柑橘黃龍病與樹體養(yǎng)分關(guān)系的研究進展

摘要：柑橘黃龍病是柑橘的致命病害，其病原菌能侵染所有柑橘類植物，已在全球范圍內(nèi)發(fā)生和蔓延，嚴(yán)重影響到柑橘的生產(chǎn)。該病從出現(xiàn)至今，眾多學(xué)者已從園藝管理、化學(xué)防治、物理防治、生物防治和生態(tài)防控等方面開展了大量防病抗病研究，但由于柑橘黃龍病的病原菌很難穩(wěn)定地進行離體培養(yǎng)，導(dǎo)致該病害的防治研究雖取得了一定進展，但發(fā)展緩慢，深入研究受阻。迄今尚未發(fā)現(xiàn)十分有效的防治方法。總結(jié)了近年來黃龍病對柑橘的影響、致病機理和防治措施等研究進展，并重點對柑橘黃龍病與樹體營養(yǎng)的關(guān)系等最新研究概況進行了綜述。

關(guān)鍵詞：柑橘黃龍病；養(yǎng)分；防治措施

中圖分類號：S666.1；S763.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）09-2049-05

柑橘黃龍病最早是Reinking[1]在中國南方地區(qū)調(diào)查經(jīng)濟植物病情時發(fā)現(xiàn)的。已知該病在亞洲、非洲、大洋洲、南美洲和北美洲近40個國家和地區(qū)發(fā)生[2]，并帶來巨大的損失。柑橘一旦感染黃龍病便難以根治，對全世界的柑橘生產(chǎn)來說是一種毀滅性的病害，因此黃龍病被柑橘生產(chǎn)者視為柑橘之“癌癥”。近年來，柑橘黃龍病的發(fā)生依然嚴(yán)重，并有不斷蔓延的趨勢，對全世界的柑橘產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了巨大的潛在威脅。

自柑橘黃龍病被發(fā)現(xiàn)至今，各柑橘生產(chǎn)國已投入大量人力、物力對該病的發(fā)病機理、防控措施等展開了研究。目前，人們已對柑橘黃龍病的發(fā)病規(guī)律、致病機理、病原和宿主等有了比較深入的認(rèn)識，也從多角度探討了柑橘黃龍病的診斷和防治措施，但由于尚未獲得公認(rèn)的病原菌培養(yǎng)方法，導(dǎo)致對柑橘黃龍病的防治技術(shù)研究進展緩慢，尚未取得實質(zhì)性進展。迄今，柑橘黃龍病的預(yù)防與根治仍是一大難題。本文就柑橘黃龍病病原研究、黃龍病對柑橘的影響、柑橘黃龍病的防治措施等進行了綜述，并重點就黃龍病與柑橘樹體營養(yǎng)的關(guān)系等最新研究進展進行了概述，旨在為從植物營養(yǎng)的角度探尋柑橘黃龍病的防治方法提供參考。

1 柑橘黃龍病病原研究

1.1 病原研究進展

柑橘黃龍病病原研究經(jīng)歷了較長的時期。最初，林孔湘[3]通過嫁接傳染試驗認(rèn)為該病原為病毒。在隨后的研究中，Lafleche等[4，5]通過電鏡觀察認(rèn)為病原為類菌原體，陳作義等[6]根據(jù)青霉素敏感性測定的結(jié)果認(rèn)為該病原是類菌原體或類立克次氏體，Jagoueix等[7]通過進一步分析證實黃龍病病原為細(xì)菌。現(xiàn)已確認(rèn)黃龍病病菌為革蘭氏陰性菌，在分類系統(tǒng)上屬于變形細(xì)菌門（Proteobacteria）α-變性細(xì)菌亞綱（Alpha-Proteobacteria）根瘤菌目（Rhizobiales），根瘤菌科（Rhizobiaceae）韌皮桿菌屬（Candidatus Liberibacter）。包括亞洲種（Candidatus Liberibacter asiatieus）、非洲種（Candidatus Liberibacterafricanus）和美洲種（Candidatus Liberibacter americanus）。

