大豆疫霉根腐病研究進(jìn)展

代瑞平，劉 海

（1.黑龍江農(nóng)墾紅興隆種業(yè)公司五九七分公司，黑龍江 雙鴨山 155800；

2.黑龍江農(nóng)墾紅興隆種業(yè)公司紅旗嶺分公司，黑龍江 雙鴨山 155800）

大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉菌(Phytophthora sojae,M.J.Kaufmann&J.W.Gerdemann)引起的，是危害嚴(yán)重的毀滅性大豆病害之一，在環(huán)境條件有利于病害發(fā)生的情況下可導(dǎo)致大豆絕產(chǎn)。自1948年首次在美國東北部的印第安那州發(fā)現(xiàn)該病以來，相繼在澳大利亞、加拿大、匈牙利、日本、阿根廷、前蘇聯(lián)、意大利和新西蘭等國都發(fā)現(xiàn)了該病[1]。僅美國一個(gè)國家就有大約800萬公頃大豆受到該病危害。1991年沈崇堯等首次報(bào)道在我國東北地區(qū)分離到該病菌，其后該病害又先后在吉林、內(nèi)蒙古、山東、北京出現(xiàn)。1998年黑龍江省的34個(gè)縣、5個(gè)農(nóng)場分局、30萬公頃大豆田發(fā)現(xiàn)該病害，在黑龍江省呈擴(kuò)大蔓延之勢，對大豆生產(chǎn)構(gòu)成巨大的潛在威脅。深入研究該病害對保證我國大豆生產(chǎn)健康穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。對大豆疫霉根腐病的研究近年來發(fā)展很快，現(xiàn)將關(guān)于該病害的研究進(jìn)展作以歸納、評(píng)述。

1 大豆疫霉根腐病的性質(zhì)及危害癥狀

1.1 病原菌

大豆疫霉根腐病原菌是一種真菌，屬于鞭毛菌亞門、卵菌綱、霜霉目、腐霉科、疫霉屬。該病菌除侵染大豆外，在溫室人工接種的條件下，還可以造成苜蓿草、甜三葉草的猝倒死亡，對菜豆、老鸛草也有致病力[2]。大豆疫霉根腐病菌的幼齡菌絲無隔多核，老齡菌絲有隔，菌絲分枝近直角，基部縮溢。孢子囊無色，呈倒梨形，大小為42～65×32～53μm，孢子囊萌發(fā)形成泡囊，泡囊壁很薄，內(nèi)含大量游動(dòng)孢子，很快伸長開裂。有的游動(dòng)孢子留在泡囊內(nèi)，并在其內(nèi)萌發(fā)，形成芽管穿過泡囊壁。孢子囊有時(shí)直接萌發(fā)產(chǎn)生芽管，其作用類似分生孢子或直接由頂端孔口釋放出游動(dòng)孢子，在老的空孢子囊內(nèi)一般形成新孢子囊，也可形成厚垣孢子。游動(dòng)孢子多為腎形，一端或兩端鈍圓，側(cè)面平滑，前面一根鞭毛，后面一根比前者長4～5倍，游動(dòng)孢子游動(dòng)緩慢，從運(yùn)動(dòng)到形成休眠孢子需數(shù)天。

