西瓜枯萎病的研究進(jìn)展

趙宣

[摘 要]西瓜枯萎病是西瓜種植中一種常見的土傳病害，是限制西瓜生產(chǎn)的主要因素之一。本文從枯萎病侵染的病理學(xué)原理、枯萎病發(fā)病的影響因素、致病機(jī)制和傳播途徑、防治技術(shù)和抗性基因研究等方面進(jìn)行了綜述，以期為西瓜枯萎病的防治提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]西瓜；枯萎??；防治；綜述

[中圖分類號]S436.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1998年全世界西瓜生產(chǎn)面積約265萬公頃，我國西瓜總面積就有131萬公頃（劉君璞，2005），現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展和設(shè)施西瓜的大量栽培，我國西瓜產(chǎn)量劇增，堪稱世界第一西瓜大國（王鳴，2003）。西瓜枯萎病是一種真菌性病害，其發(fā)病范圍廣泛，感染力強(qiáng)，在土中可以存活數(shù)年，并對西瓜產(chǎn)量造成毀滅性減產(chǎn)，給瓜農(nóng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了降低西瓜枯萎病的病害，本文從枯萎病侵染的病理學(xué)原理、枯萎病發(fā)病的影響因素、致病機(jī)制和傳播途徑、防治技術(shù)和抗性基因研究等方面進(jìn)行了論述，以期為西瓜枯萎病的防治提供理論依據(jù)。

1 枯萎病病理學(xué)研究

1.1 病原菌

西瓜枯萎病的病原菌是尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum f.sp. niveum （E.F.S） Snyd&Hans）。尖孢鐮刀菌屬于半知菌亞門，鐮孢菌屬，它是由美國南卡羅里拉州和喬治亞州首先發(fā)現(xiàn)的（徐潤芳，1990）。黃仲生等（1992）人從西瓜、甜瓜和黃瓜上分離出致病菌尖孢鐮刀菌后，交叉接種，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個病菌的致病性差異明顯，說明他們是不同的專化型，因此得出西瓜枯萎病菌為尖孢鐮刀菌西瓜專化型的結(jié)論。

病菌發(fā)育和侵染的適溫為28～30℃，最適宜pH為6～7，另外，通氣也會影響孢子的產(chǎn)生，及時通氣可以產(chǎn)生良好的孢子，固體或半固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基易產(chǎn)生孢子（朱育菁，2004）。西瓜?；涂菸【暧兄煌纳硇》N，目前已證實(shí)的有4個小種，命名為小種0、1、2、3（Netzer，1980；Martyn，1987；Zhou， 2010）。

1.2 枯萎病侵染時期

西瓜枯萎病可在西瓜苗期、伸蔓期、結(jié)果期等生長的各個時期發(fā)病，以結(jié)果期發(fā)病最重，發(fā)病初期，病株莖蔓上的葉片自基部向前逐漸萎蔫，似缺水狀，中午更加明顯，最初兩日，萎蔫狀況早晚尚能恢復(fù)正常，數(shù)日后，萎蔫就不可恢復(fù)，葉片干枯，全株枯死。發(fā)病植株病根部發(fā)褐腐爛，稍縊縮，莖基部有縱裂，裂口處有時會溢出淡紅色膠狀液，對其莖部縱剖，可見維管束呈褐色。

2 影響發(fā)病的因素

該病為土傳病害，病菌可在土壤中帶菌潛伏越冬，其菌絲、厚垣孢子一般分布在0～25cm土層內(nèi)，在離開寄主的情況下，能存活5-6年，部分病菌可存活10年以上，旱田存活時間更長，連作地因?yàn)椴堉鹉暝龆?，土壤中菌量累積，成為翌年發(fā)病的初侵染源，使枯萎病發(fā)病嚴(yán)重。

溫度、pH值都會影響枯萎病發(fā)病?？菸〉淖钸m感病溫度為25℃左右，最適感病濕度為土壤持水量60%。光照不足也會影響枯萎病的發(fā)病率。如果長期缺少光照，造成西瓜幼苗營養(yǎng)不良，植株生長勢弱，就會減弱對枯萎病的抗性。另外，移栽時，傷根過多，認(rèn)為增加了病菌的入侵通道，會加重枯萎病的發(fā)生。夏季，氣溫較高，再遇連續(xù)陰雨、光照不足等，形成高溫高濕環(huán)境，則更加有利于枯萎病的發(fā)生。總之，環(huán)境對枯萎病的發(fā)生影響很大，發(fā)病條件復(fù)雜，地勢低洼、排水不良、管理粗放等都會加重枯萎病的發(fā)生。