迄今為止，國內(nèi)外已有眾多學(xué)者對柑橘黃龍病病原菌的人工培養(yǎng)進行了大量研究，但仍未得到穩(wěn)定的純培養(yǎng)，嚴(yán)重阻礙了黃龍病的研究與防治。近年，佛羅里達(dá)大學(xué)的Davis等[8]報道了柑橘黃龍病菌（Candidatus Liberibacter asiaticus）與革蘭氏陽性放線菌的共培養(yǎng)；Sechler等[9]報道了利用含有柑橘葉脈提取物的培養(yǎng)基能成功培養(yǎng)出亞洲種黃龍病病原菌，并完成其柯赫氏法則驗證，但尚無重復(fù)成功的報道。關(guān)于病原菌培養(yǎng)的研究仍在繼續(xù)。現(xiàn)代生物技術(shù)尤其是分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展對黃龍病病原菌的研究起到了極大的促進作用。目前已經(jīng)完成了柑橘黃龍病亞洲株系的全基因組測序工作[10]。

1.2 傳播方式和宿主范圍

柑橘黃龍病的人為傳播主要是通過帶病接穗嫁接和帶病苗木調(diào)運；自然傳播則由取食病樹后而帶菌的柑橘木虱再取食健康樹樹體來完成[11]。柑橘木虱是目前已知惟一的黃龍病傳播蟲媒。生物測定結(jié)果表明，黃龍病病原在柑橘木虱成蟲體內(nèi)的循回期長短不一，短的為3 d或少于3 d，長的可達(dá)26～27 d。木虱成蟲能終身攜帶病原，并間斷傳染多株試驗苗[12]。

柑橘黃龍病是高度?；圆『Γ|香科植物是其主要寄主，包括柑橘屬、枳屬、金桔屬等。不同品種的抗病性和發(fā)病癥狀差異較大。謝鐘琛等[13]通過對福建各柑橘產(chǎn)區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，柑橘主栽品種間的感病性差異顯著，其中以寬皮橘最易感病，甜橙次之，柚類相對耐病。然而，迄今尚未發(fā)現(xiàn)任何真正的抗黃龍病的優(yōu)質(zhì)柑橘品種。黃龍病的存在在一定程度上威脅著世界柑橘種質(zhì)資源的多樣性。除蕓香科寄主外，柑橘黃龍病病原菌還可以通過罹病植株上的菟絲子傳染長春花（Catharanthus roseus Don.）[14]等非蕓香科植物，且菟絲子本身也是黃龍病的一種寄主。

2 柑橘黃龍病對柑橘生長發(fā)育及果實品質(zhì)的影響

2.1 發(fā)病規(guī)律

柑橘在生長的各個時期都可能感染黃龍病，但不同時期的感病性不同。柑橘類植物感染黃龍病后需經(jīng)過一段潛伏期才表現(xiàn)出癥狀。潛伏期的長短因品種、樹齡、健康狀況和種植環(huán)境等而不同。通常，幼齡果園在定植后6～12個月內(nèi)就會顯癥，長勢旺盛、樹冠體積較小的幼樹潛育期較短[15]。柑橘黃龍病的發(fā)病季節(jié)主要集中在秋季，可能是由于柑橘木虱在仲夏大發(fā)生時在田間擴散傳病，而被感染的柑橘樹體經(jīng)過半年左右的潛育期后到秋季大發(fā)病[16]。隨著全球氣候變暖，木虱的活動范圍正逐年擴大，黃龍病的發(fā)生面積也在逐年增加。

果園內(nèi)柑橘黃龍病的發(fā)病存在“邊際效應(yīng)”，規(guī)模越大的農(nóng)場邊際效應(yīng)越明顯。通常，病樹的病癥是沿著邊界發(fā)散，而并非從中心發(fā)散。在道路、河流及建筑物等一些非柑橘區(qū)交界處，也有較多病樹。植株不連續(xù)分布的地貌特征使得邊際效應(yīng)成為可能[15]。此外，黃龍病的發(fā)病率與果園緯度、海拔、坡度等呈顯著負(fù)相關(guān)，與果園坡向、周邊植被疏密關(guān)系不密切[17]。

