甜瓜霜霉病研究進展

摘要：霜霉病對葫蘆科瓜類作物危害嚴重，在黃瓜上對其研究較多，在甜瓜和其他瓜類作物上的研究相對落后。從侵染循環、生理小種分化、抗性遺傳、誘導抗性和防治措施等方面闡述了甜瓜霜霉病的研究現狀，探討了研究中存在的問題，并展望了今后的研究方向。

關鍵詞：甜瓜霜霉病；侵染循環；誘導抗性；抗性遺傳

霜霉病作為甜瓜生產上的主要病害之一，每年在各地都有發生，一般在雨季及田間濕度大的地塊病勢發展快，特別是在高溫高濕條件下流行迅速，危害嚴重，且防治困難，對產量、果實含糖量和商品率造成直接影響。近年來隨著我國甜瓜栽培面積不斷擴大，霜霉病發生受害面積也逐年增加，無論是露地還是保護地栽培的甜瓜，常因此病損失慘重。

霜霉病菌侵染頻率最高的是葫蘆科甜瓜屬和黃瓜屬植物，80多個國家和地區的栽培黃瓜與50多個國家和地區的甜瓜廣泛發病。該病菌在自然條件下不僅侵染甜瓜和黃瓜，還對葫蘆科的西瓜、南瓜、絲瓜、冬瓜、葫蘆及蛇瓜等12種瓜類作物造成危害。

1 霜霉病特征及流行病學研究

1.1 霜霉病菌的生物學特性與保存方法

瓜類霜霉病的致病菌是古巴假霜霉菌(Pseu—doperonospora cubensis Rostov.)，屬于鞭毛菌亞門霜霉菌目假霜霉屬，是一種專性寄生菌，菌絲體無隔膜、無色，以卵形或指狀分枝的吸器伸人寄主細胞內吸收養分，無性繁殖產生孢囊梗和孢子囊。孢子囊可隨風雨、黃瓜甲蟲、農器具刪等進行傳播，Hliura等噌發現大量卯孢子，但是目前還沒有卵孢子接種成功的報道。

由于霜霉病菌是專性寄生菌，孢子囊抗逆性差，壽命短，一般只存活1～5d，離體葉片上干燥孢子囊和離體孢子囊干燥8d以后均無致病力，因此不能在人工培養基中培養和保存。只能用各種活體進行保存。霜霉病菌常用的保存方法是寄主活體保存、離體葉保存、低溫冷凍保存和低溫保存液保存。

1.2 甜瓜霜霉病的侵染循環及發病癥狀

我國南方地區一年四季都有瓜類作物種植，病株上的孢子囊通過氣流、風雨或某些昆蟲傳播，周年循環。在北方較寒冷地區，霜霉病菌主要以菌絲體和孢子囊在溫室黃瓜上越冬，病菌從冬季溫室黃瓜傳播到春季大棚黃瓜和育苗黃瓜，再傳播到大田甜瓜，只要條件適宜，病菌便可通過溫室黃瓜和大田甜瓜頻繁地再侵染。在冬季完全不能種植黃瓜的嚴寒地區，霜霉病每年發病的初侵染病菌可從外地或較早發病地區由風將病菌孢子傳人。楊渡等在對干旱區甜瓜霜霉病遠距離傳播的研究中發現，新疆瓜類霜霉病流行系統主要由黃瓜霜霉病流行系統和甜瓜霜霉病流行系統組成，瓜類霜霉病菌的侵染循環主要是在黃瓜霜霉病流行系統內完成。由于目前只證實瓜類霜霉病菌可在冬季溫室黃瓜上越冬，在露地甜瓜上不能完成侵染循環，因而在甜瓜霜霉病流行區系內，每年春夏季必有一處黃瓜溫室區為甜瓜霜霉病的流行提供初侵染病菌，

霜霉病菌侵染甜瓜一般在成株期發病，主要危害葉片。在潮濕環境下。病斑背面長有灰黑色霉層，嚴重影響葉片進行光合作用。在連續降雨條件下。病斑迅速擴展或融合成大斑塊，致使葉片上卷或干枯。雨季來臨時甜瓜已進入果實發育期，病勢擴展迅速，可減產30％-50％。晚熟甜瓜發病概率高、速度快，發病田塊產量低甚至絕收。

