番茄頸腐根腐病的發(fā)生及其防治研究進展

杜建峰 吳偉 張曉英 李洋 丁新華

（1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，泰安271018；2. 山東蓬勃生物科技有限公司，泰安 271018）

番茄頸腐根腐病是由尖孢鐮刀菌FORL（Fusarium oxysporumf. sp.radicis-lycopersici）造成的一種危害極大的番茄土傳病害［1-2］，給番茄生產(chǎn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失［3-4］。Sato于1974年在日本首次報道了番茄頸腐根腐病［5］，之后在美國、加拿大和以色列等30多個國家都發(fā)現(xiàn)了番茄頸腐根腐病。我國發(fā)現(xiàn)番茄頸腐根腐病較晚，耿麗華等［6］于2007年首次在北京郊區(qū)大棚內(nèi)發(fā)現(xiàn)番茄頸腐根腐?。?］。番茄頸腐根腐病發(fā)病初期，番茄幼苗主要表現(xiàn)為番茄根部和基部變成褐色和腐爛，成熟葉片變?yōu)辄S色，幼葉發(fā)生萎蔫現(xiàn)象；番茄大苗主要表現(xiàn)為番茄根部和莖基部褐色病斑出現(xiàn)，葉片發(fā)生黃化現(xiàn)象，莖部維管束變色通常不超過根莖交接部25 cm。番茄頸腐根腐病發(fā)病后期，番茄主要表現(xiàn)為根部發(fā)生腐爛，莖部發(fā)生萎蔫，導(dǎo)致植株發(fā)生倒伏現(xiàn)象［7-8］。山東省是我國重要的番茄種植區(qū)，由于連續(xù)種植番茄，導(dǎo)致尖孢鐮刀菌FORL在土壤中富集，進而爆發(fā)番茄頸腐根腐病，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，山東省壽光市設(shè)施種植番茄發(fā)病率在80%，致死率在30%左右［6，9］。目前，番茄頸腐根腐病在我國山東、黑龍江、河北和北京等地均有發(fā)生，已成為危害番茄生產(chǎn)的主要土傳病害之一，給我國番茄生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。目前國內(nèi)對于番茄頸腐根腐病的研究主要在化學(xué)防治和作物育種領(lǐng)域［10］，在生物防治和農(nóng)業(yè)防治研究較少。結(jié)合國內(nèi)外的研究，本文綜述了番茄頸腐根腐病的研究進展，以期為我國番茄頸腐根腐病防治提供有益的借鑒。

1 番茄頸腐根腐病病原菌和發(fā)病規(guī)律

1.1 番茄頸腐根腐病病原菌形態(tài)學(xué)鑒定與分子檢測

番茄頸腐根腐病病原菌是尖孢鐮刀菌FORL，一般為白色或粉紅色，最適生長溫度和pH分別為25℃和8［11］，尖孢鐮刀菌FORL會產(chǎn)生3種孢子（大分子孢子、小分子孢子及厚坦孢子）；小分生孢子可以進行番茄頸腐根腐病的傳播，其形態(tài)為長橢圓形，一般無橫隔；大分子孢子形態(tài)為鐮刀形，一般有3個隔膜；厚坦孢子一般為頂生或間生，少數(shù)為串生或?qū)ι?，抗逆性強?］。尖孢鐮刀菌FORL可以侵染茄子、番茄等多種作物［6］。

尖孢鐮刀菌是一類既可侵染植物又可在土壤內(nèi)生存的兼性寄生真菌。尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）寄主范圍廣泛，可引起瓜類、茄科、香蕉、棉、豆科及花卉等100多種植物枯萎病的發(fā)生。為了實現(xiàn)對疾病的有效管理，利用分子標(biāo)記檢測技術(shù)來進行病原物種水平的識別是非?？扇〉模?2］。Hirano等［13］研究表明以致病類型的尖孢鐮刀菌的基因組DNA為材料，利用PCR擴增技術(shù)和sprl引物，僅尖孢鐮刀菌FORL能擴增出了947 bp片段大小的pgx4基因。利用此方法可有效鑒別尖孢鐮刀菌FORL與其他致病型尖孢鐮刀菌。

