苦瓜枯萎病研究進(jìn)展

關(guān)峰 萬新建 張景云 繆南生 孫卓

摘要：苦瓜是江西省蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要種類之一，但其產(chǎn)量和品質(zhì)受到枯萎病的嚴(yán)重影響。該病害是由尖抱鐮刀菌侵染引起的一種土傳維管束病害。目前，化學(xué)藥劑防治是主要的防治方法，但化學(xué)防治易產(chǎn)生環(huán)境污染、農(nóng)藥抗性及農(nóng)藥殘留等問題。筆者綜述了苦瓜枯萎病的發(fā)病規(guī)律、抗性鑒定、致病機(jī)制、農(nóng)業(yè)防治和生物防治等方面的研究進(jìn)展，針對目前存在的問題提出進(jìn)一步的研究方向，以期為苦瓜枯萎病抗性育種提供參考。

關(guān)鍵詞：苦瓜;枯萎病;致病機(jī)制;綜合防治

苦瓜（Momordica charantia L.）屬葫蘆科，原產(chǎn)于南美亞馬遜地區(qū)，喜溫懼寒，營養(yǎng)價(jià)值較高，含有豐富的氨基酸、維生素，以及人體必不可少的微量元素，深受人們喜愛。江西屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，降雨充沛，無霜期較長，十分適合苦瓜生長。2016年，江西省苦瓜總栽培面積逾12000hm²，總產(chǎn)量約為27萬to苦瓜枯萎病是由尖抱鐮刀菌苦瓜?；停‵usarium oxysporum f.sp.momordicae，fom）[1]侵染引起的一種土傳病害，發(fā)病時(shí)可引起苦瓜整株萎蔫死亡，并能在任何生育期進(jìn)行侵染并造成毀滅性危害。近年來，由于種植苦瓜地塊連作障礙嚴(yán)重，以及苦瓜栽培面積的盲目擴(kuò)大，苦瓜枯萎病帶來的危害逐年加重，嚴(yán)重制約了苦瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。

1 苦瓜枯萎病的發(fā)生及危害

1.1 病害癥狀

苦瓜枯萎病是典型的土傳病害，任何時(shí)期均可發(fā)病?？喙现仓晔艿讲≡秩竞?，葉緣卷曲，葉脈黃化，植株從下到上逐漸枯萎。苗期發(fā)病時(shí)，子葉萎蔫下垂，植株生長停滯，嚴(yán)重的會導(dǎo)致植株死亡。多數(shù)枯萎病在植株坐果期顯癥，初期植株下部葉片褪綠，出現(xiàn)黃色網(wǎng)紋狀且發(fā)黃，由下向上發(fā)展;中午高溫時(shí)病株葉片會出現(xiàn)萎蔫，澆水后又可暫時(shí)恢復(fù)，但持續(xù)5～7d后便嚴(yán)重萎蔫，最終植株枯死。病害后期能看到藤蔓中下部至莖基部出現(xiàn)紅褐色縱裂，在潮濕條件下表皮腐爛，剖開病株基部可發(fā)現(xiàn)其維管束呈黃褐色至褐色[3-5]。

1.2 影響病害發(fā)生的主要因素

苦瓜枯萎病的發(fā)病程度與土壤性質(zhì)、溫濕度、耕作制度、施肥、灌水和栽培管理等因素密切相關(guān)。枯萎病在土壤溫度20～34℃之間均可以發(fā)生，以24～28℃最適宜，土溫越高則病害潛伏期越短，發(fā)病越快。一般情況下，土質(zhì)黏重、地勢低洼、土層貧瘠、易積水、地下害蟲較多的地塊，苦瓜枯萎病發(fā)病率較高。也有研究表明，偏施氮肥比施復(fù)合肥的地塊發(fā)病重，連作栽培模式比輪作的地塊發(fā)病概率大，灌水多的地塊發(fā)病重，坡地及山區(qū)水田發(fā)病輕，平地農(nóng)田發(fā)病重，種植密度越大，則枯萎病發(fā)病越重。