1.2 病原菌繁殖條件

大豆疫霉菌菌落白色，絨氈狀。菌株的最適生長溫度為25～28℃，最高為32～35℃，最低為5℃。產(chǎn)生游動(dòng)孢子的最適溫度為20℃，最低溫度為5℃，最高溫度為35℃。孢子囊直接萌發(fā)的最適溫度為25℃，間接萌發(fā)的最適溫度為14℃。卵孢子形成和萌發(fā)的最適溫度為24℃[3]。菌絲體生長一定時(shí)期，在溫濕度條件適宜的時(shí)候，進(jìn)行無性繁殖，產(chǎn)生孢子囊，在作物的生長季節(jié)可以反復(fù)多次地進(jìn)行再侵染。當(dāng)外界環(huán)境條件不適宜時(shí)，便產(chǎn)生厚垣孢子，或由雌雄配子體配合形成卵孢子，以休眠的狀態(tài)抵御不良環(huán)境。P.sojae的卵孢子可以在土壤中存活多年，當(dāng)外界條件適宜時(shí)，卵孢子可直接萌發(fā)產(chǎn)生芽管，當(dāng)接觸到固體表面時(shí)芽管膨大產(chǎn)生附著胞，然后馬上從附著胞上產(chǎn)生菌絲。休眠孢子也可產(chǎn)生孢子囊，當(dāng)下大雨或灌溉土壤，水分飽和時(shí)，孢子囊釋放大量的游動(dòng)孢子，游動(dòng)孢子附著于種子或幼苗根上，進(jìn)而萌發(fā)侵染。所以，水分飽和的土壤是侵染的必要條件。

1.3 危害癥狀

大豆疫霉根腐病可引起種子腐爛、出苗前腐壞、出苗后枯萎或生長發(fā)育的其他時(shí)期植株生活力下降、逐漸死亡[4]。大豆在整個(gè)生育期均可感染大豆疫霉病，尤以苗期最宜感病。感病品種萌發(fā)期被侵染,下胚軸和根部出現(xiàn)水漬狀，最初為紅色，后逐漸轉(zhuǎn)為褐色、縊縮，最后變?yōu)楹诤稚尤~不張開。嚴(yán)重時(shí)，出土前就失去活力，枯萎腐爛。幼苗期病菌侵染莖部，在莖節(jié)處出現(xiàn)水漬狀褐斑，向上、向下擴(kuò)展，病部繞縮，最后變?yōu)楹诤稚?，病健交界處明顯；引起病部及以上部位的葉片萎蔫、下垂，頂梢低頭下彎，最終整株枯死，葉片不脫落。成株期被侵染引起植株生長緩慢，明顯矮化，嚴(yán)重時(shí)，整株葉片從下部開始向上部萎蔫，葉柄緩慢下垂，與莖稈成八字形，頂端生長點(diǎn)低垂下彎，最終枯萎死亡，葉片不脫落。幼嫩的豆莢受到侵染后會(huì)枯萎發(fā)黃，最后脫落。莢皮出現(xiàn)水漬狀向下凹陷的褐斑，并且逐步擴(kuò)展成不規(guī)則的病斑，病健交界處明顯，籽粒發(fā)育不良，最后形成癟莢、癟粒。種子受侵染干癟、不飽滿。大雨后該病菌還可引起葉片萎蔫，病斑淺褐色，邊緣黃色，感病品種幼苗期整個(gè)葉片黃化，病斑在較老的葉片上限于局部，此所謂的成株期抗性。這種病癥可導(dǎo)致高達(dá)40%的產(chǎn)量損失，一般成條或成塊發(fā)病，很少單株發(fā)病[5]。

1.4 傳播途徑

帶菌土壤和病殘?bào)w是大豆疫霉根腐病的主要侵染源和傳播途徑；幼莢期接種可使莢內(nèi)豆粒嚴(yán)重發(fā)病并停止發(fā)育，這些豆粒能作為病殘?bào)w傳病；通過大量的播種試驗(yàn)未能證實(shí)來自自然發(fā)病田的種子常規(guī)越冬后能夠傳病[6]。

