柯 楊, 馬 瑜, 朱海云, 李 勃, 李 燕, 孫 超
(陜西省微生物研究所, 西安 710043)
葡萄灰霉病無公害防治研究進(jìn)展
柯 楊, 馬 瑜, 朱海云, 李 勃, 李 燕, 孫 超
(陜西省微生物研究所, 西安 710043)
葡萄灰霉病是葡萄生產(chǎn)中最常見、危害最嚴(yán)重的病害之一,主要由灰葡萄孢菌(BotrytiscinereaPers.)引起。概述了葡萄灰霉病病原菌發(fā)病規(guī)律及侵染特征,重點(diǎn)闡述了葡萄灰霉病無公害防治的研究進(jìn)展,并對(duì)當(dāng)前研究與應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了探討,以期為該病害的深入研究和有效防治提供參考。
葡萄灰霉??;灰葡萄孢菌;發(fā)病規(guī)律;無公害防治
葡萄灰霉病是葡萄生產(chǎn)中最常見、危害最嚴(yán)重的病害之一,該病害主要由灰葡萄孢菌(BotrytiscinereaPers.)引起。由于灰葡萄孢菌具有寄主范圍廣、遺傳變異快、傳播快等特點(diǎn)使得其在栽培期及采后運(yùn)輸、儲(chǔ)藏等不同時(shí)期均有發(fā)生,給葡萄產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重?fù)p失[1]。近年來,我國(guó)葡萄種植面積快速增長(zhǎng),但由于單一品種的大面積連片種植、管理水平落后等問題,葡萄灰霉病日趨嚴(yán)重,已成為制約葡萄產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的障礙。
多年以來,葡萄灰霉病的防治主要依賴于使用化學(xué)合成農(nóng)藥,如多菌靈、乙霉威等。然而,長(zhǎng)期廣泛應(yīng)用化學(xué)農(nóng)藥使得病原菌對(duì)藥物的抗性逐漸增強(qiáng),最終難以有效控制病害發(fā)生。與此同時(shí),由于公眾對(duì)農(nóng)藥安全性的日益關(guān)注以及農(nóng)藥污染對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響逐漸凸顯,世界各國(guó)對(duì)葡萄農(nóng)藥殘留限制愈發(fā)嚴(yán)格,極大限制了葡萄園常規(guī)管理過程中對(duì)農(nóng)藥的使用。因此,開發(fā)新型、高效、低毒的病害防治技術(shù)已成為研究人員和產(chǎn)業(yè)界人士所共同關(guān)注的問題。本文對(duì)葡萄灰霉病病原菌及其發(fā)病癥狀、侵染規(guī)律、生活史和近年來相關(guān)無公害防治研究進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),以期為葡萄灰霉病的研究及防治提供參考。
1.1 葡萄灰霉病特征
1.1.1 葡萄灰霉病病原菌
灰葡萄孢菌(BotrytiscinereaPers.)是富氏葡萄孢盤菌(Botryotiniafuckeliana)的無性世代,屬半知菌亞門(Deuteromycotina)絲孢目(Hyphomycetales)葡萄孢屬(Botrytis)。B.fuckeliana在分類學(xué)上屬子囊菌亞門(Ascomycotina)柔膜菌目(Helotiales)孢盤菌屬(Botryotinia)。B.cinerea分生孢子梗細(xì)長(zhǎng),有分枝,無色、褐色或淺灰色,頂端細(xì)胞膨大成球形,其上著生許多小梗;分生孢子為單胞,著生于小梗上,聚集成葡萄穗狀,無色或灰色,橢圓形,大小(9~16) μm×(6~10 )μm。在不利的環(huán)境條件下,菌絲可以形成(2~4 )mm×(1~3) mm的黑色、堅(jiān)硬菌核,3℃~27 ℃萌發(fā),產(chǎn)生分生孢子梗和分生孢子。
灰葡萄孢菌的生活史不具有固定周期,可感染生長(zhǎng)過程中不同時(shí)期、不同組織的植物,并為后續(xù)感染果實(shí)及灰霉病病癥的出現(xiàn)提供條件。因此,采后灰霉病可能是在成熟期直接感染,也可能是由早期果實(shí)潛在感染導(dǎo)致,這些都極大地增加了對(duì)該病害的防治難度。