1.2 番茄頸腐根腐病發(fā)病規(guī)律

番茄頸腐根腐病病原菌主要通過土壤傳播［14］，也可以通過患病植物的患病部分如根、莖接觸傳播，還可以通過患病的種子或堆肥進一步傳播［14］。番茄頸腐根腐病在低溫、濕度較高的條件下發(fā)病率較高，其最適發(fā)病土壤溫度為18℃［15］。病原菌通過植株傷口或自然孔口侵入，進而危害植物根和莖，讓根部發(fā)生腐爛，莖部發(fā)生萎蔫，危害植株的生長。番茄頸腐根腐病病原菌侵染周期較長，一般在番茄盛果期發(fā)病。如果植物幼苗期感染，則在開花期發(fā)病。番茄頸腐根腐病一旦發(fā)病，則難以用藥劑進行防治，最好的方式是提前預(yù)防。

1.3 番茄頸腐根腐病與番茄枯萎病的區(qū)別

番茄頸腐根腐病與番茄枯萎病的病原菌均為尖孢鐮刀菌，都能導(dǎo)致番茄植株萎蔫，但是在癥狀、最適宜土壤溫度等方面還是有很大的不同：番茄枯萎病原菌主要危害植物維管束導(dǎo)致番茄植株萎蔫，最適宜發(fā)病土壤溫度為28℃［16］，只危害番茄一種作物［17］；而番茄頸腐根腐病病原菌主要造成莖基部和根部褐變腐爛，莖部維管束變色通常不超過地面25 cm，最適宜發(fā)病土壤溫度為18℃，一般在冬春大棚低溫發(fā)病，可以危害番茄、茄子等多種作物［17-18］。

2 番茄頸腐根腐病的防治

2.1 化學(xué)防治

目前，化學(xué)防治是番茄作物土傳病害防治中最主要的措施。國外防治番茄根腐莖腐病的化學(xué)類合成藥劑主要有消毒劑、殺菌劑、熏蒸劑、土壤厭氧消毒劑及化學(xué)誘抗劑。其中消毒劑主要是殺死基質(zhì)、載體、種子等表面病原菌，降低病害發(fā)生的化學(xué)藥劑。防治番茄頸腐根腐病的消毒劑主要有過氧乙酸、過氧化氫、乙酸、二甲基烷基芐基氯化銨、聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽等，研究表明：過氧化氫、過氧乙酸、過氧化氫、乙酸聯(lián)合使用對培養(yǎng)載體巖棉板消毒，可以降低植株死亡率66.7%；二甲基烷基芐基氯化銨和聚六亞甲基雙胍鹽聯(lián)合使用對培養(yǎng)載體巖棉板消毒可以降低植株死亡率為58.3%；兩種處理均增加了番茄產(chǎn)量［19］。防治番茄頸腐根腐病的殺菌劑主要有苯甲基和惡唑；研究表明，用0.11 g ai/L劑量的苯甲基可以降低番茄頸腐根腐病發(fā)病率50%-90%［20］，用0.8 mg/mL劑量的惡唑可以降低番茄頸腐根腐病發(fā)病率45%［21］。長期使用化學(xué)農(nóng)藥容易產(chǎn)生抗藥性，在病原菌產(chǎn)生抗藥性后，一般可以使用土壤熏蒸劑來防治土傳病害；防治番茄頸腐根腐病的熏蒸劑主要有1，3-二氯丙烯、三氯硝基甲烷（氯化苦）、疊氮化鈉及異硫氰酸甲酯。研究表明，1，3-二氯丙烯和三氯硝基甲烷（氯化苦）（比例為81∶17）按照200-327 L/ha用量可以同時有效殺滅番茄頸腐根腐病病情程度高和低的土壤中病原菌［22］；1，3-二氯丙烯和氯化苦（比例為63∶34）按照 900-1 200 mg/L用量采用滴灌方式施藥可以有效殺滅番茄頸腐根腐病病情程度低的土壤中病原菌［23］；氯化苦與異硫氰酸甲酯按照935 L/ha用量采用噴灑方式可以有效可以同時有效殺滅番茄頸腐根腐病病情程度高和低的土壤中病原菌［9］；疊氮化鈉以112 kg ai/ha滴灌的方式也可以有效殺滅番茄頸腐根腐病病情程度低的土壤中病原菌。土壤厭氧消毒劑是指應(yīng)用包括有機物和其他不穩(wěn)定的碳混施在土壤中，接著灌溉，將聚乙烯地膜覆蓋在土壤表面來創(chuàng)造微生物驅(qū)動的厭氧土壤來抑制土壤中病原菌和害蟲。日本科研工作者用1%乙醇作為碳源并用地膜創(chuàng)造厭氧環(huán)境可以防治番茄頸腐根腐病［24］。美國科研工作者將多種作物覆蓋在地面，利用地膜創(chuàng)造厭氧環(huán)境可以降低土壤中番茄根腐病病原菌的數(shù)量［25］。目前利用土壤厭氧消毒劑來防治番茄頸腐根腐病的研究較少。化學(xué)誘抗劑是指可以激發(fā)植物本身潛在的防御系統(tǒng)的化學(xué)類合成物質(zhì)，目前防治番茄頸腐根腐病的化學(xué)誘抗劑是苯并噻二唑、苯甲酰-S-甲基等。研究表明，苯并噻二唑可以作為葉面噴霧劑應(yīng)用于番茄植株，并對提高對番茄頸腐根腐病抗性的潛力［26］；根際細(xì)菌和苯甲酰-S-甲基聯(lián)合使用可以降低番茄頸腐根腐病發(fā)病率10%［21］。