1.3 霜霉病侵染規律

霜霉病的發生和流行是由植株、菌源和環境條件共同作用的結果，其中環境條件起決定性作用。

1.3.1 溫、濕度與發病的關系

霜霉病的發生和流行與溫、濕度關系密切，尤其是濕度條件，濕度越高孢子囊形成越快，Cohen等報道孢子囊產生和侵染的適溫為15-20℃，若低于15℃或高于28℃均不利于病害發生。病菌侵染以后，潛育期與溫度有一定關系，溫度為15-16℃時，潛育期5d，17-18℃時為4d.20-25℃時為3d。

濕度越大孢子囊形成越快，數量越多，孢子越容易侵染葉片。孢子囊需要在葉面有水滴或水膜存在時才能萌發，當室溫16-22℃、濕度高于85％、有水膜存在且持續時間超過3h，即可完成其入侵過程，引起病害發生；若葉片上存在水滴，15℃下孢子囊經1.5h即可萌發，2h后游動孢子即可萌發引起發病。在人工接種條件下，Thomas研究認為，在接種濃度和溫度適宜的條件下，至少需要5-6h的露期才可發病。王淑英對此也有相關報道，在溫度20-25℃時，露期與接種濃度有關，接種量>100個em^-2露期2h，接種量>10個，cm^-2露期6h病菌才可發生侵染。

1.3.2 光照與發病的關系光照對霜霉病菌產孢也有一定的影響。Cohen等研究證明，孢子囊的產生需要有光照與黑暗交替的環境條件。但在持續光照下，幾乎沒有孢子囊產生，所以光照條件下比黑暗條件下病斑變黃、變枯的速度慢。保濕前用光照處理6-48h，病斑上產生孢子囊數量比不進行光照處理的多：用有利于光合作用的紅光、藍光處理比綠光處理產孢多：強光處理比弱光處理產孢多。

1.3.3 其他因素對發病的影響

葉片的濕潤程度和生理年齡、營養條件、寄主花粉等與霜霉病發生都有一定的關系。Mandal等試驗證明，高N、P和低K同時施用可以降低甜瓜霜霉病的發生。Mahrishi等研究了甜瓜種子在播種后分別施用不同量的N、P、K和6種微量元素與發病的關系，結果表明，高用量的P降低了霜霉病的發病率，而低用量的N和 K同時施用會加重病害的發生，微量元素中Zn和Cu可以明顯減輕病害的發生。Shetty等經試驗證叫寄主花粉對葫蘆科作物霜霉病的發生亦有很大影響，用花粉與霜霉病菌的孢子囊懸液混合后進行噴霧接種，結果產生的病斑比單獨用孢子囊懸液接種的數量多、病斑面積大。

1.4 生理小種的分化

在霜霉病生理小種分化的研究上，國內外學者持不同意見。Hughes用來源于黃瓜和西瓜的菌株接種黃瓜、甜瓜和西瓜，結果表明，來源于黃瓜的菌株嚴重侵染黃瓜和甜瓜，中度侵染西瓜：來源于西瓜的菌株高度侵染西瓜，但對黃瓜和甜瓜的侵染程度輕于前者：認為供試菌株屬于2個不同專化型，Shetty等的研究結果顯示，來源于冬瓜、南瓜的菌株侵染甜瓜，但來源于甜瓜的菌株不侵染冬瓜，也認為供試瓜類作物霜霉病菌存在生理小種分化。Thomas等用來自以色列、日本和美國的8個瓜類作物霜霉病菌株，對分屬于7個屬13個種或亞種的26個葫蘆科作物品種進行接種，根據所用菌株在葫蘆科作物上的致病性將霜霉病菌分為5個專化型。

但也有人認為瓜類霜霉病不存在生理小種分化。Horeisi等報道在北美和歐洲沒有觀察到霜霉病生理小種分化現象。在中國，“七五”期間，天津黃瓜研究所、山東省農業科學院蔬菜研究所、廣東省農業科學院蔬菜研究所和黑龍江省農業科學院園藝研究所聯合試驗，利用統一鑒別寄主分析了其所在4個省市霜霉病菌分化情況。結果表明，在致病力上有些菌株間雖有差異，但不存在小種分化現象。傅俊范等根據地區生態特點，從黃瓜主要種植區采集病株，從致病性和形態特征上進行分析，結果表明霜霉病菌不存在生理小種分化。由此可見，葫蘆科作物作為霜霉菌的寄主，種類較多，各國在研究中由于所用寄主不同，得到的結果差異很大。

