蕓薹屬蔬菜霜霉病研究概況及進展

高天一，任錫亮，孟秋峰，王潔，黃蕓萍

（浙江寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院，315040）

1 蕓薹屬蔬菜霜霉病的發(fā)生與為害

蕓薹屬蔬菜是我國主要的栽培蔬菜之一，主要包括大白菜、青菜、甘藍、芥菜等，霜霉病是全世界范圍內(nèi)嚴重威脅蕓薹屬蔬菜生產(chǎn)的一種重要真菌性病害，1796年霜霉病首次在芥菜上發(fā)現(xiàn)，并逐漸在世界范圍內(nèi)傳播至其他蕓薹屬蔬菜。目前霜霉病在我國各地區(qū)均有發(fā)生，嚴重時發(fā)病率可達到80%～90%，造成的產(chǎn)量損失可達20%～60%[1]，給我國蔬菜產(chǎn)業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失，成為限制我國蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一[2]。

蕓薹屬霜霉病菌的分類地位隨著人們對病原菌研究的逐步深入而發(fā)生變化。1796年P(guān)ersoon首次將十字花科霜霉病病原菌定名為寄生葡萄孢（Botrytis parasitica），1849 年 Fries將霜霉病病原菌更名為寄生霜霉[Peronospora parasitica（Pers.） Fr.][3]，2002年，Constantinescu等[4]通過對病原菌的基因序列分析研究，將霜霉病病菌再次更名為寄生無色霜霉（Hyaloperonospora parasitica），并確定其分類地位為卵菌門霜霉目霜霉科無色霜霉屬，該分類地位及命名一直沿用至今。

霜霉病最易在每年的春秋季發(fā)生，適宜發(fā)病溫度為16～20℃，寒冷潮濕、連續(xù)陰雨低溫的天氣利于發(fā)生。當空氣環(huán)境濕度大時，葉片病斑背部會形成白色或灰色霉層；幼苗期和成株期均可發(fā)生霜霉病，包括子葉、真葉、花瓣和種莢等器官都能受到病原菌侵染，幼苗期是霜霉病最主要的為害時期；葉片被侵染后在葉背首先出現(xiàn)微小的黃色斑點，并隨著病害的發(fā)展逐漸擴展為不規(guī)則的黃色病斑，嚴重時呈現(xiàn)黃褐色，導致植株品質(zhì)和產(chǎn)量的下降；花期發(fā)生霜霉病時，花瓣干癟并變?yōu)榫G色，花梗出現(xiàn)“龍頭病”的癥狀，當環(huán)境濕度大時病斑部位可出現(xiàn)白色霉層；種莢發(fā)病后可出現(xiàn)黑色點狀病斑，種莢枯癟，無法結(jié)實。霜霉病的發(fā)生還可引起植株葉片生理水平降低，導致植株對其他病害抵抗能力下降，間接引發(fā)病毒病等其他病害[5，6]。

2 蕓薹屬霜霉病的侵染循環(huán)

霜霉菌能夠以卵孢子的形式在種子、土壤和病殘體等中進行越冬休眠，卵孢子休眠時間一般為2～3月，并于翌年萌發(fā)后成為霜霉病發(fā)生的侵染源。帶菌種子播種后，卵孢子在適宜的環(huán)境下萌發(fā)形成孢子囊，可隨著種子的萌發(fā)侵染幼苗[7，8]。在田間，霜霉菌能夠伴隨氣流和雨水傳播到鄰近的健康植株上，通過植株表皮組織、自然孔口或傷口侵入植株健康組織，導致病害發(fā)生[6，9]。霜霉病潛伏期短，在環(huán)境條件適宜和常年連作的區(qū)域極易出現(xiàn)大規(guī)模的流行暴發(fā)。

十字花科霜霉病病原菌分為蕓薹屬?；?、蘿卜屬專化型和薺菜屬?；?個不同的寄主專化型，其中侵染蕓薹屬蔬菜的霜霉菌主要為芥菜屬專化型和蕓薹屬?；汀＝娌藢賹；退咕荒芮秩窘娌俗魑?，不能侵染其他十字花科植物。蕓薹屬?；痛嬖谏硇》N分化的情況，分為甘藍型、芥菜型和白菜型3個生理小種，甘藍型生理小種主要侵染甘藍、青菜花和花椰菜，對其他蕓薹屬蔬菜侵染能力較弱；芥菜型生理小種主要可以侵染芥菜，對甘藍和白菜等蕓薹屬蔬菜侵染力較弱；白菜型生理小種主要侵染大白菜、小白菜、芥菜、蕪菁等，對甘藍侵染能力弱[2，10]。