2 研究進(jìn)展

2.1 生理小種

自1955年Kaufmann等首次正式報(bào)道了大豆疫霉根腐病以來[7]，P.soja的致病性分化十分復(fù)雜，新的小種不斷出現(xiàn)，除大量中間型外，到目前為止國外已報(bào)道的有53個(gè)生理小種[8,9]。在美國不同地區(qū)，1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、7號(hào)為優(yōu)勢小種。在澳大利亞，自1979年首次報(bào)道有大豆疫霉根腐病以來，已鑒定出1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、10號(hào)、13號(hào)、15號(hào)、25號(hào)、46號(hào)、47號(hào)、48號(hào)、49號(hào)、50號(hào)、51號(hào)、52號(hào)和53號(hào)生理小種。在我國，馬淑梅[10]等于1999年對黑龍江省三江平原大豆田的10株疫霉根腐病株進(jìn)行了測定，初步認(rèn)為其中7個(gè)菌株屬于1號(hào)生理小種。許修宏采用下胚軸接種法，利用美國寄主對從黑龍江省大部分縣市及吉林省舒蘭市分離到的大豆疫霉根腐病菌進(jìn)行了分析，鑒定出了1、3和8號(hào)生理小種。大豆主產(chǎn)國阿根廷多數(shù)菌株為1號(hào)小種。我國的優(yōu)勢小種初步認(rèn)定為1號(hào)生理小種。

2.2 抗病機(jī)制研究

現(xiàn)在一般認(rèn)為抗病反應(yīng)是病原菌與寄主植物大豆之間一系列相互作用的最終結(jié)果。整個(gè)反應(yīng)是從病原菌侵入寄主后產(chǎn)生激衛(wèi)素開始的，在激衛(wèi)素（elicitor）的刺激或誘導(dǎo)下，植物抗病基因被激活，產(chǎn)生抗病物質(zhì)，即大豆素。Mao Yuxin等[11]克隆到編碼激衛(wèi)素的基因Sojein2，這個(gè)基因與其他激衛(wèi)素基因具有81.60%～92.90%的相似性。大豆素的積累與病原菌在抗病品種上停止生長有關(guān)，專化性誘發(fā)物質(zhì)可以是寄主與病原菌接觸后釋放的小分子碳水化合物，所有誘導(dǎo)物均可誘導(dǎo)苯丙氨酸類代謝酶的產(chǎn)生。抑制苯丙氨酸解氨酶也抑制了大豆素的積累，抗性也隨之喪失。在感病品種中（親合性反應(yīng)），最初也合成大豆素，但與抗病品種相比，14h后合成速率明顯下降，顯然在感病品種中，大豆素的合成在14h后受到抑制，這種抑制具有小種?；?。有證據(jù)表明，在抗病品種中能迅速積累大豆素，也有人指出在抗病品種中大豆疫霉根腐病菌被一些不相干的代謝物質(zhì)所抑制。Jabs等[12］對抗病機(jī)制進(jìn)行了進(jìn)一步研究，認(rèn)為植物體內(nèi)防御反應(yīng)的順序?yàn)椋寒a(chǎn)生激衛(wèi)素——激活離子通道(氧化爆發(fā))——激活防御基因——合成植物保衛(wèi)素。

2.3 大豆抗性資源的篩選

大豆疫霉根腐病菌毒性類型復(fù)雜，而且變化很快，新的小種不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致大豆疫霉根腐病抗病品種的平均使用壽命只有8～10y。盡管如此，利用抗、耐性品種仍然是最有效的防治手段，因此大豆疫霉根腐病抗源的篩選工作尤為重要。國外對抗源篩選方面做了大量的工作。研究表明，不論在美國、澳大利亞、加拿大還是中國大豆品種中，單基因小種?；剐远计毡榇嬖冢@就為利用Rps基因防治P.sojae提供了極為有利的條件?，F(xiàn)在利用較多的Rps基因有Rps1a、Rps1c和Rps1k，其中Rps1k抗20多個(gè)小種，Rps1a和Rps1c抗10多個(gè)小種，利用這些抗病基因育成許多抗病品種[13]。在我國，朱振東用1號(hào)生理小種接種來源于黑龍江省的82個(gè)大豆品種和53個(gè)大豆品系，結(jié)果表明，其中16個(gè)品種及27個(gè)品系表現(xiàn)為抗性。許修宏[10]對東北三省的大豆種質(zhì)進(jìn)行了篩選，7.6%的品種對美國強(qiáng)毒性小種R25表現(xiàn)抗病，28.3%的品種對本地代表菌株1號(hào)小種表現(xiàn)抗病，2.6%的品種對兩個(gè)小種均表現(xiàn)抗病，這表明東北地區(qū)大豆疫霉根腐病抗源十分豐富。

