基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的疫霉菌抗甲霜靈研究進(jìn)展

劉　冬，李坤緣，王偉燕，李　萍，高智謀*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230036；2.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 安慶 246003)

甲霜靈屬苯酰胺類(lèi)內(nèi)吸殺菌劑，具有優(yōu)良的保護(hù)、治療和鏟除作用，國(guó)內(nèi)外廣泛用于包括疫霉菌在內(nèi)的卵菌所致植物病害的防治[1]。由于甲霜靈屬于單作用位點(diǎn)內(nèi)吸殺菌劑，病菌容易對(duì)其產(chǎn)生抗性突變[2-3]。目前相關(guān)報(bào)道顯示已有10多種疫霉對(duì)甲霜靈產(chǎn)生了抗藥性，疫霉菌對(duì)甲霜靈抗藥性越來(lái)越嚴(yán)重和普遍，常導(dǎo)致植物病害防治效果下降甚至失敗，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受巨大損失[4-6]。針對(duì)疫霉抗甲霜靈研究熱點(diǎn)和相關(guān)研究論文數(shù)量快速增加，近幾年對(duì)該方面的研究態(tài)勢(shì)進(jìn)行較為全面和系統(tǒng)的定量分析還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，我們對(duì)CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中近十年來(lái)發(fā)表的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)為研究對(duì)象，以“疫霉菌”、“甲霜靈”和“抗性”為主題詞進(jìn)行檢索，并通過(guò)閱讀標(biāo)題和摘要進(jìn)行有效遴選得相關(guān)文獻(xiàn)91篇。本文從年發(fā)表文章量、研究機(jī)構(gòu)和基金等方面進(jìn)行分析疫霉菌對(duì)甲霜靈的抗性發(fā)生現(xiàn)狀、抗性遺傳及分子機(jī)制、環(huán)境適合度和抗性治理等問(wèn)題進(jìn)行討論，為疫霉菌抗甲霜靈的深入研究提供參考。

1　數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

以CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中2008年1月1日至2017年12月31日發(fā)表的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源，利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和知識(shí)圖譜技術(shù)對(duì)檢索遴選出的91篇文獻(xiàn)進(jìn)行整理分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　文獻(xiàn)數(shù)量年份分布、文獻(xiàn)來(lái)源及疫霉抗甲霜靈的發(fā)生情況

在CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中以“疫霉菌”、“甲霜靈”和“抗性”為主題共檢索文獻(xiàn)91篇，其中CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中45篇，Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中46篇(圖1)。91篇關(guān)于疫霉抗甲霜靈的學(xué)術(shù)論文，發(fā)表在64 種學(xué)術(shù)刊物，文獻(xiàn)分布范圍符合布拉德福提出的描述文獻(xiàn)分散規(guī)律[7]。該領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文分別發(fā)表在Phytopathology、Plant disease (縮寫(xiě)為Plant dis)、《農(nóng)藥》、Journal of Mycology and Plant Pathology(縮寫(xiě)為JMP Pathol)、《植物保護(hù)學(xué)報(bào)》和 Journal of Pathology(縮寫(xiě)為J Phytopathol)等刊物上(圖2)。文獻(xiàn)主要關(guān)注點(diǎn)包括疫霉菌抗甲霜靈的遺傳及分子機(jī)制、疫霉菌對(duì)甲霜靈抗性的監(jiān)測(cè)評(píng)估及環(huán)境適合度和甲霜靈的抗性治理等方面。1980年首次在荷蘭、愛(ài)爾蘭發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯晚疫病菌抗甲霜靈菌株，隨后在歐洲、北美洲、中美洲、亞洲和中東國(guó)家都發(fā)現(xiàn)了疫霉菌對(duì)甲霜靈產(chǎn)生抗性的現(xiàn)象，而抗藥性主要集中在辣椒疫霉、致病疫霉和煙草疫霉等異宗配合菌株上[6，8-9]。辣椒疫霉抗甲霜靈菌株已先后在意大利、智利、美國(guó)、西班牙等歐美國(guó)家發(fā)現(xiàn)，有些田間抗性菌株比率高達(dá)81%[1-4，6，10-11]。在我國(guó)江西省辣椒疫霉中高抗菌株占27.5%，安徽省中高抗菌株占36.8%，西藏、山西、云南、甘肅等省區(qū)也相繼發(fā)現(xiàn)辣椒疫霉抗甲霜靈菌株的存在[12-14]。2013～2014年檢測(cè)我國(guó)北方內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧和河北等5省(自治區(qū))的致病疫霉菌株中抗菌株占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，高抗菌株數(shù)量增加，并成為我國(guó)四川、云南、福建、甘肅等馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制因素之一[15]。不同地區(qū)不同疫霉菌甚至是同一疫霉菌對(duì)甲霜靈的抗性有所差異，這與病害的發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)短、施藥量和施藥次數(shù)有一定的關(guān)系[12-15]。