2 甜瓜對霜霉病的抗性研究

2.1 抗病機制

國內外學者在對霜霉病抗性機制方面的研究主要從寄主植物的組織結構、細胞內含物及酶活性的變化等方面揭示了抗、感品種對霜霉病菌的不同反應。Cohen等用甜瓜抗病品種PI12411lF和感病品種WI998作為試材，通過電鏡及熒光顯微鏡等觀察發現，在抗病品種被感染的葉肉細胞內，吸器和寄主細胞被胼胝質和木質素等物質所填充，阻礙了養分進出被侵染的寄主細胞，從而加速了其死亡，這樣就減弱了病斑擴展和霜霉病菌的產孢，而感病品種中則無此類物質。在酶活性變化上以黃瓜為材料研究的較多，李靖等對感染霜霉病的黃瓜葉片進行酶活性測定，發現抗病品種的過氧化物酶(peroxi—dase，POD)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammo-nialvase，PAL)活性高于感病品種。云興福等對抗、感品種葉片感染霜霉病菌后酶活性的測定結果表明，接種后POD活性增加，多酚氧化酶(Polyphenoloxidase.PPO)活性降低，但POD和PPO活性始終是抗病品種高于感病品種，與抗病性呈正相關。

木質素能增強寄主細胞的機械強度，使寄主抵抗病原菌分泌酶的降解，而且限制了營養物質從寄主向病原菌的擴散，從而使病原菌處于“饑餓”狀態。POD能與PPO共同作用使植物體內的多酚物質氧化為酮，而酮對病原菌具有很高的毒性，它還參與木質素的合成。許多酚類化合物具有抗菌素的性質，能殺死侵染的病原物，同時酚的代謝產物也被證明是潛存的抗病因子。PAL活性與酚類化合物的合成密切相關，活性越大，酚類合成代謝越強，品種的抗病性也就越高。

2.2 誘導抗病性研究

植物誘導抗病性是利用植物本身的防衛體系，借助于誘導因子激發植物整體抗性水平，提高抵抗病害的能力，是植物病害防治的一種新思路。乃小英以抗病品種銀帝和感病品種卡拉克賽為試材，用苯并噻二唑(BTH)、側柏和中草藥Ⅱ為誘導劑進行誘導，結果發現經3種誘導劑處理后接菌，PPO、POD、PAL的活性均明顯上升，抗病品種銀帝酶活性大于感病品種卡拉克賽。張正科在厚皮甜瓜采前用BTH處理果實時也發現HRGP及木質素含量顯著提高，并且增強了厚皮甜瓜果實的抗病性。李梅用HarDin處理甜瓜果實后，發現其表皮細胞間隙中填充了大量木質素，細胞排列更為緊密，皮層細胞中有大量木質素、木栓質以及胼胝質積累，有效降低了甜瓜果實的潛伏侵染率，起到了防病、抗病的作用。毛曉英等采用BTH對耐病品種皇后和感病品種旱金甜瓜第1片真葉進行誘導處理，結果表明，BTH能誘導耐病品種皇后第1、2片真葉酶活性升高，證明了甜瓜抗病性與植株POD活力呈正相關。趙杰等研究發現，側柏葉、馬尾松針葉、澤漆莖葉的提取液對甜瓜霜霉病均具有很好的預防作用，其防效分別達到95.2％、96.5％和93.9％。

3 甜瓜霜霉病抗性遺傳規律及分子生物學研究

3.1 霜霉病抗性遺傳

甜瓜霜霉病抗性遺傳研究比較早而且存在分歧很大。lvanoftl421認為，來源于印度的4個抗病甜瓜品種的抗性是由部分顯性基因控制，而且抗霜霉病基因與抗蚜蟲基因有密切聯系；Thomas等認為自交系MR-1的抗性是由2個不完全顯性基因控制，并將其命名為Pc-1和Pc-2：Cohen等通過抗病品種PI 1241 11F與感病品種WI 998的雜交試驗認為，PI124111F的抗性是由2個部分顯性基因控制，而且這一結論在PI 1241 11xAnanas-Yokneam中重新得到了證實：Epinat等用3個抗病品系PI414723、MR-1和PI 124112與感病品種Vedrantais雜交，認為PI 414723的抗性是由1個單顯性基因控制，而MR-l和PI124112的抗性則是由寡基因控制，并認為這些基因具有不完全顯性。在葫蘆科其他作物中，雖然對黃瓜研究較多，但仍存在多基因抗性和單基因抗性2種結果，由此可見，霜霉病抗性遺傳分歧很大，弄清楚霜霉病的抗性遺傳規律對整個葫蘆科作物遺傳育種至關重要。