3 致病機(jī)制和傳播途徑

關(guān)于枯萎病的致病機(jī)制一直都有維管束堵塞和毒素傷害兩種觀點(diǎn)。維管束堵塞說認(rèn)為病原菌侵入導(dǎo)管內(nèi)，阻塞自身導(dǎo)管，從而阻礙了水分的吸收，病菌擴(kuò)展到導(dǎo)管周圍的薄壁組織，使其果膠分解酶活躍，破壞了細(xì)胞膜的中間層，使得分在導(dǎo)管內(nèi)的侵填體及橡膠狀物質(zhì)亦阻礙導(dǎo)管，妨礙水分吸收，致使植株萎蔫。因此，維管束阻礙學(xué)說似乎可以解釋枯萎病引起的植株萎蔫。毒素說認(rèn)為病原菌分泌毒素對植株質(zhì)膜造成傷害是最主要的致病原因。鐮刀菌可以產(chǎn)生鐮刀菌酸，它是一種非特異性毒素，可以破壞細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，致使細(xì)胞失去防衛(wèi)機(jī)能，活力下降，不能吸收水分，而造成植株萎蔫（David，1967）。馬國斌等（2000）利用純化的鐮刀菌酸感染高抗、中感、高感枯萎病的西瓜苗，發(fā)現(xiàn)高抗品種根系內(nèi)過氧化物酶活性降低，而地上部體內(nèi)的滲透勢絕對值提高，由此可以看出，鐮刀菌酸的致萎作用是破壞了植物根系的膜系統(tǒng)，導(dǎo)致植株不能正常吸水。

4 防治技術(shù)

近年來，隨著西瓜商品化生產(chǎn)和種植面積的增大，枯萎病的發(fā)生日益嚴(yán)重。西瓜枯萎病的防治方法種類很多，主要有抗病育種、栽培防治、藥劑防治和生物防治。目前，日本主要采取嫁接的栽培技術(shù)，美國主要采取抗病品種和輪作相結(jié)合的辦法，我國則主要采用輪作倒茬、水旱結(jié)合的綜合防治方法。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，我國也開始使用嫁接作為一種防治手段。

4.1 抗病育種

目前，已證實(shí)的西瓜枯萎病生理小種有3種，與其他2個生理小種相比，生理小種2更具有侵染性，生理小種1的抗性是受單主效基因控制的顯性遺傳，而生理小種2的抗性是有隱性多基因控制，其防治更難。國外已育成的西瓜抗性品種有Iowa King、Jubilee、Calhoun Gray、Summit、Crimsen Sweet、Dixlee、Charleston、Minilee、Conqueror、Hawkesbury等，我國從1985年起，開始對全國西瓜種質(zhì)資源進(jìn)行收集、整理和枯萎病抗性鑒定，現(xiàn)已育成鄭抗1號、鄭抗2號、京抗2號、京抗3號、西農(nóng)8號、豐樂5號、抗病蘇蜜、抗病蘇紅寶、紅優(yōu)4號、紅優(yōu)10號等一系列中抗或輕抗品種，但是還沒有選育出用于大面積生產(chǎn)西瓜的高抗品種（肖光輝，2001）。因此，抗病品種育種之路任重而道遠(yuǎn)。

4.2 栽培防治

輪作，是防治枯萎病的一項(xiàng)重要措施，在日本，就用大蔥、大蒜、十字花科的甘藍(lán)等輪作或混作，可以對枯萎病的發(fā)生起到較好的控制作用。另外，水旱輪作土壤水淹可以大大減少病原菌的數(shù)量，降低菌絲的存活率，從而降低枯萎病的發(fā)生。但是輪作需要的時間年限較長，在我國難以大面積推廣。

4.3 嫁接防治

西瓜枯萎病菌是?；筒【瑫秩疚鞴?、甜瓜，一些矮生西葫蘆及冬瓜，卻不侵染葫蘆、南瓜等，所以換根嫁接不失為一個防治西瓜枯萎病的有效方法。嫁接最早起源于日本，西瓜的嫁接砧木也以葫蘆和南瓜為主，有研究表明，嫁接換根后，西瓜苗株高、莖粗、生長勢、抗性均明顯高于自根苗。嫁接苗根系粗狀，吸收水分和養(yǎng)分的能力強(qiáng)，同化物質(zhì)的積累多、快，因此產(chǎn)量一般都高于自根苗（陳幼源，2002）。雖然葫蘆和南瓜與西瓜的嫁接親和性都很好，但是南瓜砧對西瓜的品質(zhì)有影響，故我國一致認(rèn)為葫蘆是西瓜的最適嫁接砧木（鄭高飛，1998）。據(jù)研究報道，瓠瓜天生具有較強(qiáng)的抗病性能力、抗低溫能力，以及耐高溫能力（李開銀，2003）。郭尚等（2009）提取了4種西瓜砧木，以及西瓜的芽期和苗期的體內(nèi)汁液，研究其對枯萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲生長的影響。結(jié)果表明，4種西瓜砧木芽期的體內(nèi)汁液對枯萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲生長都有較好的抑菌作用，且都高于西瓜品種，但是4種西瓜砧木苗期體內(nèi)汁液的抑菌作用于西瓜品種間的差異不顯著。郭尚等（2010）提取砧木的根系分泌物，測定其對西瓜枯萎病菌的生物活性。結(jié)果表明，砧木對枯萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲生長的相對抑制率顯著高于西瓜品種。這就說明，瓠瓜種質(zhì)本身及其根系分泌物對西瓜枯萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲生長有著抑制作用，對于嫁接能夠提高西瓜枯萎病抗性是一個強(qiáng)有力的證據(jù)。

