瓜類枯萎病研究進(jìn)展

靳穎玲，郭利敏

（1.渭南市華州區(qū)果菜發(fā)展中心，陜西 渭南 714100；2.渭南市華州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 渭南 714100）

瓜類枯萎病是一種世界性的土傳病害，又稱萎凋病、蔓割病，主要為害黃瓜、西瓜、甜瓜、苦瓜、絲瓜等葫蘆科植物。近年來，由于瓜類作物種植面積不斷擴(kuò)大，枯萎病在我國(guó)幾乎全國(guó)都有發(fā)生，河北、吉林、山東、遼寧、陜西等18個(gè)省市的許多地區(qū)發(fā)生較嚴(yán)重。枯萎病病原菌尖孢鐮刀菌可以產(chǎn)生小型分生孢子、大型分生孢子和厚垣孢子3種分生孢子[1]，其中厚垣孢子可以在土壤中存活10年以上，無寄主的情況下仍可存活6年以上；因此，連作重茬會(huì)不斷加大土壤中病原菌基數(shù)，導(dǎo)致田塊中病害發(fā)生逐年加重，瓜類產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。

目前，針對(duì)瓜類枯萎病的研究，主要集中在病原菌生理小種、病原菌致病機(jī)制、枯萎病防治方法、枯萎病分子標(biāo)記等方面，且對(duì)枯萎病防治的研究最為集中，特別是在雙減政策下，生物防治成為研究熱點(diǎn)，并取得了一定成果，而分子標(biāo)記方面的研究較少，分子標(biāo)記開發(fā)及輔助育種將成為今后的研究方向。

1 枯萎病病原菌研究

據(jù)報(bào)道，引起瓜類枯萎病的尖孢鐮刀菌存在至少8個(gè)專化型[2]，包括尖孢鐮刀菌西瓜專化型（Fusarium oxysporumf. sp.niveum）、尖孢鐮刀菌黃瓜專化型（F. oxysporumf. sp.cucumerinum）、尖孢鐮刀菌甜瓜專化型（F.oxysporumf. sp.melonis）、尖孢鐮刀菌絲瓜專化型（F. oxysporumf. sp.luffae）、尖孢鐮刀菌葫蘆專化型（F. oxysporumf. sp.lagenariae）、尖孢鐮刀菌苦瓜專化型（F. oxysporumf. sp.momordicae）、尖孢鐮刀菌冬瓜專化型（F.oxysporumf. sp.benincasae）、尖孢鐮刀菌瓜類專化型（F. oxysporumf. sp.cucurbitacearum），同一專化型對(duì)寄主植物同屬的不同品種致病力存在差異，根據(jù)差異不同又劃分為很多生理小種，西瓜枯萎病專化型包括0號(hào)、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)4個(gè)生理小種[3]，甜瓜枯萎病專化型包括0號(hào)、1號(hào)、2號(hào)、1-2號(hào)4個(gè)生理小種[4]，黃瓜枯萎病專化型包括1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)4個(gè)生理小種[5]。同一生理小種在不同地區(qū)致病力存在差異，西瓜枯萎病專化型0號(hào)、1號(hào)、2號(hào)3個(gè)生理小種致病力在河北省分布呈現(xiàn)出由南向北依次增強(qiáng)的趨勢(shì)[6]。

2 枯萎病菌致病機(jī)理研究

2.1 毒素作用

“毒素作用說”認(rèn)為病原菌毒素對(duì)質(zhì)膜的傷害是最主要的致病原因[7-8]。枯萎病鐮刀菌酸是由鐮刀菌屬中能引起多種植物萎蔫的病原菌所產(chǎn)生的一種非特異性毒素，其可通過破壞植物根系膜系統(tǒng)，造成植物代謝紊亂，以致根系防衛(wèi)機(jī)能喪失，活力下降，使植株地上部快速缺水而萎蔫[9]。