1.1.2 葡萄灰霉病發(fā)病規(guī)律及特征
B.cinerea的生長(zhǎng)對(duì)溫度要求較低,發(fā)病溫度為5℃~31 ℃,最適宜發(fā)病溫度為20℃~23 ℃;對(duì)濕度的要求較高,在空氣相對(duì)濕度達(dá)90%以上時(shí)發(fā)病嚴(yán)重。葡萄灰霉病在田間主要危害花序、幼果和成熟的果實(shí),亦可侵染新梢、葉片、果柄等。早春,灰霉病癥狀最初出現(xiàn)在嫩芽和嫩枝上,受感染的嫩枝和芽出現(xiàn)褐變甚至干枯。開花前,葉片上出現(xiàn)大而不規(guī)則的紅褐色壞死斑塊,這些斑塊主要位于葉片邊緣。此時(shí)的葉片上不一定能觀察到灰霉病病癥。當(dāng)灰葡萄孢入侵到開花前的花序時(shí),可使花變干脫落,通常這一階段的感染可導(dǎo)致巨大的產(chǎn)量損失[2]。病原菌進(jìn)一步轉(zhuǎn)移侵染果穗后,可在果穗和穗軸上形成由褐轉(zhuǎn)黑的斑塊。至成熟期,這些病灶可圍繞整個(gè)穗軸,導(dǎo)致所感染果實(shí)枯萎、脫落。葡萄坐果、著色和成熟期間,病原菌可通過表皮或傷口感染葡萄果粒,進(jìn)而侵染整串果實(shí)。成熟果實(shí)上最初出現(xiàn)小褐色斑點(diǎn)或果皮在小刮擦?xí)r極易脫落,這種感染往往開始于中心區(qū)域進(jìn)而擴(kuò)散到整串果實(shí)。這種受到灰霉病感染的果實(shí),在氣候干燥時(shí)干枯,在氣候濕潤(rùn)時(shí)果面出現(xiàn)明顯的灰色霉層。最終,腐爛的果實(shí)從葡萄樹上萎縮掉落[3]。冬季,B.cinerea附著在植物殘?bào)w上或留存在土壤表層中以休眠菌絲體和菌核的形態(tài)存活(圖1),在此階段,病原可通過受感染土壤和植物殘?bào)w傳播。冬末初春時(shí)節(jié),休眠菌絲體和菌核所產(chǎn)生的分生孢子成為春季葡萄灰霉病的傳播主體,其分生孢子極易在潮濕的空氣中釋放并隨風(fēng)擴(kuò)散?;移咸焰呔姆稚咦雍苌僦苯忧秩窘M織,主要通過傷口進(jìn)行侵染。而一旦孢子萌發(fā),菌絲體生長(zhǎng)活躍,病原菌可直接侵染花瓣和枝葉。
1.1.3 葡萄灰霉病抗藥性研究
目前,對(duì)葡萄灰霉的防治主要依賴于化學(xué)農(nóng)藥,但農(nóng)藥長(zhǎng)期、連續(xù)的使用導(dǎo)致灰霉病菌對(duì)多種殺真菌劑產(chǎn)生了耐藥性。研究發(fā)現(xiàn),在我國(guó)葡萄灰霉病對(duì)苯并咪唑類(多菌靈)、二甲酰亞胺類(腐霉利)和氨基甲酸酯類(乙霉威)殺菌劑均存在抗藥性,且這幾種藥劑之間存在交互抗性,其中,病原菌對(duì)多菌靈的抗藥性顯著,抗性菌株高達(dá)83.5%[6]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)不同葡萄產(chǎn)區(qū)灰霉病菌對(duì)嘧霉胺也具有抗藥性,抗性頻率為22.22%~62.5%[7]。國(guó)外的研究也發(fā)現(xiàn),德國(guó)自2004年起在葡萄園使用啶酰菌胺后,灰霉病病原菌抗性頻率顯著增加,僅2006—2007年病原菌抗性頻率從2%增加到8.3%,2008年增至12.2%,截至2009年高達(dá)26.7%[8]。Leroch等在2006—2009年期間對(duì)德國(guó)葡萄酒主產(chǎn)區(qū)的葡萄灰霉病對(duì)不同殺菌劑的抗性研究表明,在此期間灰霉病對(duì)嘧菌環(huán)胺的抗性分別為5.4%、7.0%、21.9%和16.0%,而病原菌對(duì)多菌靈和異菌脲這兩種在德國(guó)不常用的殺菌劑的抗性頻率分別為12.2%、10.5%、8.6%、9.3%和6.1%、2.8%、1.1%、3.3%,而當(dāng)咯菌腈與嘧菌環(huán)胺混合使用時(shí)未發(fā)現(xiàn)葡萄灰霉菌對(duì)其產(chǎn)生抗性[8]。
圖1 葡萄灰霉病的生活周期及癥狀[4-5]
A: life cycle ofBotrytiscinerea; B: infection symptoms of grape gray mold