3 蕓薹屬蔬菜霜霉菌保存方式

由于霜霉病病原菌為活體營養(yǎng)型真菌，具有極強的寄主?；裕壳吧袩o法在人工合成的培養(yǎng)基上進行離體培養(yǎng)，因此關(guān)于霜霉病菌的保存方法也是現(xiàn)有研究的重點和難點。目前最常用的霜霉菌保存方法是活體植株葉片接種保存，即將植株病斑部位的霜霉菌孢子洗下，通過不斷接種新鮮植株葉片進行活體保存[11]。除此之外還有葉片冷凍保存的方法，楊麗娟等[12]通過比較離體子葉冷凍法、離體葉片冷凍法和10%二甲基亞砜+5%脫脂乳冷凍法3種保藏霜霉病菌的方法，發(fā)現(xiàn)離體子葉冷凍法適用于寄生霜霉病菌的保藏，冷凍保藏12個月后病菌孢子囊仍可保持較高的萌發(fā)率。更多霜霉菌保存方法還在進一步的研究和探索中。

4 蕓薹屬蔬菜霜霉病防治措施

及時有效地防治霜霉病對蕓薹屬蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大，目前防控霜霉病主要采用以下幾種措施。

4.1 選育抗病品種

選用抗病品種是防治霜霉病最有效的方式，抗病品種具有對病害防治的穩(wěn)定性和特異性。不同品種對霜霉病的抗性具有顯著差異，目前國內(nèi)已選育出了一些對霜霉病抗性優(yōu)良的蕓薹屬蔬菜育種材料。李穎等[13]從260份大白菜材料中篩選出對霜霉病抗病性好的自交系17份、組合系12個。同時一些商業(yè)品種，例如大白菜品種晉菜3號、中白76號、北京新5號、天正秋白2號、天正秋白5號、太原二青等，小白菜品種夏綠2號、京冠1號、京冠3號、抗熱 605、華綠四號等，芥菜品種牛勒巴芥菜、寬葉青1號等，甘藍品種中甘11號、報春等，都對霜霉病有比較好的抗性[6，14～17]。

4.2 農(nóng)業(yè)措施管理

霜霉病田間的發(fā)生與栽培管理方式密切相關(guān)，科學的農(nóng)業(yè)管理措施可以有效降低田間霜霉病的發(fā)生率。栽培過程中，應(yīng)注意適時播種，播種期不宜過早。種植時應(yīng)注意合理密植，選擇高壟地塊進行栽培，種植地塊應(yīng)排水良好，防止由于積水導致的高濕度環(huán)境引發(fā)病害。栽培時應(yīng)密切注意水肥管理，保持土壤疏松，施足底肥，少施氮肥，多施磷、鉀肥，并進行輪作倒茬。在種植時應(yīng)注意播種間距，間苗不宜過晚，留苗密度要小。當田間發(fā)現(xiàn)病株時應(yīng)及時清除病葉，銷毀焚燒和深耕掩埋，防止病殘體成為侵染源導致霜霉病再侵染情況的發(fā)生。

4.3 化學藥劑防治

目前常用的霜霉病防治方式是使用化學試劑，對霜霉病有效的殺菌劑有很多種，包括滅克錳鋅（氟嗎·錳鋅）、百菌清、甲霜靈、烯肟菌酯、普力克（霜霉威）等，化學藥劑的使用方法可分為種子消毒處理和田間藥劑噴施，種子處理通常是在播前以種子質(zhì)量0.4%的25%甲霜靈可濕性粉劑或75%百菌清可濕性粉劑拌種[16，18]。藥劑噴施處理應(yīng)在田間霜霉病發(fā)生初期進行，施藥過程中應(yīng)注意噴施均勻，避免在陰雨天氣施藥，一般每隔7～10 d施用1次，連續(xù)2～3次即可起到防治效果，同時應(yīng)注意不同藥劑的交叉施用，防止病菌對單一藥劑產(chǎn)生抗藥性，影響防治效果[9，15]。施用過程中應(yīng)注意農(nóng)藥使用劑量，避免高濃度農(nóng)藥產(chǎn)生藥害。雖然采用化學藥劑對霜霉病防治效果明顯，但化學藥劑存在毒性強、對環(huán)境污染大的缺點，長期施用還會導致病菌產(chǎn)生抗藥性和生理小種變異，因此化學防治方式應(yīng)受到嚴格監(jiān)控。