1.3 枯萎病致病機(jī)制

導(dǎo)管堵塞和致病毒素是目前2種被廣泛認(rèn)可的說法[7-8]。尖抱鐮刀菌侵染的第一個(gè)目標(biāo)就是植物細(xì)胞壁，細(xì)胞壁的主要成分是果膠和纖維素，而尖抱鐮刀菌可分泌果膠酶、纖維素酶和β-葡萄糖苷酶來降解植物細(xì)胞壁，果膠會堵塞苦瓜的導(dǎo)管，從而影響?zhàn)B分和水分運(yùn)輸，引起植物萎蔫Kikot等證實(shí)了西瓜枯萎病菌（F.oxysporum f.sp.niveum，F(xiàn)on）和黃瓜枯萎病菌（F.oxysporum f.sp.cucumerinum，F(xiàn)oc）分泌的果膠酶活性、纖維素酶活性均可影響植物發(fā)病程度。尖抱鐮刀菌的基因組測序已經(jīng)完成，研究發(fā)現(xiàn)，其基因組的種系特異性（LS）序列包含4條同源染色體，并且LS區(qū)域富含與致病性有關(guān)的基因。

綠色熒光蛋白標(biāo)記是一種研究病原菌在植物體內(nèi)的侵染動態(tài)的方法。2010年，Zvirin等對甜瓜枯萎病致病菌進(jìn)行GFP標(biāo)記，比較其在抗病品種與感病品種中的侵染過程，發(fā)現(xiàn)病原菌對感病品種的侵染速度明顯快于抗病品種。Ramos等研究發(fā)現(xiàn)，植株中病原菌的熒光強(qiáng)度與植株病害程度呈正相關(guān)，植物體內(nèi)病原菌數(shù)量與植物發(fā)病程度呈正相關(guān)。

而在致病毒素學(xué)說中，鐮刀菌酸（Fusaric acid）被認(rèn)為是一種主要的致病毒素，它是一種由鐮刀菌屬病原菌分泌的非特異性毒素，可以引起絕大多數(shù)植物萎蔫，可損壞根系膜系統(tǒng)，致使根系代謝紊亂，導(dǎo)致植物根系水分吸收受阻，最終根系活力下降直至死亡。研究表明，β-酮己二酸是鐮刀菌酸合成的前體，而阻斷β-酮己二酸途徑，尖抱鐮刀菌就不再具有致病性。鐮刀菌酸也被認(rèn)為是尖抱鐮刀菌侵染植物的信號物質(zhì)，其毒素與植物根系細(xì)胞特定蛋白相結(jié)合，損傷細(xì)胞膜，然后尖抱鐮刀菌分泌細(xì)胞壁降解酶等導(dǎo)致植物導(dǎo)管堵塞，最終導(dǎo)致植物萎蔫死亡。

1.4 苦瓜枯萎病抗性鑒定

在中國，苦瓜枯萎病發(fā)病區(qū)呈逐年擴(kuò)大趨勢，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失?？喙峡菸【谕寥乐械拇婊盍椭虏×^強(qiáng)，很難防治，選育抗病品種是比較有效的一種方法，而抗性鑒定是選育抗性品種的重要基礎(chǔ)。目前，對黃瓜和西瓜等作物的枯萎病抗性鑒定報(bào)道較多，針對苦瓜枯萎病抗性鑒定僅有少量報(bào)道，其鑒定一般可以使用人工苗期胚根法、傷根法、浸根法、浸土法等。關(guān)峰等研究認(rèn)為，浸根接種法較適用于江西省苦瓜枯萎病的抗性鑒定，并發(fā)現(xiàn)枯萎病高抗材料6份。羅方芳等采用浸根移栽接種法對廣東省推廣種植的11個(gè)苦瓜品種進(jìn)行抗枯萎病鑒定，結(jié)果表明，多數(shù)苦瓜均具有枯萎病抗性。曾華蘭等采用浸根移栽接種法對四川省23個(gè)苦瓜種質(zhì)資源進(jìn)行了枯萎病抗性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)達(dá)到抗或中抗水平的材料有15份。陳振東等用苗期接種法對143份苦瓜高代自交系材料進(jìn)行枯萎病抗性鑒定，發(fā)現(xiàn)高抗枯萎病材料1份，抗病材料2份，中抗材料5份。趙秀娟等研究發(fā)現(xiàn)，因接種季節(jié)不同，苦瓜抗性不穩(wěn)定，另對來自國內(nèi)外的43份苦瓜種質(zhì)資源進(jìn)行篩選，結(jié)果表明，直接水培接種法是較適合苦瓜苗期枯萎病抗性鑒定的方法，適宜的接種菌液抱子濃度為4×10⁶cfu·mL^-1。龍衛(wèi)平等發(fā)現(xiàn)，多美尼加野生苦瓜資源對枯萎病的抗性達(dá)到高抗甚至免疫，但是該苦瓜較小，肉質(zhì)較薄。筆者課題組（瓜類與十字花科蔬菜科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)）認(rèn)為選擇種植‘贛優(yōu)1號‘贛優(yōu)2號等抗病品種，對減少枯萎病發(fā)生具有重要作用。