4.4 生物防治

生物防治方法主要是加入尖孢鐮刀菌酸的拮抗微生物，通過微生物之間的養(yǎng)分競爭等拮抗作用，降低鐮刀菌酸的密度，削弱其致病性，減少對植物根系的傷害，從而達(dá)到防治枯萎病的效果。同時，拮抗微生物還可以誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生抗性，起到交叉保護(hù)的作用（林德佩，1989）。如生物制劑“申嗪霉素”能夠提高植株抗性，對枯萎病的防治效果較好。

4.5 化學(xué)防治

利用農(nóng)藥來防治瓜類枯萎病，可以起到一定的防治效果。常見的藥劑有廣枯靈、立枯凈、撲海因、枯萎靈和甲基托布津等（溫嶺，2000；陸致平等，2002；周真等，2000）。用敵克松等化學(xué)藥劑對土壤進(jìn)行消毒，效果也較好。在發(fā)病初期可用多菌靈或甲基托布津等藥劑噴灑發(fā)病植株或者灌根，可以起到一定的防治效果。但是因?yàn)榛瘜W(xué)防治污染環(huán)境、易造成農(nóng)藥殘留，對人畜有害，故對于西瓜的大面積長期生產(chǎn)不利。

5 抗性基因研究

自從1992第一個植物抗病基因Hml被克隆以來，目前已經(jīng)從各種糧食、經(jīng)濟(jì)作物和其他作物中克隆出至少49個抗病基因（王忠華等，2004）。通過對這些抗病基因比對分析后發(fā)現(xiàn)，盡管這些基因針對不同的細(xì)菌、真菌、病毒和線蟲，但是序列卻有著高度的保守性。如許多R基因編碼的蛋白質(zhì)在C-端都有一個富含亮氨酸的重復(fù)單位（leucine-rich repeat，LRR），在N端都有一個核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（nucleotide-binding site， NBS）。具有結(jié)合ATP和GTP活性的真核生物的許多蛋白中都含有NBS，如ATP合成酶β亞基、腺苷酸激酶以及R基因編碼蛋白等，這些對細(xì)胞的生長、分化和防御反應(yīng)都有十分重要的作用。NBS不單獨(dú)存在，都與LRR構(gòu)成NBS-LRR。含有LRR的蛋白在植物生長發(fā)育和抗病反應(yīng)過程中起著重要的作用，其中LRR區(qū)的識別位點(diǎn)可以對病原物的信號分子進(jìn)行特異性的識別，從而使植株產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)，因此，亮氨酸重復(fù)序列（LRR）和核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（NBS）被認(rèn)為是識別病原菌和激活防衛(wèi)反應(yīng)的中心區(qū)域。目前，郭紹貴等（2008）根據(jù)已知的抗枯萎病基因的NBS保守結(jié)構(gòu)進(jìn)行同源克隆，得到了7條來自基因組DAN的RGA序列。于栓倉等（2008）已經(jīng)開發(fā)出番茄枯萎病抗性基因I-2的共顯性分子標(biāo)記，并對16個主要番茄品種進(jìn)行了基因型鑒定。謝大森（2009）在冬瓜里找到與枯萎病抗性連鎖的RAMP標(biāo)記。張海霞（2006）等也在黃瓜里找到與抗枯萎病基因連鎖的RAPD分子標(biāo)記。

6 展望

綜上所述，目前針對西瓜枯萎病的防治，抗病育種需要的年限較長，并且真菌容易產(chǎn)生其他生理小種，增加了育種的難度；輪作需要的年限較長，在我國難以大面積推廣；嫁接防治，可以顯著提高枯萎病的抗病性，但是嫁接后，西瓜的品質(zhì)有所下降，期待尋找到更合適的嫁接砧木；生物防治效果較好，但是其效果的穩(wěn)定性，以及其對于微生物生態(tài)系統(tǒng)的平衡還存在一定爭議；化學(xué)防治易有農(nóng)藥殘留，造成環(huán)境污染，不利于農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展?？傊?，西瓜枯萎病的發(fā)生是一個比較復(fù)雜的過程，受到多方面因素的影響，對于它的防治不能只靠單一的措施，應(yīng)該采用多種措施，綜合配套使用，才能進(jìn)行有效的防治。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉君璞，俞正旺，馬躍.中國西瓜甜瓜的發(fā)展回顧[J].中國西瓜甜瓜，2000（01）.