通過對(duì)不同地點(diǎn)田間發(fā)病植株根莖部褐變處維管束組織進(jìn)行分離、致病性鑒定，然后在不同的培養(yǎng)基上進(jìn)行枯萎病菌的培養(yǎng)，觀察發(fā)現(xiàn)改良的理查培養(yǎng)液最適合枯萎病菌生長(zhǎng)，且產(chǎn)生的粗毒素對(duì)幼苗致病性最強(qiáng)，不同枯萎病菌菌株產(chǎn)生的粗毒素對(duì)甜瓜幼苗的致病性差異顯著，且多種化合物能夠鈍化粗毒素，從而降低毒性，表明毒素與枯萎病的致病機(jī)制有關(guān)[10]。因此，病原菌分泌毒素以干擾寄主植物生長(zhǎng)代謝是導(dǎo)致感病植株中毒死亡的主要原因。

2.2 機(jī)械堵塞作用

“機(jī)械堵塞作用說”認(rèn)為，侵入導(dǎo)管內(nèi)的病原菌可造成堵塞，從而機(jī)械地阻礙水分流動(dòng)，造成植物枯萎。病菌繁殖到導(dǎo)管周圍的薄壁組織后，果膠分解酶活躍，破壞了細(xì)胞膜中間層，造成導(dǎo)管周圍細(xì)胞內(nèi)的侵填體、果膠以及膠狀物質(zhì)堵塞導(dǎo)管，阻礙水分的上升，引起植株萎蔫[9]。

通過對(duì)黃瓜枯萎病病株及健康植株葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、導(dǎo)水率、胼胝質(zhì)含量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)枯萎病發(fā)病程度越高，葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、導(dǎo)水率越低，胼胝質(zhì)含量越高；通過對(duì)比發(fā)病植株與健康植株根部、莖基部、莖中上部3個(gè)部位橫切面解剖結(jié)構(gòu)圖，發(fā)現(xiàn)發(fā)病植株根部、莖基部的導(dǎo)管有堵塞現(xiàn)象，堵塞物為病原菌和其他侵填物質(zhì)，而健康植株與發(fā)病植株中上部解剖結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別，表明枯萎病的發(fā)生與機(jī)械堵塞有關(guān)[11]。因此，病原菌對(duì)導(dǎo)管的堵塞似乎是引起植株萎蔫的主要原因之一。

2.3 多因素共同作用

適當(dāng)濃度的鐮刀菌毒素可有效地鑒定西瓜、黃瓜、苦瓜以及冬瓜的抗性，說明植株因鐮刀菌致萎的原因不是植株體內(nèi)水分運(yùn)輸通道被病原菌堵塞，而是由病原菌對(duì)根系質(zhì)膜的傷害所造成的[9]。綜合分析可以看出，枯萎病的致病機(jī)制不是簡(jiǎn)單的某一個(gè)因素的作用，而是多種因素共同作用的結(jié)果，其中毒素可能具有最重要的致病作用[9]。