2.2 發(fā)病癥狀

柑橘在生長的各時期都可能感染黃龍病，但各時期的感病性不同。不同柑橘種類和品種的發(fā)病癥狀也有所不同，且易與缺素等其他原因引起的癥狀相混淆。黃龍病的癥狀復(fù)雜性可能與寄主植株體內(nèi)微生物種類的多樣性有關(guān)[18]。該病最典型的病狀是：初發(fā)病的樹體中部分新梢葉片變黃。黃梢病狀多為葉黃、凋落、根腐，翌年開花早而多，花畸形，易脫落，果小，味淡，發(fā)病后幾個月至數(shù)年后全株枯死[3]。Johnson等[19]研究指出黃龍病菌優(yōu)先定殖并均勻分布于根中，染病初期，葉片常表現(xiàn)為斑駁型黃化，待病菌擴散至整個樹體后，新梢葉片一般表現(xiàn)為均勻黃化[2]。

2.3 對柑橘產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響

柑橘黃龍病主要通過柑橘木虱的取食和染病枝條接穗嫁接傳播。病原菌可侵染各種柑橘類植物，使植株的產(chǎn)量和品質(zhì)下降，經(jīng)濟壽命縮短甚至死亡。柑橘樹體的經(jīng)濟壽命本可達(dá)幾十年乃至上百年，若受黃龍病的危害，其壽命則大大縮短至10年左右[20]。柑橘感染黃龍病后的最主要生化變化是淀粉代謝異常[21]。染病后果實品質(zhì)如果汁糖酸比、香味物質(zhì)等將發(fā)生改變，病樹的樹體激素代謝和礦質(zhì)元素含量也有明顯變化，其中，葉片中N、Ca、Mg、Zn、Fe、B等礦質(zhì)元素含量下降[22]，而這些礦質(zhì)元素中任一元素的缺乏均可能造成葉片不同程度的黃化，加之其他病蟲害的影響，多種因素綜合作用導(dǎo)致柑橘葉片黃化。

3 柑橘黃龍病的診斷、檢測和防治

3.1 診斷和檢測

紅鼻子果和葉片斑駁黃化是柑橘黃龍病最典型的癥狀。通過多點調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以柑橘果實成熟轉(zhuǎn)色期的“紅鼻果”癥狀作為田間柑橘黃龍病的診斷依據(jù)，其可靠性高于“葉片斑駁黃化”癥狀診斷[13]。黃龍病在田間的癥狀比較復(fù)雜，還受到缺素癥和天牛侵害等因素的影響，因此，需要進一步的實驗室確診。

常用的檢測技術(shù)主要包括生化與電鏡檢測、免疫學(xué)檢測和分子檢測。目前，PCR技術(shù)在柑橘黃龍病的檢測和分析中被廣泛使用，準(zhǔn)確性較高。近些年，人們也試圖建立新的快速檢測方法，如柑橘黃龍病LAMP（Loop-mediated isothermal amplification）快速檢測技術(shù)具有特異性強、靈敏度高、方便簡捷、成本低廉等特點，適合田間樣品的快速檢測[23]。

3.2 防治措施

柑橘黃龍病病原菌培養(yǎng)的難度大給病害的有效防治帶來了極大障礙，加上缺乏有效的殺菌劑和抗病柑橘品種，目前柑橘黃龍病的防治主要以預(yù)防為主，一旦發(fā)現(xiàn)病樹只能通過砍樹除根和焚燒病樹的方法阻止病情蔓延。至今世界各國仍普遍采用林孔湘[3]提出的“三步法”，即使用無毒繁殖材料、鏟除病原（樹）和防控木虱。

病樹是柑橘黃龍病最主要的傳染源，因此，在進行有效的園區(qū)管理時，必須及時清除發(fā)病植株。柑橘木虱是黃龍病病原菌的主要傳播途徑之一，化學(xué)防治柑橘木虱尤為重要，主要通過噴施有機磷、氨基甲酸酯、菊酯類等殺蟲劑，也有利用抗生素進行防控的，其中注射四環(huán)素的效果較好。Cheema等[24]發(fā)現(xiàn)鹽酸四環(huán)素（Tetracycline hydrochloride）可使葉片的黃龍病癥狀減輕，而青霉素多菌靈（Penicillin carbendazin）可使黃龍病得到一定的控制，但注射抗生素只能暫時緩解病情而不能根治。