國內(nèi)科研工作者在利用化學(xué)類合成藥物防治番茄頸腐根腐病領(lǐng)域已取得一定進展。國內(nèi)防治番茄根腐莖腐病的化學(xué)類合成藥劑主要以殺菌劑和消毒劑為主。防治番茄根腐莖腐病的殺菌劑主要有吡唑醚菌酯、丙環(huán)唑、戊唑醇、多菌靈、氟菌唑、及咪鮮胺等。其中吡唑醚菌酯主要通過阻礙病原菌能量合成和阻礙孢子萌發(fā)來防治番茄頸腐根腐病，并且吡唑醚菌酯對番茄生長沒有影響；丙環(huán)唑與戊唑醇主要通過阻礙細(xì)胞膜等重要組分的合成來防治番茄頸腐根腐病，大劑量使用可能會影響番茄生長［27-28］，以及研究了吡唑醚菌酯不同劑型和施藥方式對防治番茄頸腐根腐病的影響［29］；多菌靈、咪鮮胺對番茄頸腐根腐病菌菌絲的抑制作用最好，氟菌唑的田間藥效較好［17］。防治番茄根腐莖腐病的消毒劑主要有反式-2-辛烯醛、反式-2-己稀、反式-2-庚烯醛等，研究表明，利用25mg/L及其以上濃度的反式-2-辛烯醛、反式-2-己稀熏蒸3 d可以完全消除土壤中番茄頸腐根腐病病原菌［17］。

2.2 生物防治

經(jīng)過多年的研究，國外科研工作者已經(jīng)挖掘出了很多防治番茄頸腐根腐病生物資源并且研發(fā)了一系列商業(yè)的生物制劑［30］。目前防治番茄頸腐根腐病的微生物資源主要有細(xì)菌和真菌。其中真菌主要有尖孢鐮刀菌、哈茨木霉、曲霉、青霉菌等，Kavroulakis等［31］報道了尖孢鐮刀菌（Fs-K）可以防治番茄頸腐根腐病發(fā)生較輕的情況，并且可以誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性，防治番茄頸腐根腐病效果是78%；對于哈茨木霉防治番茄頸腐根腐病的研究較多，Sivan等首次發(fā)現(xiàn)哈茨木霉可以防治輕度番茄頸腐根腐病，防治效果為30%-80%［32］；El-mohamedy等［33］研究表明哈茨木霉可以通過苯酚和幾丁質(zhì)酶的積累來防治重度番茄頸腐根腐病，其防治效果為24%；另外Suleiman 等［34］發(fā)現(xiàn)了哈茨木霉分離株SP-3和SP-1對尖孢鐮刀菌 FORL的抑制作用較強，可用于尖孢鐮刀菌 FORL的生物防治。Ahlem［35］報道了具有幾丁質(zhì)酶、蛋白水解酶和淀粉酶活性的Fusariumsp. I6（MG835371）能防治番茄頸腐根腐病，并且首次報道了Withania somnifera抑制番茄頸腐根腐病和促進番茄生長的潛力。防治番茄頸腐根腐病的細(xì)菌有綠假單胞菌、解淀粉芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌、根瘤菌等，Thomas等［36］報道了綠假單胞菌PCL1391可以產(chǎn)生吩嗪-1-羧酰胺來防治番茄頸腐根腐病，Datnoff等［37］報道了根瘤菌可以用于發(fā)番茄頸腐根腐病嚴(yán)重的情況，防治效果為16%-53%，Santos等［38］報道了嗜酸枝芽孢桿菌作為潛在防治番茄頸腐根腐病的生物制劑。另外，植物提取物可以防治土傳病害，Zhang等［39］報道了韭菜提取物通過影響孢子營養(yǎng)代謝，抑制孢子萌發(fā)。Kouassi等［40］報道了欖仁樹種的莖皮可以作為控制鐮刀菌病害的抗真菌化合物和人類醫(yī)療保健的天然抗氧化劑物質(zhì)的來源。