上述研究表明,葡萄灰霉病對(duì)不同類別的化學(xué)殺菌劑形成的抗藥性特點(diǎn)不同,專性殺菌劑比較容易產(chǎn)生抗性,而同類藥劑間易產(chǎn)生交互抗性,用藥方式及用藥時(shí)間與抗藥性頻率存在相關(guān)性。因此,在灰霉病的防治過程中,應(yīng)將不同殺菌劑合理復(fù)配或輪用。
在實(shí)際生產(chǎn)中,為有效防治葡萄灰霉病,應(yīng)優(yōu)先選用抗病性好的植株,配方施肥,使樹體強(qiáng)健,以增強(qiáng)植株自身抗病能力。建園時(shí)選擇通風(fēng)良好的地塊,搭建高度適宜的棚架保證通風(fēng)和采光,來預(yù)防、減輕灰霉病的發(fā)生。生長(zhǎng)季節(jié)可通過抬高結(jié)果部位或覆蓋地膜等方式減少病原菌對(duì)果實(shí)的侵染;及時(shí)修剪并清除發(fā)病的部位,防止二次侵染。果實(shí)成熟前期,注意控水以減輕發(fā)病程度。田間病殘枝葉及病果,應(yīng)集中燒毀或深埋,從根本上減少病菌來源。此外,葡萄采收及采后運(yùn)輸過程中,應(yīng)注意減少碰傷,降低發(fā)病率。
為有效控制灰霉病的發(fā)生,滿足消費(fèi)者對(duì)食品安全的要求,多種低毒或無毒制劑被用來替代傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥,可將其分為以下幾類:1)生物防治(Biological control agents,BCAs);2)天然產(chǎn)物防治(Natural products);3)安全化合物防治(Generally recognize as safe,GRAS);4)物理防治;5)將上述幾種方式聯(lián)合使用。
2.1 生物防治
在生態(tài)環(huán)境中,微生物可通過拮抗(Antibiosis)、寄生(Parasitism)、誘導(dǎo)抗性(Induced resistance)、競(jìng)爭(zhēng)(Competition)、促生(Growth-promoting)等一種或多種機(jī)制聯(lián)合來抑制其他微生物的生長(zhǎng)。目前,已有多種微生物應(yīng)用于植物病原菌的生物防治研究中。如Ilhan等連續(xù)2年將Bacillusmegateriumand、Pseudomonasvesicularis和Pseudomonasfluorescens應(yīng)用于草莓灰霉病的田間防治,結(jié)果表明這3種微生物單獨(dú)使用與使用合成農(nóng)藥的效果相當(dāng)[9]。與田間使用硫酸鎂的對(duì)照相比較,BacillussubtilisPTA-271、PseudomonasfluorescensPTA-CT2和PantoeaagglomeransPTA-AF2 3種微生物單獨(dú)或者兩兩混合在田間使用,均可降低葡萄灰霉病發(fā)生率,并且這些菌株的使用對(duì)果實(shí)產(chǎn)量都沒有負(fù)面影響[10]。目前,已有商業(yè)化的產(chǎn)品應(yīng)用在植物病原菌的生物防治上,如哈茨木霉T39菌株制成菌劑Trichodex 可防治番茄灰霉病;枯草芽孢桿菌制成的菌劑萎菌凈可防治棉花枯萎??;短小芽孢桿菌制成的菌劑YieldShield可用于防治大豆紋枯病。
在葡萄灰霉病的生物防治中,木霉菌、酵母菌、芽孢桿菌、假單胞菌及菠蘿泛菌等均對(duì)B.cinerea有抑制作用。早在1978年,Dubos等就將木霉屬(Trichodermaspp.)用于葡萄灰霉病的生物防治研究[11]。康萍芝等研究發(fā)現(xiàn)不同木霉菌種對(duì)葡萄灰霉病菌的拮抗作用不同,其中,哈茨木霉(Trichodermaharzianum)、綠色木霉(Trichodermaviride)、長(zhǎng)枝木霉(Trichodermalongibrachiatum)及康氏木霉(Trichodermakoningii)表現(xiàn)出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),對(duì)葡萄灰霉病菌的抑菌率達(dá)到61.8%~77.6%,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),木霉菌可通過纏繞或穿入病原菌菌絲生長(zhǎng),導(dǎo)致病原菌菌絲斷裂、消解及細(xì)胞原生質(zhì)濃縮[12]。