化學(xué)防控的同時需結(jié)合生物、物理、生態(tài)防控以取得長效，包括使用昆蟲天敵、生物源農(nóng)藥、誘蟲燈等。噴施對木虱有趨避作用的物質(zhì)也有較好的控制效果。歐陽革成等[25]研究了單獨使用礦物油乳劑、礦物油乳劑與誘殺植株組合對年橘（Citrus reticulata cv.）上的柑橘木虱的防治效果，發(fā)現(xiàn)所組成的以礦物油為基礎(chǔ)的拒避-誘殺系統(tǒng)對柑橘木虱有較好的控制效果。此外，Xu等[26]的研究結(jié)果表明土壤改良劑處理對提高染病柑橘樹體的抗病能力也有積極作用。

4 柑橘黃龍病與營養(yǎng)的關(guān)系

由于營養(yǎng)是受植物遺傳和外界環(huán)境影響的一個微妙的相互依賴系統(tǒng)的一部分，平衡營養(yǎng)對抗病性的表達(dá)至關(guān)重要[27]。病害通常能改變營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運和分布，影響其生理功能的表達(dá)，進而造成更大的傷害。因而，一直以來，人們試圖通過土施、葉面噴施、灌根等方式增施各種營養(yǎng)物質(zhì)，以期改善柑橘生長狀態(tài)，甚至能夠在一定程度上控制柑橘黃龍病[28-30]。關(guān)于各種營養(yǎng)物質(zhì)對柑橘黃龍病的影響，國內(nèi)外都有研究，但觀點不一，尚待進一步研究[29，31]。

4.1 中國早期病樹營養(yǎng)研究

柑橘黃龍病最早發(fā)現(xiàn)于中國，中國的學(xué)者在20世紀(jì)就嘗試用不同的施用方式和營養(yǎng)物質(zhì)防治柑橘黃龍病。林孔湘[28]在關(guān)于水害與黃梢病關(guān)系問題中，施用了豬糞、豆麩、硫酸銨、磷酸銨等，多數(shù)樹體在生長初期狀況良好，但以后都陸續(xù)發(fā)病。還有研究者通過施放線菌、噴射CuSO4、注射鈉鹽青霉素G、注射11烯酸等不同處理治理病樹，但是結(jié)果發(fā)現(xiàn)失敗的處理多于那些有些效果的處理[29]。Xia等[32]對利用早期營養(yǎng)方式防治中國柑橘黃龍病的研究進行了歸納，包括不同施用方式（灌根、葉面肥、樹干輸液）、不同礦質(zhì)元素（ZnSO4、CuSO4、H3BO3、 CaSO4、KHPO4和 MgSO4）施用效果比較，分析指出雖然增加營養(yǎng)不能防治黃龍病，但它能健壯病樹并使其保產(chǎn)一段時間，而保產(chǎn)時間的長短受品種、樹齡、栽培管理和木虱群體的影響。

4.2 近期病樹營養(yǎng)研究

考慮到柑橘產(chǎn)業(yè)的短期生存和長期發(fā)展，從營養(yǎng)入手拯救染病柑橘樹無疑是最科學(xué)環(huán)保的方法，因此許多研究者都在不斷嘗試營養(yǎng)治療[28，32，33]。Pustika等[31]調(diào)查了種植在兩種不同類型土壤上的柑橘樹，發(fā)現(xiàn)柑橘黃龍病感染的樹具有鎂元素含量減少、鉀元素含量增加的特征，然而，鉀含量只在生長于黏壤土上的樹中增加，而在沙土上的樹體中的鉀含量下降。不管兩種類型土壤肥力差異的大小，生長在沙質(zhì)土上的柑橘的病癥嚴(yán)重性相比黏壤土幾乎沒有差異。葉面肥的施用顯著降低了病癥的嚴(yán)重性，然而對于葉面施用礦質(zhì)肥料能否減少在其他柑橘品種和種類以及在其他條件下的癥狀表現(xiàn)，還有葉面肥施用是否能延長樹的壽命并減少產(chǎn)量損失，需要進行進一步的研究才能確定。Spann等[33]評估了來自弗羅里達(dá)柑橘生產(chǎn)區(qū)4個商業(yè)種植園的黃龍病染病樹和健康樹的葉面營養(yǎng)含量。結(jié)果顯示，與先前的報道相似的是，具有黃龍病的樹體中Ca、Mg和Zn含量顯著下降，K含量明顯增加；此外，在所調(diào)查的4個柑橘園區(qū)中，有3個柑橘園區(qū)的樹體Ca、B和Zn含量發(fā)生變化，而S含量在4個柑橘園區(qū)都有不同程度的下降。