4.4 生物防治

生物防治方法由于其對環(huán)境友好的特性而逐漸開始受到人們的重視，目前對霜霉病的生防研究也取得了一定的進展。劉繼紅[19]利用從土壤中篩選出的5株生防鏈霉菌對白菜霜霉病防治效果進行測定，發(fā)現(xiàn)其對白菜霜霉病具有較好的防治效果。洪海林等[20]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌水分散粒劑對田間白菜霜霉病具有良好的防效，防治效果最高可達到88.6%。馬華升等[21]研究發(fā)現(xiàn)，木霉誘變菌株HZ0510制劑可以有效防治田間霜霉病的發(fā)生，防治效果可達到77.5%，同時還能夠提高白菜產(chǎn)量。姚文飛等[22]利用懸滴法進行試驗，發(fā)現(xiàn)植物乳油對白菜霜霉病孢子萌發(fā)具有顯著的抑制作用。生物防治具有對環(huán)境友好、不會使病蟲害產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)勢，但目前在田間的應(yīng)用還有一定的難度，存在例如生防菌種類少、田間防治效果不穩(wěn)定等問題，更多關(guān)于霜霉病生防菌株的研究目前還在進一步的探索中。

5 寄主抗性反應(yīng)機制和抗性遺傳規(guī)律

霜霉病菌生理小種分化很多，不同生理小種的霜霉病菌侵染后，寄主防衛(wèi)信號途徑中相關(guān)基因的表達存在顯著的差異，因此，目前推測蕓薹屬蔬菜對霜霉病的抗性可能存在多種不同機制，包括激活植物體某些信號通路途徑、激活抗性基因表達和抗逆相關(guān)酶活提升等?？共∑贩N與病菌互作后，寄主能夠依賴R基因激活自身水楊酸信號途徑相關(guān)基因表達，產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，阻止霜霉病菌的進一步侵染，而茉莉酸和乙烯信號介導的基礎(chǔ)抗性途徑也會對防御霜霉病侵染起到一定的作用[23]。在大白菜與霜霉病菌的互作中，幾丁質(zhì)酶基因和β-1，3葡聚糖酶基因在大白菜對霜霉病的免疫反應(yīng)起到重要的作用，同時霜霉病菌的侵染可誘導大白菜2種α-微管蛋白基因表達，并且同感病品種相比，抗病品種葉片細胞微管結(jié)構(gòu)更加完整[24，25]。冷月強[26]通過比較白菜霜霉病抗病品種與感病品種間與抗性反應(yīng)相關(guān)酶活的差異，發(fā)現(xiàn)在霜霉菌侵染后，與感病品種相比，抗病品種的POD、PPO等酶活性顯著升高，申姍娜[27]研究發(fā)現(xiàn)，抗病品種葉片的葉綠素和木質(zhì)素含量顯著高于感病品種,而可溶性糖的含量顯著低于感病品種。Xiao等[28]通過比較小白菜抗病品種與感病品種間基因表達模式，發(fā)現(xiàn)抗病品種中與抗性通路相關(guān)的基因表達量顯著高于感病品種。Li等[29]對大白菜基因組全轉(zhuǎn)錄組手段分析，發(fā)現(xiàn)與感病品種相比，抗病品種有68個基因上調(diào)表達，這些基因與病原菌寄主互作通路的抗病反應(yīng)密切相關(guān)，并涉及到轉(zhuǎn)錄因子、蛋白合成、代謝通路、細胞壁形成等許多方面。王彥華等[30]用霜霉病菌接種蘇州青白菜抗病自交系，其寄主抗性表達結(jié)果表明，BCWRKY1是對霜霉病菌早期應(yīng)答的基因，在寄主抗病信號轉(zhuǎn)導中具有重要的作用。

蕓薹屬蔬菜對霜霉病的遺傳抗性機制十分復雜。目前包括單顯性基因控制[31～34]、單隱性基因控

制[35]、雙顯性基因控制[36]、雙隱性基因控制[37]的霜霉病抗性遺傳方式均有報道。蕓薹屬蔬菜對霜霉病的抗性可能受到主效基因和微效多基因共同調(diào)控，不同作物的不同品種對霜霉病的抗性遺傳規(guī)律均有所不同[32，38]。因此目前對霜霉病的抗性遺傳規(guī)律尚不明確。并且植株在成株期和苗期等不同生育期對霜霉病的抗性機制也不同，Monteiro等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在不同生育期的甘藍，植物成株期對霜霉病的抗性由單顯性基因調(diào)控，而幼苗期的抗性則有由2個顯性基因調(diào)控。