[2] 王鳴.我國西瓜育種的進(jìn)展（上）[J].西北園藝，2003（03）.

[3] 郭尚，張作剛，田永強(qiáng)，等.西瓜砧木體內(nèi)汁液對枯萎病菌的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（12）.

[4] 郭尚，張作剛，田永強(qiáng)，等.西瓜及砧木根系分泌物對西瓜枯萎病菌的化感作用[J].華北農(nóng)學(xué)報，2010（06）.

[5] 徐潤芳.美國西瓜抗枯病育種進(jìn)展[J].中國瓜菜，1990（02）.

[6] 黃仲生，楊玉茹，朱曉丹.西瓜枯萎病?；丸b定及防治研究[J].華北農(nóng)學(xué)報，1992（04）.

[7] 朱育菁，周涵濤，劉波.通氣量對西瓜枯萎病病原尖孢鐮刀菌生長的影響[J].廈門大學(xué)學(xué)報，2004（S1）.

[8] Martyn R.D.Fusarium oxysporum f.sp. niveum race 2： A highly aggressive race new to the United States[J].Plant disease，1987，87：233-236.

[9] Netzer D.， Weintall CH. Inheritance of resistance in watermelon to race 1 of Fusarium oxysporum f.sp.niveum[J].Plant disease，1980（64）.

[10] Booth C.陳其瑛譯.鐮刀菌屬[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1988.

[11] David D. Fusaric acid in selective pathogenicity of Fusarium oxysporum [J]. Phytopathology，1969，59：1391-1395.

（下轉(zhuǎn)頁）

（上接頁）

[12] Zhou X G ， Everts K L ， Bruton B D. Race 3， a new and highly virulent race of F usarium oxysporum f. sp. niveum causing Fusarium wilt in watermelon[J].Plant Disease，2010，94（1）：92-98.

[13] 馬國斌，林德佩，王葉筠，等.西瓜枯萎病菌鐮刀菌酸對西瓜苗 作用機(jī)制的初步探討[J].植物病理學(xué)報，2000（04）.

[14] 肖光輝.西瓜抗枯萎病育種研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（05）.

[15] 陳幼源，陳緋翔.不同南瓜砧木品種對網(wǎng)紋甜瓜生長發(fā)育的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2002（04）.

[16] 溫玲.枯萎靈等藥劑對西瓜枯萎病防治效果[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（06）.

[17] 周真，孫芙蓉，曹長余，等.西瓜枯萎病的田間施藥方式及藥效對比試驗(yàn)[J].山東蔬菜，2000（03）.

[18] 陸致平，項(xiàng)繼忠，吳雄飛.惡霉靈防治西瓜枯萎病試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2002（03）.

[19] 林德佩.國外甜瓜西瓜的研究動態(tài)[J].中國西瓜甜瓜，1989（02）.

[20] 于栓倉，鄒艷敏.由基因序列開發(fā)番茄枯萎病抗性基因Ⅰ-2的共顯性分子標(biāo)記[J].遺傳，2008（07）.

[21] 謝大森，何曉明，彭慶務(wù)，等.與冬瓜枯萎病抗性連鎖的RAMP標(biāo)記的篩選及其應(yīng)用[J].分子植物育種，2009（05）.

[22] 郭紹貴，宮國義，許勇，等.西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆與分析[J].分子植物育種，2008（04）.

[23] 王忠華，賈育林，夏英武.植物抗病分子機(jī)制研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報，2004（05）.

[24] 謝大森，何曉明，彭慶務(wù)，等.與冬瓜枯萎病抗性連鎖的RAMP標(biāo)記的篩選及其運(yùn)用[J].分子植物育種，2009（05）.

[25] 張海霞，張海英，于廣建，等.與黃瓜抗枯萎病基因連鎖的RAPD標(biāo)記[J].華北農(nóng)學(xué)報，2006（02）.

[26] 鄭高飛，劉崇懷.西瓜砧木及嫁接栽培研究概況[J].長江蔬菜，1998（11）.

[27] 李開銀，石偉平，胡宇舟，等.湖北部分瓠瓜種質(zhì)資源初步研究及利用[J].中國蔬菜，2003（03）.