在美國的弗羅里達(dá)州，有很多柑橘生產(chǎn)者使用營養(yǎng)增強方案（Enhanced nutritional programs，ENPs）替代包括涂抹有癥狀的樹減少接種物和使用殺蟲劑向量控制的傳統(tǒng)的綜合控制用于黃龍病預(yù)防，然而該方案未經(jīng)證實和驗證。Gottwald等[30]在大型商業(yè)種植園進行了兩組營養(yǎng)增強方案試驗，方案中的營養(yǎng)成分組合主要包括一些重要的基礎(chǔ)微量元素、磷酸鹽、柑橘表面活性劑等，然而結(jié)果表明增加營養(yǎng)元素并不能維持病樹的樹勢、果實產(chǎn)量及質(zhì)量，反而增加了疾病在柑橘果園內(nèi)和柑橘果園之間的傳播。

為了探求農(nóng)藥和營養(yǎng)施用對黃龍病的效果，Shen等[34]在2008-2012年進行了殺蟲劑處理、營養(yǎng)處理（包括系統(tǒng)抗性誘導(dǎo)劑）、殺蟲劑加營養(yǎng)處理的田間試驗。營養(yǎng)處理為Boyd nutrient solution，其中包括氮、鉀、錳、鋅、鎂、鉬、殺菌劑、誘導(dǎo)劑等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分施用后葉片N、Mn、Zn、B含量顯著增加，而Cu的含量顯著下降，養(yǎng)分對病菌含量、葉片大小和重量的顯著影響是在至少施用3年后。

最近，加利福尼亞大學(xué)的Zhao等[35]使用sRNA發(fā)現(xiàn)Las陽性的柑橘樹相比健康樹有35%的P的減少，對黃龍病陽性的甜橙樹施用磷氧離子溶液顯著減輕了黃龍病發(fā)病癥狀，且在弗羅里達(dá)州的西南部一個3年的田間試驗中顯著提高了果實產(chǎn)量，其分子、生理和田間數(shù)據(jù)表明缺磷與黃龍病癥狀有關(guān)。Tian等[36]的研究表明鋅在韌皮部運輸?shù)臏p少是導(dǎo)致葡萄柚中黃龍病誘導(dǎo)的缺鋅癥狀的重要因素，首次提供了染病柑橘組織內(nèi)原位、分子水平可視化的元素變化。這些分子水平的發(fā)現(xiàn)將有助于改進營養(yǎng)治療方案。

5 展望

自從人類發(fā)現(xiàn)黃龍病以來，對柑橘黃龍病的研究已近1個世紀(jì)。如何有效防治柑橘黃龍病仍是柑橘研究者和生產(chǎn)者亟待解決的難題。雖然采取種植無菌種苗、挖出病樹、殺滅木虱和加強園藝管理的綜合防治措施能在一定程度上控制病害的傳播和蔓延，但至今尚未找到有效的藥劑，也尚未培育出抗病良種。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來在黃龍病菌的基因組學(xué)、柑橘病理學(xué)等方面取得了很大進步，也更深入地了解了病原和宿主的相互作用，但仍需在植保等領(lǐng)域進一步深入研究并取得突破性進展，加快病原菌的培養(yǎng)研究是當(dāng)務(wù)之急，還要加強抗性材料的篩選和應(yīng)用推廣。利用分子生物學(xué)手段充分研究黃龍病導(dǎo)致的樹體營養(yǎng)變化的基因表達(dá)和生理生化過程，將有助于進一步改進病樹的營養(yǎng)治療方案配比，使?fàn)I養(yǎng)平衡途徑治療柑橘黃龍病更加完善和有效。

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