2.4 大豆品種的抗耐病性遺傳

對大豆疫霉根腐病抗病基因的研究起步較早，自1954至今相繼發(fā)現(xiàn)了Rps1、Rps1b、Rps1c、Rps3、Rps6、Rps2、Rps1k、Rps4和Rps5等抗性基因[14-17]，每個(gè)抗性基因都能抗多個(gè)生理小種，其中Rps1k抗20多個(gè)生理小種。以上抗性基因均為單顯性。同時(shí)已發(fā)現(xiàn)的感病基因有rps1、rps2、rps3、rps4、rps5和rps6等，它們均為隱性。隨著單基因抗疫霉根腐病品種的利用，后來又提出了耐病性的概念。Schmitthenner[18]將耐病性定義為植株感病但不表現(xiàn)嚴(yán)重的死亡、矮化等癥狀，產(chǎn)量基本無損失。1980年Jimenez[19]提出了田間抗性的概念，而Tooley[20]將其稱為降低侵染速度的抗性。單基因抗性具有小種?；裕琴|(zhì)量性狀，而耐病性是數(shù)量性狀，不具有小種?；?，但Thomison[21]證明耐病性也具有小種?；裕?yàn)槟筒⌒缘倪z傳力高，說明參與的基因數(shù)量有限。

3 大豆疫霉根腐病的防治

3.1 選用抗、耐性品種

利用抗、耐性品種仍然是最有效的防治手段，國內(nèi)外對抗性資源的大量篩選工作以及對抗性遺傳的分析結(jié)果表明，抗病品種可完全控制病害，并且抗性基因易于轉(zhuǎn)育，但單基因抗性強(qiáng)，對病菌的選擇壓力大，促進(jìn)了新小種的出現(xiàn)，從而使原來的品種抗性喪失，利用具有多個(gè)抗性的單基因系的品種可以延長其抗性保持年限。耐病性是小種非專化性的，其在防治大豆疫霉根腐病的持久性上會(huì)更好些。但耐病性品種是感染的，有時(shí)可能嚴(yán)重受害，對病害的防治能力有限，但可以與其他的防治方法相結(jié)合，如與藥劑防治相結(jié)合[21]或與?；共∑贩N的抗性基因用回交的手段相結(jié)合，既可有效防治病害又可保持抗性的持久性。

3.2 化學(xué)防治

大豆疫霉根腐病為土傳病害，可在大豆任何生育階段為害，藥劑防治比較困難。但篩選高效、低毒和低殘留的殺菌劑并建立合理的應(yīng)用方法，如種衣劑研制及種子處理方法的篩選，可以有效防治大豆疫霉根腐病在苗期的發(fā)生[22]。一些殺菌劑，如甲霜靈、安克·錳鋅、甲霜靈·錳鋅等，在離體條件下對大豆疫霉菌具有很好的抑菌作用，其中以甲霜靈效果最好。在活體條件下，甲霜靈和甲霜靈·錳鋅能完全抑制大豆疫霉菌對感病大豆品種的侵入，其藥效期較長，均在25d以上。

3.3 耕作栽培措施

土壤濕度是影響大豆疫霉根腐病的關(guān)鍵因素。在雨量充足的條件下，排水良好可以防治該病。早期的研究表明，只有在土壤水分飽和的情況下，病原菌的游動(dòng)孢子才能萌發(fā)，侵染體才能傳播，因此一切可以降低土壤含水量的措施都可以有效防止該病的發(fā)生。如加強(qiáng)春耕提高土壤疏松度，建立有效的排水系統(tǒng)，進(jìn)行輪作等。壟作是控制病害發(fā)生的有效措施。

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