2 病害的防治方法

2.1 農(nóng)業(yè)防治

2.1.1 輪作 輪作是一種利用化感途徑有效防治土傳病害、提高土壤營養(yǎng)利用率和豐富微生物多樣性的耕作制度。由于寄主植物根部可產(chǎn)生刺激尖抱鐮刀菌萌發(fā)的分泌物，因此苦瓜與非寄主植物輪作可抑制枯萎病的發(fā)生，特別是與禾本科、豆科作物（如玉米、大豆等）輪作效果更好。劉陽華等報(bào)道，預(yù)防苦瓜枯萎病發(fā)生最好的方法就是采用水旱輪作，如苦瓜-晚稻-萵筍輪作的高效栽培模式，菜地和旱地下5～10cm的病菌在6～12個(gè)月相繼失去致病力，可基本控制枯萎病的發(fā)生與危害。馮誠誠發(fā)現(xiàn)苦瓜-葉菜-豇豆-水稻1a（年）4茬輪作模式可有效減輕病害發(fā)生。Wu等檢測了連續(xù)種植西瓜5a、休耕3a后的土壤中微生物含量，發(fā)現(xiàn)3a間枯萎病菌含量逐漸下降，并且其他致病菌含量也在下降。由此可見，實(shí)施輪作模式對于防治枯萎病是十分有效的。

2.1.2 嫁接防病 由于瓜類枯萎病病原菌是從寄主植物根部侵入，且其寄主轉(zhuǎn)化性較強(qiáng)，采用嫁接換根是防治苦瓜枯萎病最有效的措施之一。我國苦瓜的嫁接方法有插接、劈接和靠接，砧木主要采用黑籽南瓜或絲瓜，防病效果較好，且嫁接成本低，效益高，操作相對簡便。但由于需要一定的技術(shù)，且嫁接也大大增加種植成本，在集約化栽培程度不高的地方尚未大面積推廣。張玉燦等報(bào)道，嫁接可以提高苦瓜抗病性，并且不同季節(jié)的最適苦瓜砧木不同，‘砧-6更適合作為春季苦瓜嫁接砧木，而‘砧-14更適合作為夏秋季苦瓜嫁接砧木。唐愕進(jìn)行了不同砧木的嫁接試驗(yàn)，黑籽南瓜嫁接成活率高達(dá)95.7%，嫁接苗種植后長勢旺盛，抗病能力強(qiáng)，筆者課題組通過試驗(yàn)也認(rèn)為黑籽南瓜是目前苦瓜嫁接的最好砧木。

2.1.3 種子消毒 許多蔬菜種子自身帶病原菌，種子發(fā)芽后導(dǎo)致幼苗發(fā)病，因此將病原菌消滅在根源上，減少病害的最初侵染也是一種有效手段。陳瑤瑤等研究發(fā)現(xiàn)，苦瓜種子采用55℃溫水浸泡15min，浸種時(shí)不斷攪拌，待水溫降到35℃，繼續(xù)浸泡2h，能預(yù)防多種真菌和細(xì)菌病害。播種前采用40%（ω，后同）福爾馬林100倍液浸種30min，或用50%多菌靈溶液浸種1h，取出后用清水沖洗干凈后播種可防治多種土傳病害。

2.1.4 改良土壤 由于鐮刀菌適宜弱酸環(huán)境，酸性土壤條件下枯萎病易發(fā)病?？墒┦腋淖兺寥浪釅A度，降低枯萎病發(fā)生率。解開治等研究了養(yǎng)蛆產(chǎn)物對苦瓜枯萎病病原菌的抑菌抗病效果，認(rèn)為養(yǎng)蛆的副產(chǎn)物蠅蛆組織搗碎液和蛆糞浸提液可顯著抑制病原菌菌絲生長，降低枯萎病的發(fā)病率。Mar-tyn等報(bào)道，日光暴曬30～60d可延緩枯萎病發(fā)生，可顯著減少10cm表層土壤中的枯萎病菌數(shù)量。劉陽華等發(fā)現(xiàn)，利用拮抗真菌木霉可加速土壤中病殘?bào)w上越冬病菌的死亡。日本、以色列等國利用太陽能加熱土壤殺滅病菌，并結(jié)合增施有機(jī)物的綜合防治方法，效果較好，并且得到快速推廣。曹群等將生防菌劑與腐熟有機(jī)肥按比例混合制成生物有機(jī)肥，發(fā)現(xiàn)生物有機(jī)肥可以降低枯萎病的發(fā)生率，調(diào)節(jié)微生物菌落結(jié)構(gòu)、改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況。

