我国花生果腐病研究进展_张建航.pdf

2023.3 经验交流花生（Arachis hypogaea L.）在我国被广泛种植，是重要的油料与经济作物之一，以荚果6.4元/kg计算，每年有超过1 100亿元的年产值，远高于任何一种油料作物，仅次于三大谷类粮食1。据国家统计局统计，2020年我国花生播种面积为473.08万hm2，比上一年增长2.06%，单位面积产量3 803.28 kg/hm2，比上一年增长0.58%，播种面积和单位面积产量均呈逐年增加之势，且在全球范围内稳居第一位，是我国国民经济增长的一大助力，越来越多的专家学者们参与到花生相关领域的研究中。我国花生育种和栽培技术已在全球占据重要地位2-3。花生荚果腐烂病又称果腐病、烂果病，在我国普遍发生，防治困难，一旦发病病情传播迅速，目前尚无有效药剂能够控制花生果腐病病情发展，一般发病田可减产15%左右，严重时颗粒无收，对我国花生产业的发展造成了严重打击4-5。1花生果腐病的发生与分布花生果腐病病原种类多，寄主范围广。研究表明，能够引起花生果腐病的病原菌包括：新 孢 镰 刀 菌（Fusarium Neocosmosporiellum）5、黄曲霉（Aspergillusflavus）6、色二孢菌（Diplodia gossypina）6、齐整小核菌（Sclerotium rolfsii）7、镰刀菌（Fusarium sp.）8、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）8、核盘菌（Sclerotinia sclero-tiorum）9、灰葡萄孢（Botrytis cinerea）10等多种病菌。其中镰刀菌、立枯丝核菌在自然界中普遍存在，虽然大多数镰刀菌是土传真菌，但镰刀菌分生孢子可以通过雨水溅射和灌溉系统进行分散传播，并且还会通过空气传播，这会使它们在世界范围内传播分布，对梨、苹果等多种水果、农作物和花卉均具有很强的破坏性，引起果实腐烂，造成作物产量和品质受损11-12。有研究报道，花生果腐病在美国13、埃及14等地均有发生，该病害的发生造成了花生产量的明显降低。近年来我国花生的种植面积稳步上升，花生重茬种植和土传病害日益严重，河北15、海南16、山东17等各大花生产区果腐病发病情况逐年加重，给生产者造成了重大经济损失。2发病原因及其为害症状2.1发病原因由于花生果腐病病原菌由多种致病菌组成，种类较多，导致不同环境条件下病原菌种类和数量存在差异。Mian Wang等18从山东青岛采集了对果腐病具有不同抗性的花生品种田的土壤样品，通过鉴定发现6个土壤样品中丰度最高的是镰刀菌，其次是毛壳菌，并且有少量序列经过比对不属于任何种属，本文作者认为镰刀菌是花生果腐病的主要病原菌，在花生荚腐病病原菌侵染过程中存在大量未知真菌。王传堂等19采集了山东莱西及河北行唐的花生果腐病样品，通过提取烂果果皮内层病组织DNA并进行我国花生果腐病研究进展基金项目：周口市科技局院士工作站后补资金项目（20203637）。作者简介：张建航（1991-），女，硕士，研究实习员，从事花生遗传育种及栽培技术研究。E-mail:通讯作者：贾朝阳（1971-），男，硕士，副研究员，从事花生遗传育种、栽培技术研究及农技推广工作。E-mail:张建航雷亚柯展世杰邓陈威马振威王伟杰贾朝阳（周口市农业科学院河南周口466001）摘要：花生果腐病可由多种致病因素引起，是一种危害严重的全球性土传病害。为了获得更有效的防治方法，本文作者根据近年来有关花生果腐病的研究进行总结，系统描述了花生果腐病的发生与分布、发病原因及其危害症状、传播流行规律等，对花生果腐病的防治措施及抗性育种研究进展进行综述，并对花生果腐病的研究方向进行展望，以期为我国花生果腐病的综合防治提供参考。关键词：花生果腐病；病原菌；防治措施；抗性育种154-经验交流 2023.3比对，发现该DNA中存在部分真菌核rDNA序列,认为Fusarium可能是两地花生果腐病的主要致病菌。