2.3 物理防治

防治番茄頸腐根腐病害的物理方法主要有加熱消毒法、循環(huán)灌溉消毒法等。加熱消毒法主要利用高溫蒸汽消毒法、太陽能高溫消毒法等，但是高溫蒸汽消毒法防治番茄頸腐根腐病防治效果不穩(wěn)定。Rowe等［41］利用高溫蒸汽消毒法雖然能防治溫室內(nèi)土壤里的番茄頸腐根腐病病原菌，但是不能防治空氣中病原菌，導(dǎo)致防治效果不穩(wěn)定，同時Mcgovern［42］報道了利用高溫蒸汽除菌法可以將聚苯乙烯泡沫塑料移植盤里的病原菌可以降低到無法檢測的水平。太陽能高溫消毒法主要利用薄膜和聚乙烯薄膜，如Chellemi等［43］報道了使用透明的薄膜能夠較好的降低番茄頸腐根腐病病原菌數(shù)量，而在意大利溫室進行的試驗表明，使用40 mm厚、低密度聚乙烯薄膜可以有效防治番茄頸腐根腐?。?3］，并且Lombardo等［44］研究表明利用日光高溫滅菌法增加產(chǎn)量高于利用氯化苦與1，3-二氯丙烯熏蒸進行土壤熏蒸；日光高溫滅菌法和熏蒸劑（Basamid）聯(lián)合使用可以更有效防治番茄頸腐根腐?。?5］。循環(huán)灌溉消毒法主要是利用紫外線等手段對灌溉用水和營養(yǎng)液消毒的一種技術(shù)。Jamart等［46］研究表明150 mJ/cm-2劑量的紫外線消除了水中尖孢鐮刀菌 FORL的分生孢子；Park等［47］利用在水培條件下，利用介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體滅活番茄頸腐根腐病菌。

2.4 農(nóng)業(yè)防治

目前防治番茄頸腐根腐病有效的農(nóng)業(yè)耕作措施主要有改善土壤養(yǎng)分、輪作及清潔農(nóng)業(yè)用具和水源。土壤養(yǎng)分可以影響植物營養(yǎng)，植物的營養(yǎng)狀態(tài)可以影響它們對疾病的易感性。Duffy等［48］研究表明，番茄頸腐根腐病發(fā)病情況受銨態(tài)氮、NaH2PO4·H2O、Fe-EDDHA、MnSO4、MoO3、ZnSO4·7H2O的含量的影響，以及Huang等［49］研究表明偏硅酸鈉的土壤應(yīng)用顯著減輕番茄頸腐根腐病癥狀以及根系硅含量的增加。因此，避免使用氨氮肥料及將土壤pH值保持在6-7可以控制番茄頸腐根腐病的發(fā)生。輪作是防治土傳病害的重要組成部分，主要通過種植不被病原菌寄生的作物來減少土壤中病原菌數(shù)量，但是尖孢鐮刀菌FORL在沒有寄主的情況下可以存活時間較長，導(dǎo)致植物輪作對于番茄頸腐根腐病的防治效果一直不理想。清潔農(nóng)業(yè)用具和水源也是防治番茄頸腐根腐病比較有效的方法，清潔用具和水源主要通過對農(nóng)業(yè)耕作用具和水源進行徹底消毒，殺滅尖刀鐮刀菌FORL，切斷傳染源，達(dá)到預(yù)防番茄頸腐根腐病目的。