Parafati等研究顯示酵母菌可通過產(chǎn)生揮發(fā)性化合物來抑制B.cinerea的生長(zhǎng),其中一些酵母菌株也可通過在傷口定殖來抑制B.cinerea[13]??莶菅堪麠U菌BacillussubtilisKS1可通過形成伊枯草菌素A(iturin A)抑制葡萄灰霉病的生長(zhǎng)[14]。通過研究假單胞菌PseudomonasfluorescensCHA0和Pseudomonasaeruginosa7NSK2對(duì)葡萄灰霉病的抗性作用發(fā)現(xiàn),二者均可誘導(dǎo)植株細(xì)胞氧化裂解,加速葉片產(chǎn)生植物抗毒素對(duì)B.cinerea產(chǎn)生抗性;同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),其粗提物也可誘導(dǎo)植物細(xì)胞產(chǎn)生大量植物抗毒素來抵御病原菌[15]。Muzammil通過研究放線菌SaccharothrixalgeriensisNRRL B-24137對(duì)B.cinerea的抑制作用發(fā)現(xiàn),S.algeriensis可在葡萄根部表面定植或內(nèi)生定植,通過增強(qiáng)植株系統(tǒng)防御能力來抑制病原菌,降低其對(duì)植株的感染[16]。此外,Ulocladiumatrum可誘導(dǎo)葉片中幾丁質(zhì)酶活性升高,激發(fā)植物的防御機(jī)制,增強(qiáng)植株對(duì)灰霉病的抵抗能力,菌株U.atrum13亦可定殖在葡萄幼苗上并促進(jìn)其生長(zhǎng)[17]。菠蘿泛菌PantoeaananatisBLBT1-08可降低B.cinerea的發(fā)病率[18]。
2.2 天然產(chǎn)物及安全化合物防治
目前,用于防治葡萄灰霉病感染的天然產(chǎn)物及安全化合物主要有各種鹽類、幾丁質(zhì)、那他霉素、植物油、植物提取物、堆肥茶以及蛋白水解物。在灰霉病高發(fā)區(qū),應(yīng)用1%(W/V)的山梨酸鉀(PSo)、碳酸氫鉀(PB)、鈣螯合物(CCh)溶液處理葡萄均可有效降低采后灰霉病的發(fā)生[19]。不同的幾丁質(zhì)酸溶液處理感染B.cinerea的葡萄可有效降低因灰霉病引起的果品腐爛率(60%~78%)[20]。肉桂葉油作為天然殺菌劑和抗氧化劑,在不影響果實(shí)抗氧化性的同時(shí)可降低由B.cinerea引起的腐爛,利用肉桂葉油蒸汽或涂膜可控制灰葡萄孢菌引起的葡萄腐爛并提高葡萄的抗氧化能力,提升果實(shí)的風(fēng)味[21]。小地榆(Sanguisorbaminor)提取物處理可以顯著抑制B.cinerea孢子萌發(fā)和萌發(fā)管伸長(zhǎng)?;ㄈ~滇苦菜(Sonchusasper)提取物處理采后葡萄,可降低灰霉病發(fā)病率及感染率[22]。Evans等應(yīng)用堆肥茶也可降低葡萄的灰霉病發(fā)生率[23]。Lachhab等研究了蛋白水解物對(duì)于灰霉病的防治效果。與水對(duì)照相比較, 大豆蛋白水解物(SoyA)和酪蛋白水解物(Cas)噴施使得葡萄灰霉病的田間發(fā)病率分別降低了65%和92%。田間使用和采后噴施聯(lián)用SoyA及Cas 分別使儲(chǔ)藏期的灰霉病發(fā)生率降低了56%和40 %[1]。
2.3 物理防治