3.2 甜瓜遺傳圖譜構建和抗霜霉病相關基因研究

甜瓜分子遺傳圖譜構建相對較晚，而且空隙也比較大，Pitart[451認為甜瓜上被確認基因已超過90％，并應用28個形態學標記在F2代群體中構建了遺傳圖譜，其中23個標記組成了8個連鎖群。BaudraccArnas等在218株F2代群體上用34個RFLP標記、64個RAPD標記、1個同功酶標記、4個抗病基因位點標記和1個形態學標記構建了甜瓜第1張分子遺傳圖譜，包含了14個連鎖群，共1390cM，標記間平均距離為12.6cM。Wang等在66株回交群體上用197個AFLP標記、6個RAPD標記和1個微衛星標記構建了包含14個大連鎖群和6個小連鎖群的另1張甜瓜分子遺傳圖譜，標記間平均距離為10cM，涵蓋了甜瓜基因組1942 cM的遺傳距離，Danin-Poleg等構建了甜瓜PI 414723的遺傳圖譜，并將ZYMTl(zucchihi yellow mosaic virus)的抗性基因定位于該圖譜中。Silberstein等用RAPD、SSR、AFLP技術構建了甜瓜基因連鎖圖譜，該圖潛包含了蚜蟲抗性、性別性狀及種皮顏色表型相關基因的分子遺傳標記，為甜瓜表型遺傳圖譜的構建提供了參考。利用分子圖譜可以快速準確地定位控制重要農藝性狀的基因，促進優良基因的利用。

現在已知的抗霜霉病基因有Pc-1、Pc-2、Pc-3、pc-4和pc-5，但這些基因至今未被克隆。Zhao等用同源序列法結合PCR技術，并根據已克隆抗病基因的保守結構域設計兼并引物，從甜瓜品種黃旦子中克隆到1個510bp(mp-19)的片段，采用半定量RT-PCR方法證實該基因的表達受霜霉病病原菌誘導，確認該基因與霜霉病有關。李金玉等[52睬用RT-PCR擴增方法，從高抗霜霉病甜瓜品種日本安農2號中克隆到1個約3 kb的cDNA片段(命名為MRGH-J)，核苷酸序列和氨基酸序列同源性分析結果顯示，MRGH-J與甜瓜抗病基因的同源序列MRGHl2及抗霜霉病相關基因mp-19均具有高達99％的同源性，推測該基因可能在甜瓜抗霜霉病中起作用。2002年甜瓜基因目錄刊錄了50個與甜瓜抗病相關的基因序列，這些基因序列作為甜瓜抗病基因的候選基因或植物抗病基因的類似序列為分離克隆新的甜瓜抗病基因提供了一定的基礎。甜瓜抗病基因的克隆，對其結構、功能及作用機制的探明，有助于寄主一病原物互作機制的闡明，也有利于基因工程抗病育種。

4 甜瓜霜霉病的防治措施

4.1 選用抗病甜瓜品種

利用抗病品種是甜瓜霜霉病綜合防治的基礎，自從甜瓜進入商品化生產以后，新品種選育工作取得了很大成績，特別是在外觀和含糖量方面有較大突破。但是在抗病方面選擇余地較小，優質、綜合抗病性強的甜瓜品種很少，目前培育抗病品種的主要方法是雜交育種、轉基因技術和細胞工程。