6 霜霉病分子標記

隨著分子生物學的快速發(fā)展，采用分子標記技術(shù)篩選霜霉病的抗病材料已經(jīng)逐漸受到科學研究者的關(guān)注。目前在蕓薹屬霜霉病分子標記的研究方面取得了一定的進展，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些與霜霉病抗性相關(guān)的分子連鎖標記，已經(jīng)應(yīng)用的分子標記技術(shù)包括 AFLP、RAPD、SSR、ISSR 等。 Farinhσ 等[39]通過AFLP、RAPD和ISSR等技術(shù)，篩選出2個與霜霉病緊密連鎖的分子標記OPK17-980和AT.CTA-133/134。王神云[2]發(fā)現(xiàn)，霜霉病抗性由單基因顯性控制，并擴增到一條與霜霉病抗性緊密連鎖片段BoRAAG/CTC113。冷月強[26]利用RAPD方法獲得一條與霜霉病基因緊密連鎖的多態(tài)性片段AY121238，遺傳距離為6.7 cM。邸青[10]研究表明，大白菜霜霉病抗性由單顯性基因控制，并通過SRAP標記的方法篩選出2個與霜霉病抗性基因連鎖的標記Me1E40和Me3E33。Kim等[40]利用RAPD方法在大白菜基因組中篩選到一條與霜霉病抗性緊密連鎖的片段BrRHP1。虞慧芳等[41]利用 SSR方法獲得了一個與大白菜抗霜霉病基因抗性緊密連鎖的標記 RPP13MK。只升華[42]利用3482個SLAF標簽和己公布的206個SSR標記和Indel標記組成1064個bins，最終構(gòu)建一個總長度為858.98 cM的高密度bin遺傳圖譜，檢測出6個與霜霉病相關(guān)的QTL。隨著霜霉病抗病新材料的不斷培育，更多蕓薹屬蔬菜霜霉病的分子標記正在開發(fā)中。

7 展望

霜霉病是蕓薹屬蔬菜生產(chǎn)上的重要病害，目前關(guān)于蕓薹屬蔬菜霜霉病的研究取得了一定的進展，但仍存在許多亟需解決的問題，特別是在抗病品種選育方面的研究還存在著諸多難點。其主要的原因因有以下幾個方面：①病菌無法進行離體培養(yǎng)，由于霜霉病菌為活體營養(yǎng)型真菌，目前為止還沒有探索出病菌離體培養(yǎng)的方式，因此對從傳統(tǒng)生物學角度研究霜霉病菌產(chǎn)生了很大的障礙，降低了霜霉病研究的效率；②霜霉病菌生理小種具有多樣性，不同生理小種間的致病力和寄主范圍具有一定程度的差異，并且在田間能夠不斷地進行分化變異，因此寄主對病原菌的抗性持續(xù)性較弱，病原菌小種的變異使得篩選出的抗性材料在短時間內(nèi)很容易喪失對霜霉病的抗性；③霜霉病抗性遺傳規(guī)律復雜，目前研究表明，霜霉病抗病遺傳規(guī)律受不同生理小種之間影響很大，不同寄主對霜霉病菌的抗病機制不同，抗性遺傳規(guī)律十分復雜，寄主與病原菌的互作關(guān)系尚未完全明確，給抗病品種的選育造成了很大的困難。

同時由于霜霉病在我國分布面積廣泛，而不同地區(qū)的栽培品種差異性很大，因此加快抗病品種的布局，推進病害綠色防控體系建立，是從源頭上預(yù)防蕓薹屬蔬菜霜霉病發(fā)生的根本方式。隨著分子生物學研究的不斷深入，利用基因組學在分子水平層面進行霜霉病菌的研究展現(xiàn)出巨大的潛力，白菜、小白菜、芥菜等蕓薹屬蔬菜全基因組序列的公布，為從基因?qū)用嫜芯克共∨c寄主的互作關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。霜霉病抗病相關(guān)分子標記的篩選，寄主對不同生理小種的互作關(guān)系和遺傳抗性機制，霜霉病抗病品種的選育等研究方向，都將是蕓薹屬蔬菜霜霉病未來研究的重點目標。