圖1文獻(xiàn)數(shù)量與年份分布情況圖2文獻(xiàn)來(lái)源分布情況

2.2　研究機(jī)構(gòu)與基金分布及疫霉菌抗甲霜靈的分子機(jī)制

圖3研究機(jī)構(gòu)分布情況圖4項(xiàng)目基金分布分布情況

91篇關(guān)于疫霉菌抗甲霜靈的文獻(xiàn)主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)類(lèi)院校和科研院所(見(jiàn)圖3)，如南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等。在Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中，來(lái)自密歇根州立大學(xué)、威斯康星大學(xué)和康乃爾大學(xué)的研究人員也在該領(lǐng)域開(kāi)展了較多的研究。疫霉菌抗甲霜靈的相關(guān)研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃和Estonian foundation等十余類(lèi)基金的支持(見(jiàn)圖4)，相關(guān)研究成果也同時(shí)受到較大的關(guān)注和應(yīng)用。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行的“Pathotypes and metalaxyl sensitivity of Phytophthora sojae and their distribution in Heilongjiang, China 2011-2015”研究得到國(guó)家公益性行業(yè)( 農(nóng)業(yè)) 科研專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持，該成果顯示在黑龍江省抗病大豆品種和大豆種子甲霜靈包衣技術(shù)相結(jié)合是有效控制大豆的根莖和莖腐病的方法。福建農(nóng)林大學(xué)的研究成果“Analysis of RPA190 revealed multiple positively selected mutations associated with metalaxyl resistance in Phytophthora infestans”同樣得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持，文章揭示 RPA190 基因抗甲霜靈的兩種進(jìn)化途徑加深了人們對(duì)疫霉抗甲霜靈機(jī)理的認(rèn)識(shí)。疫霉菌對(duì)甲霜靈抗性機(jī)理的研究結(jié)果表明菌體RNA聚合酶的活性發(fā)生了變化是重要的抗性機(jī)理[16]，類(lèi)似的結(jié)果在馬鈴薯疫霉中也被證實(shí)，馬鈴薯疫霉RNA聚合酶I大亞基序列的多樣性對(duì)其抗甲霜靈起到了關(guān)鍵的作用[1]。另外，甲霜靈被菌體的生物降解也是抗性機(jī)理之一，敏感菌株RNA聚合酶的活性受到顯著抑制，抗性菌株只表現(xiàn)輕微的抑制作用，且抗性菌株對(duì)甲霜靈有一定的降解作用[17]。此外，研究人員在疫霉菌對(duì)甲霜靈的抗性遺傳方面做了較多的工作，他們認(rèn)為疫霉菌對(duì)甲霜靈的抗性由細(xì)胞核基因控制，包括不完全顯性、完全顯性和共顯性3種情況，而不完全顯性的單一基因?qū)σ呙箍辜姿`起到關(guān)鍵作用，它參與了辣椒疫霉、致病疫霉和大豆疫霉等病原菌抗甲霜靈的過(guò)程[1，4，16-17]。除主要基因效應(yīng)外，還與幾個(gè)次要效應(yīng)基因相關(guān)，如ABC轉(zhuǎn)運(yùn)基因等[18]。王源超等[19]發(fā)現(xiàn)了大部分惡疫霉和大雄疫霉對(duì)甲霜靈的抗性在游動(dòng)孢子和自交卵孢子后代均能穩(wěn)定遺傳，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩種疫霉的部分突變株對(duì)甲霜靈的抗性在游動(dòng)孢子后代遺傳不穩(wěn)定，因此認(rèn)為這些抗藥性既可能是由可穩(wěn)定遺傳的細(xì)胞質(zhì)線粒體基因控制，也可能是由細(xì)胞質(zhì)不穩(wěn)定遺傳的線粒體基因控制。

2.3　疫霉菌對(duì)甲霜靈的環(huán)境適合度和抗性治理

對(duì)甲霜靈產(chǎn)生抗性的菌株能否很快發(fā)展形成抗藥亞群體，除與藥劑選擇壓力有關(guān)，還取決于抗性菌株對(duì)環(huán)境條件的適合度。適合度主要與抗性菌株的致病力和產(chǎn)孢量等生物學(xué)特性有關(guān)。鄭小波等[20]發(fā)現(xiàn)室內(nèi)絕大多數(shù)對(duì)甲霜靈有抗性的惡疫霉和大雄疫霉突變株的產(chǎn)孢子囊能力下降。戚仁德等[12]發(fā)現(xiàn)辣椒疫霉抗甲霜靈菌株的主要生物學(xué)性狀與敏感菌株相比無(wú)顯著差異。而王光飛和馬艷[21]的研究表明抗甲霜靈辣椒疫霉菌株環(huán)境適合度弱于原始敏感菌株。這可能與疫霉菌本身的特性及地理來(lái)源不同有關(guān)，造成種間差異性較大。研究抗甲霜靈疫霉菌的環(huán)境適合度，對(duì)于評(píng)估甲霜靈防治疫霉菌的抗藥性風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

目前，疫霉菌對(duì)甲霜靈抗藥性的治理對(duì)策主要是通過(guò)降低藥劑的選擇壓力，預(yù)防和減緩抗藥性的產(chǎn)生。主要包括四個(gè)方面：(1)開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有多作用位點(diǎn)的低抗性風(fēng)險(xiǎn)新藥劑；(2)篩選與甲霜靈無(wú)交互抗性關(guān)系或負(fù)交互抗性的高效藥劑合理復(fù)配或混用等，避免病菌與單一殺菌劑的長(zhǎng)期接觸造成選擇壓力；(3)研發(fā)具有增效作用的殺菌劑混劑，采用不同作用機(jī)制的殺菌劑混用；(4)建立病情的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，選擇在合適的時(shí)機(jī)用藥，提高化學(xué)防治的效率，減少用藥次數(shù)，降低病菌與藥劑接觸發(fā)生突變的幾率[6]。

3　結(jié)論

本文以CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫(kù)中2008-2017年期間收錄的關(guān)于疫霉菌抗甲霜靈相關(guān)研究的文獻(xiàn)為研究對(duì)象，對(duì)疫霉菌抗藥性發(fā)生現(xiàn)狀、分子機(jī)制、環(huán)境適合度和抗藥性治理對(duì)策等方面的研究進(jìn)行分析討論，對(duì)疫霉菌的防治具有一定的參考價(jià)值。