2.5 作物育種

培育抗番茄頸腐根腐病的番茄品種是一種防治番茄頸腐根腐病有效的、安全的方式。Vakalounakis等［50］通過野生番茄挖掘出了9號染色體上的一個顯性基因Frl具有抗莖腐根腐病的能力，并通過該抗性基因培育出了抗頸腐根腐病的番茄品種。Fazio等［51］利用RAPD等技術(shù)挖掘出來3個與Frl連鎖的RAPD標(biāo)記（UBC#194、116、655），為今后的抗頸腐根腐病Frl基因家族抗性基因挖掘工作奠定了基礎(chǔ)，Colak-Ates等［52］利用已有的FORL和TYLCV分子標(biāo)記，對418個具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗非生物脅迫特性的番茄基因型進行了研究，并且已培育出Trebus、Komeett、Merlice等多個品種，這些品種對番茄頸腐根腐病均有一定抗性。經(jīng)過多年的科學(xué)研究，我國科研工作者也選育出了“精品紅美女”、“花繡球”、“元明粉玉女”、“紅色櫻桃”等多個優(yōu)良的抗性品種［53-55］。

3 展望

番茄頸腐根腐病是番茄最嚴(yán)重的土傳病害之一，給番茄生產(chǎn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此研究如何高效的防治番茄頸腐根腐病具有重要的經(jīng)濟、生態(tài)及社會意義。利用抗病品種是防治番茄頸腐根腐病最經(jīng)濟有效的措施，但我國通過抗病育種培育的抗番茄頸腐根腐病的品種較少，分子標(biāo)記育種還只處于試驗階段，鑒定和克隆高效抗番茄頸腐根腐病的基因是抗病育種的關(guān)鍵。利用高溫日光消毒法雖然無法有效消除空氣中的病原菌，但對于消滅土壤病原數(shù)量具有顯著作用，是一種有效的預(yù)防手段。農(nóng)業(yè)防治和生物防治符合社會可持續(xù)發(fā)展的要求，但是防治重度番茄頸腐根腐病情況時效果不顯著，需要加大力度進一步研究清楚病害發(fā)生和流行的原因，并結(jié)合微生物組學(xué)、宏基因組測序等方法鑒定能夠抑制病原發(fā)病的功能微生物菌群。化學(xué)防治是我國防治番茄頸腐根腐病使用較多的防治策略，但是從實踐效果來看番茄頸腐根腐病一旦爆發(fā)，化學(xué)防治往往效果有限，需要在病害爆發(fā)前或初期提前進行防治。

鑒于番茄頸腐根腐病的發(fā)病特點，可使用多種手段聯(lián)合使用防治病害的發(fā)生。例如，種植抗番茄頸腐根腐病的番茄品種；使用健康的土壤或者通過高溫日光消毒等方法對土壤消毒，多使用生物有機肥，避免使用氨氮肥料及將土壤pH值保持在6-7，及時清理番茄病株，使用能夠在低溫繁衍的微生物菌劑抑制病原菌種群的爆發(fā)；種植期使用植物免疫誘抗劑ZNC、超敏蛋白和氨基寡糖等提高植株免疫力和促進根系發(fā)育，若在發(fā)病期可采取化學(xué)藥劑和生物制劑聯(lián)合防治番茄頸腐根腐病等。

目前國內(nèi)防治番茄頸腐根腐病的產(chǎn)品主要是化學(xué)藥劑，產(chǎn)品較單一。因此，研發(fā)綠色、環(huán)保的防治番茄頸腐根腐病產(chǎn)品符合可持續(xù)社會發(fā)展的要求，是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保障。通過研究開發(fā)微生物源和植物源殺菌劑和誘抗劑，使用納米微囊技術(shù)提高藥劑作用效果，結(jié)合作物育種、農(nóng)業(yè)防治和生物防治等多種方法，達(dá)到高效、環(huán)境友好和可持續(xù)的綜合治理是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。