除以上介绍的病原菌外，有研究4,20表明，降雨量、土壤质地、施肥量、连作年限与花生果腐病的发生存在显著相关性，连作年限越长发病率越高，连作3年花生果腐病的发病率高达35.9%。在田间积水时，黏质土土壤透气性差，此时若不能及时散墒会引起果腐病加重，地势较低的地方烂果更严重21。此外，花生缺钙的条件下会影响相应的miRNA表达，使果壳变薄，更易被水分和病菌侵入，从而引起荚果腐烂22。2.2为害症状病程刚开始时，荚果上出现深褐色小块病斑，随着病程的逐渐深入，病斑慢慢扩大，内种皮开始变黄，染病籽粒较正常籽粒偏小，发病较轻者荚果会发育不良，重者退化。通常情况下荚果果嘴先被侵染，发病较为严重时荚果完全变黑，果皮和果仁腐烂23-24。发病较早但受害较重的植株，地上部出现“老来青”现象,从地上部看，叶部病害轻、茎叶浓绿，落叶不明显，直至花生成熟收获。3病原菌特性与致病机理3.1病原菌特性镰刀菌能够引起多种作物染病，是花生果腐病的主要致病菌，包括无性时期和有性时期，因其无性繁殖产生的大型分生孢子外形似镰刀而得名25。镰刀菌能够存在于土壤、带菌种子和病残体中，以菌丝体、孢子形式越冬，可通过母系传播或侵染伤口使植株发病26。镰刀菌主要产生厚垣孢子、小型分生孢子和大型分生孢子3种孢子，有性时期产生的有性子囊孢子，较分生孢子可以传播更远的距离，能够侵染植物根、茎、叶等不同器官，引起苗枯病、根腐病、镰刀菌冠腐病等多种疾病，导致农作物产量下降27。3.2致病机理镰刀菌通过破坏植物体防御机制及分泌次生代谢物产生宿主特异性毒素来破坏植物组织，使植株出现枯萎和腐烂等现象，导致作物大面积死亡28。植物维管束系统能够运输水分和营养物质，镰刀菌通过根系侵染植物维管束，沿维管束继续扩展，同时分泌产生细胞壁降解酶和果胶，降解植物细胞壁，阻塞导管，使宿主正常生理活动受阻，导致植株萎蔫、死亡29-30。此外，镰刀菌病菌在侵染宿主过程中会合成有毒的次生代谢物，如白僵菌素（BEA）能够诱导细胞凋亡和线粒体损伤31。串珠镰刀菌素（MON）可能会影响涉及丙酮酸的代谢途径，抑制三羧酸(TCA)循环中间体的氧化32。4防控措施4.1农业防治农业防治措施是从根源上减少花生果腐病发生、提高花生产量最经济有效的一个重要途径，可以通过使用以下几个措施进行防治。轮作倒茬。花生连作年限的增加使病原菌在土壤中占比增加，适当轮作可减少土壤中病原菌的数量，降低病害发病率33。清除菌源。在播种前可施用过磷酸钙、石灰、草木灰降低土壤酸性，抑制病菌生长；播前连续3 d的强光晾晒可以起到杀菌的作用，使种子上病原菌减少；出苗后及时发现并清除发病植株，带出花生田集中烧毁34。平衡施肥。花生需肥量大，适当增加钙肥、锌肥、硼肥可以减少病害发生。选用抗性较强的品种。抗性品种可有效降低花生发病率，根据当地气候条件选择合适的品种，晾晒后再进行播种。4.2化学防治药剂拌种：通常花生种子上会有一些病原菌附着，通过使用22%氟唑菌苯胺、41%唑醚 甲菌灵或12%甲嘧甲霜灵进行拌种减少种子上的病原菌数量，提高其抗性。土壤处理：每亩使用70%甲基托布津或50%多菌灵或拌细土撒施，可降低土壤中病原菌数量，减少病害发生。灌根：在花生下针期至结荚期，使用25%络氨酮、80%代森锰锌、25%嘧菌酯、75%百菌清、70%甲基硫菌灵等，在花生茎基部进行喷淋或灌根23次，每710 d使用一次，可抑制花生果腐病的发展34。4.3生物防治生物防治对环境无污染，对人类和动物都是安全的，利用拮抗微生物进行防治，能够改善由于化学药剂的大量使用带来的环境问题。曹伟平等35将贝莱斯芽胞杆菌Hsg1949菌液喷淋于花生茎基部，发现其对花生果腐病具有较好的田间防效。杨富军等36对感病花生品种JYZH-12和JYJH-4施用生物菌剂SWM-1发现，SWM-1对JYZH-12和JYJH-4花生果腐病具有较好的防治效果。