3 瓜類抗枯萎病分子標(biāo)記研究

目前，在西瓜抗枯萎病方面逐步開展了RAPD、SCAR等技術(shù)的應(yīng)用研究。1999年，許勇等[12]以抗枯萎病西瓜野生材料PI296341和感病材料京欣1號(hào)父本自交系97103為材料，采用RAPD技術(shù)結(jié)合BSA法找到了抗枯萎病生理小種1號(hào)的RAPD標(biāo)記OPP01/700，該標(biāo)記與抗枯萎病基因之間的連鎖距離為3.0 cM，隨后又將此標(biāo)記進(jìn)行克隆、測(cè)序并成功轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記，將其命名為SCP01/700，這是國(guó)內(nèi)外首次在西瓜上獲得的抗病基因RAPD標(biāo)記及SCAR標(biāo)記，且建立了西瓜抗枯萎病育種分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)系統(tǒng)；范敏等[13]利用西瓜栽培品種97103與抗枯萎病野生種質(zhì)PI296341雜交得到F2群體，用99個(gè)隨機(jī)引物擴(kuò)增出130個(gè)RAPD標(biāo)記、3個(gè)SSR標(biāo)記、3個(gè)同工酶標(biāo)記、4個(gè)形態(tài)標(biāo)記及抗枯萎病生理小種1號(hào)基因，并利用這些標(biāo)記構(gòu)建了全長(zhǎng)為1 203.2 cM的分子連鎖圖譜；周紅梅等[14]以黃瓜抗枯萎病為單顯性基因的母本W(wǎng)IS2757和抗枯萎病父本津研二號(hào)及其F1、F2分離群體為試驗(yàn)材料，通過對(duì)SSR引物進(jìn)行篩選，獲得在雙親間存在多態(tài)性的引物102對(duì)，進(jìn)一步通過抗、感池篩選，獲得抗感池DNA間有差異的引物10對(duì)，經(jīng)F2感病群體驗(yàn)證，共篩選出9個(gè)與黃瓜枯萎病抗性基因（Foc-4）連鎖的SSR分子標(biāo)記，并初步將Foc-4基因定位在2號(hào)染色體兩標(biāo)記SSR17631和SSR00684之間，距基因Foc-4的遺傳距離分別為1.0 cM和0.9 cM，為進(jìn)一步開發(fā)抗枯萎病分子標(biāo)記及克隆黃瓜抗枯萎病基因打下了基礎(chǔ)。

4 枯萎病防治方法研究進(jìn)展

4.1 抗病品種研究

利用抗病品種是控制枯萎病的一種有效方式。西瓜高抗枯萎病的品種有西農(nóng)八號(hào)、豐抗八號(hào)、蘇星058、京欣三號(hào)、農(nóng)科大6號(hào)等；黃瓜高抗枯萎病品種有津雜2號(hào)、津優(yōu)49號(hào)、中農(nóng)13號(hào)、長(zhǎng)春密刺等；甜瓜高抗枯萎病的品種有伊麗莎白、香瑞1號(hào)、錦豐甜寶等[15]。選用高抗品種可有效降低田間枯萎病發(fā)病率，同時(shí)滿足市場(chǎng)需求。

4.2 抗病栽培研究

瓜類種子播種前，通過對(duì)種子進(jìn)行藥劑處理，可有效防治枯萎病的發(fā)生。闞悅等[16]用3%甲霜·惡霉靈600倍液處理1 h，防治效果分別達(dá)到了70.6%，用50%多菌靈1 000倍液處理1 h，防治效果分別達(dá)到了66.2%。3%甲霜·惡霉靈在田間的灌根處理效果可達(dá)到80%以上，多菌靈的田間防治效果大多也在70%以上。

嫁接換根是利用枯萎病菌的專化型來防治枯萎病的有效途徑。生產(chǎn)上多用黑籽南瓜作砧木嫁接黃瓜，用葫蘆作砧木嫁接西瓜，用長(zhǎng)筒形的普通絲瓜作砧木嫁接苦瓜來防止枯萎病菌從根部侵染，效果均顯著。祝玲強(qiáng)等[17]通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，嫁接換根防治瓜類枯萎病的效果可達(dá)95%以上。嫁接時(shí)注意嫁接工具的消毒環(huán)節(jié)也是避免傳播枯萎病的有效途徑。

通過土壤處理有效降低土壤病原菌基數(shù)是減輕枯萎病發(fā)生的一種有效方法。張屹等[18]采用棉隆對(duì)土壤進(jìn)行處理，枯萎病發(fā)病率為25.38%，相對(duì)防效為73.14%；若延長(zhǎng)處理時(shí)間，用棉隆處理的土壤中尖孢鐮刀菌西瓜專化型病原菌數(shù)量最少。因此，用棉隆處理土壤可以減少土壤枯萎病致病菌的數(shù)量，一定程度上對(duì)西瓜枯萎病具有良好的防效，該措施可作為西瓜枯萎病防控措施之一。日本采用太陽能曝曬土壤配施有機(jī)肥的方式防治枯萎病，希臘采用太陽能曝曬土壤并覆膜高溫處理土壤14 d的方式防治枯萎病[19]，而枯萎病是土傳病害，受到我國(guó)栽培管理方法的限制，土壤處理工作量較大且容易造成農(nóng)藥殘留及環(huán)境污染，很難實(shí)施大面積的土壤處理。