2.2 生物防治

生物防治法是利用一些有益生物產(chǎn)生的對病原菌寄生有害的物質(zhì)、通過競爭營養(yǎng)與空間等途徑，減少病原菌數(shù)量，從而減少枯萎病發(fā)生的一種有效防治方法。目前應(yīng)用較多的拮抗菌有假單胞菌株、放線菌、蠟質(zhì)芽孢桿菌、枯草芽抱桿菌、內(nèi)生細(xì)菌、哈茨木霉等。劉陽華等研究發(fā)現(xiàn)，拮抗真菌對病殘?bào)w上越冬的苦瓜枯萎病菌的生活力產(chǎn)生影響，木霉可加速土壤中病殘?bào)w上越冬枯萎病菌的死亡。劉蕓等發(fā)現(xiàn)，灰黃霉素對苦瓜枯萎病菌有良好的抑制作用，可使菌絲變稀疏、膨大、扭曲。對西瓜枯萎病侵染的連作菜地施用芽抱桿菌制成的生物有機(jī)肥后，枯萎病菌從8.65x 104Cfug‘下降到9.41×10³cfu·g^-1、胡云廣等分離得到的地衣芽抱桿菌BS-3，產(chǎn)生的抑真菌素具有較廣的抗菌譜，對苦瓜枯萎病菌有較好的抗菌效果。陳成等報(bào)道解淀粉芽抱桿菌對苦瓜枯萎病菌有良好的抑制作用。

中國己開發(fā)的井岡霉素、放線菌酮與慶豐霉素等農(nóng)用抗生素對某些植物真菌性病害顯示出良好的防治效果，在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。也有報(bào)道表明，拮抗菌與成熟堆肥混合使用時(shí)的防效比單一拮抗菌的效果好。梁銀等發(fā)現(xiàn)，施用放線菌CT205對黃瓜枯萎病防治效果為51.85%，放線菌CT205菌液和有機(jī)肥復(fù)合制成生物有機(jī)肥，防治效果達(dá)81.85%。目前，農(nóng)用抗生素的應(yīng)用在其他瓜類作物如黃瓜、西瓜上較多，直接針對苦瓜的很少。

3 展望

枯萎病對苦瓜生產(chǎn)造成了嚴(yán)重危害，目前，枯萎病病原菌抗性規(guī)律尚不清楚，苦瓜全基因組測序尚未完成，己成為抗病品種選育的一大難題。生物防治因無公害等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注和開發(fā)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中針對苦瓜枯萎病這類土傳真菌病害的防治需要各地在實(shí)際應(yīng)用中減少化學(xué)藥劑使用，因地制宜調(diào)整生物防治方案，比如利用合理輪作、化感作用減輕枯萎病的危害，選擇生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng)的生防菌與有機(jī)肥復(fù)配，可以在防治枯萎病的同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]SUN SK，HUANG J W.A new Fusarium wilt of bitter gourd inTaiwan[J].Plant Disease，1983，67（2）：226-227.

[2]朱天圣，戚佩坤.苦瓜枯萎病病原菌研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，19（4）：14-18.

[3]饒雪琴，李人柯.苦瓜枯萎病菌濾液鑒定苗期抗病性的初步探討[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，21（3）：367-369.

[4]張中義，冷懷瓊，張志銘，等.植物病原菌學(xué)[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1986：123-140.

[5]陳振東.苦瓜枯萎病菌的鑒定、遺傳多樣性及其與寄主互作差異蛋白研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2014.

[6]楊葉.苦瓜枯萎病病菌的分離與鑒定[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22（3）：354-357.

[7] KING B C，WAXMAN K D，NENNI N V，et al.Arsenal of plantcell wall degrading enzymes reflects host preference among plantpathogenic fungi[J].Biotechnology for Biofuels，2012，4（1）：4.

[8]BANI M，RISPAL N，EVIDENTE A，et al.Identification of the