另外，木霉菌是一种常用的生防真菌，其次生代谢物能与病原菌产生拮抗作用，具有多种生防机制，能够通过调节激发子或效155-2023.3 经验交流应因子来调节植物抗病反应，并分泌抗菌次生代谢产物抑制病原菌生长，通过紧贴、依附、缠绕、穿插等方式寄生到病原菌菌丝上，使其变形，最终消亡37。5抗性品种的选育近几年，气候环境发生变化，种植模式较为单一，花生果腐病在我国多个种植区大量发生，关于其防治方法的报道逐渐增多，但目前仍无法完全抑制花生果腐病的发生。抗病育种当前是控制土传病害传播最安全有效的方法，对从根源上防控花生果腐病具有重要意义，目前学者们已育成抗花生茎腐病、叶斑病、青枯病等多种抗病性品种，有效降低了相应病害造成的产量损失。何美敬等38从美国引进了104份花生种质资源，通过田间发病进行了花生果腐病抗病性鉴定和评价，得到了2份高抗材料和6份抗病材料可作为亲本，在今后的花生果腐病抗病育种方面加以利用。芦连勇等39通过连续2年的抗病性鉴定，发现26个安阳地区推广种植的花生品种中有4个花生品种抗性较强，分别是安花10号、安花3号、豫航花7号、濮花55号。于静等40收集了76个花生品种，通过田间果腐病调查进行了连续2年的抗病性鉴定，鉴定结果为有高抗品种2个，分别是豫航花7号和花育9115，有抗性品种7个，分别是潍花20号、潍花25号、濮花55号、花育9111、安花3号、漯花13号、漯花18号。对比青枯病、叶斑病等花生病害，当前对花生果腐病的抗性育种研究报道较少，且处于不同的土壤肥力、环境条件、管理水平条件下，花生品种的果腐病抗性表现有差异，在田间生产中可根据不同地区环境条件、主要病原菌的差异，利用已有的抗性品种，有针对性地进行花生果腐病抗性育种，挖掘抗性种质，同时也能够安全有效地防止花生果腐病的发生。6花生果腐病分子育种研究花生果腐病不仅对花生品质有严重影响，同时还会造成花生减产，传统的防治主要还是通过使用化学农药和生物制剂来抑制病原菌的生长，但效果并不理想，选育抗病品种是防治病害较为高效的一种方法。常规的育种方法选择效率低、育种周期长，随着分子生物学技术不断发展、科技不断进步，花生完成了全基因组测序，越来越多的抗病基因被挖掘，花生抗病育种已向着分子育种方向发展41。近年来，国内外与花生抗病性相关的报道越来越多，其中以青枯病、黑斑病、黄曲霉抗性为主，而花生果腐病的相关研究较少42-43。刘阳杰等44开发设计了48对InDel标记，并与相应花生材料的果腐病受害指数进行了多元线性逐步回归分析，推测14H6和GM1760分别与果腐病抗性基因和致病基因位点连锁，可用于预测该花生材料的果腐病抗性。王冕45通过提取花生果腐病籽仁和未感病籽仁的总RNA并进行转录组测序，分析发现有14 482个基因差异表达，并且有大量差异基因被注释到多条代谢通路中，进一步分析关键基因的表达变化图谱后，推测花生对果腐病病原菌侵染可能是通过茉莉酸/乙烯（JA/ET）信号传导途径来进行抵抗，在花生感染果腐病后，AhMKK4基因的表达上调，推测该基因可能参与花生抗果腐病过程。刘阳杰46通过查阅花生青枯病相关文献，针对花生抗逆性开发设计了48对InDel标记并选取了12对SSR标记，经过分析发现004-InDel、020-InDel2个InDel标记和GM1760、3A8、PM163、14H6 4个SSR标记。花生果腐病相关基因的挖掘将为花生抗果腐病机理研究及花生分子育种应用奠定基础。7展望我国是花生生产大国，播种面积和单位面积产量稳居世界第一位，但花生果腐病、叶斑病、青枯病等病害严重影响了花生的产量和品质，限制了我国花生产业的发展。目前已有大量花生病害的相关研究被报道，其中以茎腐病、根腐病、青枯病、线虫病为主，有关花生果腐病的报道相对较少。近年来，花生果腐病在我国各大花生产区频繁发生，目前尚未发现能完全治愈果腐病的方法，农业防治、生物防治、化学防治是主要的防治手段，但采用轮作倒茬的农业防治方式时间长、产效慢，生物防治则成本高、效果不稳定、操作较为复杂，而化学防治对人体和环境有害，长期大量使用化学合成的药剂，虽然效果明显，但极易破坏土壤生态平衡，过度使用会造成农药残留而使动植物健康受到危害。在分子