4.2 農業防治

農業防治因具有無毒、無害特點以及具有一定的預防作用而被廣泛應用。在地塊選擇上，要避免重茬或與葫蘆科、茄科作物接茬，種過瓜菜的地塊必須實行3年以上輪作。種子消毒也是生產上常用的一種比較有效的措施，將40％福爾馬林稀釋150-200倍，分別浸種1.5或2h，清洗后催芽或直接播種。不同肥料類型、用量對甜瓜的生長、產量、品質及果實耐藏性都有明顯的影響。深施優質有機肥，N、P、K合理搭配或使用甜瓜專用肥，可提高甜瓜的產量和含糖量。合理灌水是防治甜瓜霜霉病、疫霉病和細菌性葉斑病及爛瓜的主要措施之一，壟溝內水位線以溝深2/3為宜，隨植株生長，水位線應逐漸降低，絕不能大水浸泡根莖部，切忌串灌、漫灌，更不能水淹瓜蔓。另外，合理密植、搭架栽培、地膜覆蓋等措施也能有效預防霜霉病的發生。

4.3 生態防治

生態防治是在溫室中創造適宜甜瓜生長而不利于病害發生的生態環境從而抑制病害的侵染與傳播，主要措施是控溫、控濕和高溫悶棚。使上午大棚溫度盡快升到32-35℃，可增強植株的光合作用。夜間溫度前半夜控制在16℃以下，后半夜13℃左右。澆水應在晴天上午進行，澆后馬上閉棚升溫至32℃，持續1h后通風散濕。當溫度降到25℃后，關閉風口升溫，反復2-3次，可有效減少當夜葉面形成水膜的面積。高溫悶棚應選擇晴天中午進行，密閉棚室將溫度升到45-46~C并保持2h，以殺滅棚內病菌。為了防止甜瓜霜霉病的發生，每周可悶棚1次，悶棚后適當放風，放風量先小后大。

4.4 藥劑防治

目前在生產上對霜霉病防治仍以化學藥劑為主，如百菌清、乙磷鋁、殺毒礬、霜脲氰+代森錳鋅、甲霜酮、代森錳鋅、霜霉威鹽酸鹽等。由于長期大量使用化學農藥，使得近幾年霜霉病菌對常用內吸性殺菌劑乙磷鋁、殺毒礬、甲霜靈等都表現出很高的抗性，藥效明顯下降，同時又給人類健康和生態環境造成了巨大危害。所以研制和開發對環境污染少、對人類健康危害小的新型藥劑是目前亟待解決的一大問題，

5 存在的問題與展望

葫蘆科瓜類作物是霜霉病菌侵染的主體，而前人的研究主要集中在黃瓜上，在侵染循環、致病機理、誘導抗性、生理小種分化、抗病性遺傳方面做的較多，而在甜瓜和葫蘆科其他瓜類作物上研究較少，基本上處于起步階段，存在很多亟待解決的問題。

現在一些研究認為在北方寒冷地區霜霉病菌是以卵孢子形式越冬，但至今沒有卵孢子接種成功的報道，因此，對卵孢子的萌發、適宜的生活條件需要進行深入研究，以解決霜霉病菌的初侵染來源問題。

霜霉病菌屬于活體營養專性寄生菌，在生理小種分化研究上，由于選用材料、接種濃度、鑒定標準不同，而且在植株生長過程中環境條件的差異，在致病性鑒定上的主觀性使所得結果差別很大。如果應用生物技術和分子遺傳學方法能找到霜霉病菌分化和變異的分子遺傳學根據，并與常規鑒定結果得出一致結論，那么將會從根本上解決霜霉病生理小種分化的問題。

對甜瓜抗霜霉病遺傳研究較早，但結果分歧很大，抗性是由顯性基因控制還是隱性基因控制，是單基因決定還是多基因共同作用至今沒有定論，這給抗病育種帶來很大困難。目前對霜霉病的防治還是以化學藥劑為主，長期使用農藥使病菌對一些藥劑已經表現出很高的抗性，如果從選育抗病品種人手將會從根本上解決霜霉病的防治問題，而且不會對環境和人類健康造成負面影響。

近年來在甜瓜誘導抗病性研究方面取得了較大成績，利用各種生物、物理或者化學因子處理植株，成功誘導了甜瓜對疫霉病、枯萎病、白粉病、霜霉病等病害的抗性，然而使用的誘導劑以化學誘導劑偏多，利用生物、物理因子誘導研究較少，而生物和物理因子恰恰是環保、安全和高效的，而且在使用過程中簡便易行、安全可靠、不污染環境，應該加大研究力度，