4.3 化學(xué)防治研究

化學(xué)防治作為最直接有效的防治方法，是枯萎病防治的重要方式之一。姚淑珍[20]采用杜邦萬興殺菌劑（20.67%惡唑菌酮·氟硅唑乳油）防治枯萎病的效果顯著，經(jīng)濟(jì)收益較高，其中，杜邦萬興2 000倍液＋50%多菌靈600倍液防治效果達(dá)到了84.6%；若同時(shí)在發(fā)病株周圍進(jìn)行灌根處理，防治效果更好。枯萎病發(fā)病初期用多菌靈、甲基托布津、綠亨一號(hào)等藥劑噴灑發(fā)病植株或灌根可起到良好的防效，其中綠亨一號(hào)對(duì)西瓜和黃瓜枯萎病的田間防效均在80%以上，同時(shí)具有增產(chǎn)作用[19]。

4.4 生物防治研究

生物防治是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的新型病害防治方法，防效較好且對(duì)環(huán)境無污染，符合國(guó)家“雙減”的政策要求。王俊紅[21]用0.6%的木霉菌株處理土壤，黃瓜枯萎病的防治率為80%左右。劉金秀等[22]研究發(fā)現(xiàn)拮抗放線菌毒三素鏈霉菌對(duì)黃瓜苗期枯萎病的防治效果可達(dá)79.57%。蔣細(xì)良等[23]將西瓜枯萎病菌作為研究對(duì)象，研究中生菌素對(duì)枯萎病菌的作用機(jī)理，結(jié)果表明：中生菌素對(duì)西瓜枯萎病菌菌絲的生長(zhǎng)有一定的抑制作用，使病菌孢子的形成受阻，對(duì)孢子有強(qiáng)烈的殺滅作用。另外，井岡霉素是一種海藻糖酶抑制劑，在亞洲東部很多國(guó)家都可用于黃瓜枯萎病的防治。

5 問題與展望

當(dāng)前瓜類枯萎病防治還沒有特別有效的方法，由于各類防治方法存在局限性，一種方式很難控制枯萎病的發(fā)生，因此采用綜合防治措施才能有效防治瓜類枯萎病。除了采用抗病品種、嫁接、土壤處理、種子處理、化學(xué)防治、生物防治等措施外，還可以通過輪作、土壤深翻結(jié)合地膜覆蓋、有機(jī)肥＋無機(jī)肥配合施用、起壟栽培、淺水溝灌、定植后合理澆水、結(jié)瓜后及時(shí)追肥防早衰等田間綜合管理的方式來防治瓜類枯萎病[15]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)瓜類枯萎病的防治研究較多，分子標(biāo)記方面研究較少。但實(shí)踐中由于輪作年限較短、抗病品種更新?lián)Q代較慢、多種方式綜合防治帶來的成本較高但收益較低等客觀原因的存在，導(dǎo)致瓜農(nóng)多進(jìn)行連年種植，且管理方式較為粗放，造成田間枯萎病日益嚴(yán)重，而現(xiàn)有的防治方法很難保證防治效果穩(wěn)定，并且枯萎病具有專化型，加大了防治難度。因此，需要科研工作者繼續(xù)加大防治方面的研究，同時(shí)加大抗枯萎病分子標(biāo)記的研究，開發(fā)足夠的有效分子標(biāo)記來鑒定生理小種，同時(shí)為分子標(biāo)記輔助育種打下基礎(chǔ)。