence and epidemic are not effectively controlled in practice. There is still lack of evidence on how seed become infested with A. citrulli, the origin of inoculum, the location A. citrulli in seed and how transmission occurs in grafted seedlings. We propose to construct a bioluminescence marked A. citrulli strain to track and investigate infection process in a intact plant and dissecting tissue using in vivo luminescence imaging system. Our focuses are: （1）watermelon seed infestation during seed development in the fruit, seed harvesting and seed producing process; （2）the effect of fermentation and dry process on A. citrulli survival and location on watermelon seed; （3）the pathway of A. citrulli seed infestation on rootstock pumpkin and the transmission from seed to seeding to transplant. The outcome of this research is expected to provide technique support for healthy watermelon seed/transplant production and disease management strategies of bacterial fruit blotch.

由西瓜嗜酸菌Acidovorax citrulli引起的瓜类细菌性果斑病是威胁我国西甜瓜产业发展的重要病害，生产健康种子和种苗是病害防控的首要环节。国内外在种子处理、检测技术以及致病机理等方面均有广泛的研究，在实际防控中，依然难以有效控制病害的发生和流行，种子带菌与传播机制上存在部分证据缺失，其中在种子初始侵染来源、病菌感染途径与寄生部位，以及在嫁接发育过程中的组织内传播等一系列环节上尚不十分明确。本研究在已有工作基础上，构建生物发光标记菌株，利用生物活体发光成像技术从植物整体和显微结构跟踪研究：（1）西瓜种子在发育中，特别是采种制种过程中种子受到感染的途径；（2）发酵和干燥过程对病菌在种子内、外部定殖的影响；（3）同时对比砧木南瓜种子的感染途径，寄藏部位，病菌从种子到幼苗再到嫁接苗的过程中的侵染传导能力。预期研究成果将为生产健康西瓜种苗以及病害防控技术的完善提供理论与技术支撑。

西（甜）瓜果斑病是由西瓜嗜酸菌Acidovorax citrulli侵染瓜类作物引起的重要细菌病害，种子带菌是该病最重要的传播方式，健康种子、种苗生产是病害预防的首要环节。本项目研究旨在：明确在制种过程中影响病菌感染西瓜、甜瓜种子的因素与嫁接苗内病菌传导机制，为生产健康西瓜种苗和完善病害防控技术提供理论与技术支撑。. 研究通过比较西瓜和甜瓜在不同发酵温度与发酵时间条件下病菌的感染动态发现：西瓜与甜瓜发酵液中病菌数量动态变化趋势一致，均在发酵24小时达到增殖峰值，而后逐渐降低；同时发酵24小时的种子外部带菌量也最高；发酵48小时时采收种子内部带菌率最高，而后随着种子发酵时间的延长增加降低。较低的发酵温度（20℃）条件下的种子外部带菌量略高于高温发酵（30℃）;两个温度条件下，均有较低比率的种子内部感染率，定殖在内种皮。不同发酵条件对种子芽率没有显著影响，幼苗发病率西瓜最高达到30%，甜瓜最高达到50%。通过不同干燥条件比对分析发现：快速干燥（ 50℃，5小时）条件相比自然阴干条件（23℃，24小时 ）可大幅降低种子带菌量，干燥过程中病菌并不能感染种子内部。通过不同对嫁接组合的侵染研究发现：感染病菌的西瓜接穗或南瓜砧木可将病菌传导至健康砧木或接穗，病菌在嫁接苗的传导是双向的，但是向下传导能力略低向上传导。. 此项研究首次明确了发酵、干燥过程对病原菌Acidovorax citrulli在种子定殖的影响，及种子到嫁接苗病菌双向侵染传导机制。研究成果表明在西瓜制种生产中可通过控制发酵时间，发酵温度，以及快速干燥技术大大减少西瓜细菌性果斑病的感染机率，从初侵染源防控该检疫性种传病害，对于西瓜种子/种苗生产技术和加强病害防控具实际应用指导价值。