葡萄灰霉病的物理防治方法包括UV-C輻照及氣調(diào)方法。UV-C單獨(dú)處理可誘導(dǎo)葡萄產(chǎn)生白藜蘆醇,誘發(fā)植物防御反應(yīng),顯著降低灰霉病的發(fā)生,同時(shí)減輕灰霉病病情[24]。40%CO2氣體儲(chǔ)前處理或進(jìn)行環(huán)境氣調(diào)(12%O2+12%CO2)都可在不影響到葡萄的感官品質(zhì)的同時(shí)顯著降低葡萄采后灰霉病的發(fā)生,而環(huán)境氣調(diào)效果優(yōu)于單獨(dú)使用CO2氣體儲(chǔ)前處理效果[25]。不同濃度的臭氧氣體處理葡萄后也可有效抑制果品灰霉病的發(fā)生[26]。Ozkan等進(jìn)一步研究濃度為200~350 μL/L的臭氧在不同相對(duì)濕度條件下(35%、75%和95%)對(duì)B.cinerea的抑制能力發(fā)現(xiàn),當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度較高時(shí),臭氧對(duì)B.cinerea分生孢子的致死率高,同時(shí),臭氧氣體處理可降低鮮食葡萄灰霉病的感染率(45%~85%)[27]。Romanazzi等將葡萄在1.5 atm下處理24 h后可減少葡萄對(duì)B.cinerea的感染[28]。
2.4 多種方式聯(lián)合
UV-C與幾丁質(zhì)聯(lián)合使用對(duì)灰霉病的抑制效果優(yōu)于二者單獨(dú)使用[24]。果品冷藏前,在20℃用UV-C與幾丁質(zhì)聯(lián)合處理葡萄24 h,不僅可以保持果實(shí)風(fēng)味,還降低了腐爛率[29]。隋莎莎等的研究顯示,納他霉素結(jié)合檸檬酸處理對(duì)葡萄采后灰霉菌的抑制活性起到協(xié)同增效作用,對(duì)孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)的抑制率提高,顯著抑制活體損傷接種病原菌葡萄果實(shí)表面的病斑增長(zhǎng)[30]。本研究室前期利用普魯蘭糖和乙醇復(fù)合處理對(duì)鮮食葡萄采后灰霉病的防治效果顯示,當(dāng)使用相同劑量時(shí),兩種物質(zhì)混合使用的防治效果明顯優(yōu)于單獨(dú)使用的,且混合使用能夠更好地延緩果實(shí)水分、維生素C含量和可溶性固形物的喪失,降低在貯藏期內(nèi)果實(shí)的呼吸強(qiáng)度,在有效降低普魯蘭糖及乙醇使用劑量的同時(shí)起到有效的防病保鮮效果。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),納他霉素與普魯蘭糖復(fù)合涂膜處理也能有效抑制儲(chǔ)藏期鮮食葡萄采后灰霉病的發(fā)生[31-32]。Chervin等在葡萄漿果著色期開始至葡萄成熟采摘期,用16%的乙醇+1% CaCl2水溶液噴施植株來替代化學(xué)農(nóng)藥,其結(jié)果顯示,與無噴施對(duì)照相比較,到收獲時(shí)葡萄灰霉病引起的腐爛下降了10%,果實(shí)商品率達(dá)95%(僅有5%腐爛)。葡萄采后儲(chǔ)存6個(gè)星期,腐爛率較對(duì)照降低了50%[33]。Guerra等將幾丁質(zhì)和薄荷精油混合應(yīng)用于防治葡萄采后病害,研究結(jié)果表明,與空白對(duì)照相比較,不同濃度的幾丁質(zhì)和薄荷精油混合物組合均可在室溫和低溫下延緩灰霉病的發(fā)生時(shí)間以及降低灰霉病的發(fā)生率[34]。
葡萄種植可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,因此產(chǎn)業(yè)界和學(xué)者對(duì)于葡萄灰霉病的防治尤為關(guān)切。目前,化學(xué)農(nóng)藥在灰霉病的防治中仍占主導(dǎo)地位,隨著葡萄栽種面積的不斷擴(kuò)大,利用新型可替代策略來控制病害的發(fā)生已成為產(chǎn)業(yè)界的迫切需求,安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可行等特點(diǎn)使無公害防治手段日益受到重視。
目前,已經(jīng)報(bào)道的葡萄灰霉病無公害防治手段,特別是生物防治手段,絕大多數(shù)局限于實(shí)驗(yàn)室或田間防效試驗(yàn),僅有少部分獲得商業(yè)化應(yīng)用。首先,利用微生物發(fā)酵制備的生防菌劑,在田間使用時(shí)易受外界環(huán)境的影響,防效不穩(wěn)定;其次,利用生防菌代謝產(chǎn)生的抗菌活性物質(zhì)進(jìn)行葡萄灰霉病防治時(shí),存在發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、活性成分少、成本高等問題。因此在研究過程中應(yīng)更多地考慮后續(xù)實(shí)際應(yīng)用,如:篩選對(duì)不良環(huán)境耐受性好的菌株;采用多菌復(fù)配聯(lián)用,提高穩(wěn)定性;或利用基因工程技術(shù)優(yōu)化菌株發(fā)酵提取工藝,可在提高有效成分的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。此外,在生產(chǎn)實(shí)際中,基于鮮果自身易受損傷的特點(diǎn),鮮食葡萄采后應(yīng)及時(shí)包裝以減少人為損傷,加強(qiáng)果實(shí)采前、采后防治處理。最后,對(duì)病原菌侵染機(jī)制的深入研究,選育抗病新品種,加強(qiáng)田間管理,將多種防治手段聯(lián)合管控,才能有效地防控葡萄灰霉病的發(fā)生。
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Research progress in nuisanceless control techniques of grape gray mold
KE Yang, MA Yu, ZHU Hai-yun, LI Bo, LI Yan, SUN Chao
(Shaanxi Microbiology Institute, Xi’an 710043, China)
Grape gray mold is one of the very common and main diseases distributed on the production of grape worldwide. The disease is mainly caused byBotrytiscinerea. The study summarized the pathological features and infectious regularity of the grape gray mold pathogen. The research achievements of nuisanceless control techniques on grape gray mold were emphasized at the same time. Furthermore, the problems existed in current research and application were also discussed, which will provide references for the further research and effective control of this disease.
grape gray mold;Botrytiscinerea; epidemic regularity; nuisanceless control
2016-07-11;
2016-08-22
陜西省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2015NY029, 2015NY038, 2015NY042); 陜西省科學(xué)院應(yīng)用基礎(chǔ)研究專項(xiàng)(2015K-11); 西安市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目〔NC1314(2), NC1404(3)〕
柯 楊, 碩士, 助理研究員, 主要從事植物真菌病害的生物防治研究, Email: keyang-bio@163.com
馬 瑜, 副研究員, 主要從事植物病害的生物防治研究,Email: wefly@ms.xab.ac.cn
S436.631
A
2095-1736(2017)03-0087-05
doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2017.03.087