桃流膠病研究進展

葉正文，李雄偉，周京一，蘇明申，馬亞萍，王寧寧，杜紀紅，周慧娟

(1上海市農業(yè)科學院林木果樹研究所，上海201403；2南京農業(yè)大學園藝學院，南京210095；3 上海市農業(yè)技術推廣服務中心，上海201103)

桃樹是原產我國的薔薇科核果類果樹，適應性強，是栽培范圍最廣泛的果樹之一。桃流膠病是全球性病害，發(fā)病范圍極廣，在我國主要發(fā)生在長江以南的高溫高濕地區(qū)，美國、日本、土耳其、印度、埃及等也有報道，是影響我國及世界桃產業(yè)健康發(fā)展的重要阻礙因素。桃流膠病主要有侵染性真菌病害和非侵染性生理病害兩種，前者由子囊菌門葡萄座腔菌屬真菌侵染所致，后者與栽培環(huán)境、品種、栽培管理措施等因素相關，兩者很難區(qū)分。桃流膠病主要發(fā)生在樹體主干、主枝和側枝上，發(fā)病初期皮孔流出淡黃色透明膠體，膠體凝結后漸變成紅褐色，皮層及木質部發(fā)病部位凸起，逐漸腐爛變褐，樹勢衰弱，嚴重時整株枯死[1]。上海地區(qū)大部分桃園也有流膠病發(fā)生，管理粗放的果園發(fā)病率高達90%[2]。目前國內外研究者對于桃流膠病的研究主要集中在以下幾個方面(圖1)：(1)誘導桃流膠病的病原菌類型及侵染方式；(2)發(fā)病后生理生化變化；(3)防治措施；(4)植物生長物質對流膠病的影響[3]。而篩選抗性品種是解決流膠病最有效的方法[4]，我國是桃的原產國，種質資源豐富，但仍缺乏真正的流膠病抗性品種或種質資源，挖掘流膠病抗性相關基因，采用分子輔助育種技術選育流膠病免疫及高抗品種已經成為當前研究的重點和熱點。本文對桃流膠病的研究進展進行了系統的總結，重點分析目前存在的問題，并對未來基于分子遺傳技術選育抗性品種工作提出展望。

1 桃流膠病的癥狀及發(fā)生規(guī)律

桃樹非侵染性流膠病屬于生理性病害，常在雨季發(fā)病，主要見于三年生以上大樹，幼樹發(fā)病較輕，初期病部凸起，成泡狀，皮層下分泌黃色樹膠，后期樹皮開裂，流膠處樹皮變褐，皮層腐爛粗糙。隨著流膠量增加，樹體營養(yǎng)物質流失，樹勢衰弱，枝條或整株枯死。

侵染性流膠病主要是真菌性病害，危害主干、主枝、側枝和果實。病原菌從皮孔或傷口處入侵，一年生枝條以皮孔為中心產生小突起，分生孢子器附生在病斑表面，侵染當年不發(fā)病，但會借助雨水傳播。翌年5月突起部位開裂，病斑擴大，流出透明膠體，風干后形成褐色硬質膠塊。發(fā)病嚴重的部位反復流膠，皮層和木質部變褐壞死，形成潰瘍，死皮層散生小黑點，為分生孢子器[6]。我國南方地區(qū)桃流膠病的發(fā)生在一年內有兩個高峰期，一是5月到6月高溫高濕季節(jié)，其溫濕度均適宜病原菌生長繁殖，其次是8月到9月。美國佛羅里達地區(qū)則是在5月到7月，降水頻繁會使膠體大量滲出[5]。

2 侵染性桃流膠病的病原菌分離與鑒定

早在1970年美國佐治亞地區(qū)就發(fā)現了流膠病，隨后Weaver在1974年從流膠病桃樹上分離得到子囊菌門葡萄座腔菌屬病原菌Botryosphaeriadothidea，并指出其是美國佐治亞地區(qū)桃流膠病的主要致病因子[6]。Britton等[7]報道佐治亞地區(qū)桃流膠病的3種病原菌分別為B.dothidea，B.obtuse和B.rhodina，連續(xù)兩年調查各菌群的數量，指出夏季流膠病主要由B.dothidea侵染所致，冬季則主要由B.obtuse侵染所致，B.rhodina種群數量不大，但1月到4月呈增加趨勢。吳印青等[8]在上海市郊桃園也發(fā)現了桃流膠病，當時稱其為疣皮病，主要發(fā)生在一、二年生枝條上，通過研究其致病機理，指出引起流膠病的病原菌在有性階段產生子囊殼及子囊孢子，無性階段產生分生孢子器和分生孢子，為Physalospora persicae ABIKO et KITAJIMA。張勇等[9]分別在南京和山東桃園分離到了B.dothidea。Pusey[10]用B.dothidea接種桃樹一年生枝條，發(fā)現該菌導致69%的桃樹嚴重發(fā)病或死亡，而用B.obtusa和B.rhodina接種后則未產生病斑。Wang等[11]分離鑒定了來自湖北桃產區(qū)的18個菌株，發(fā)現湖北省桃流膠病菌主要為FusicoccumaesculiCorda(有性階段B.dothidea)、Diplodiaseriata(有性階段B.obtusa)和Lasiodiphdiatheobromae(有性階段B.rhodina)3種，其中Lasiodiphdiatheobromae致病力最強。劉禹麟[12]調查了中國臺灣的臺中、臺北兩個地區(qū)果園的病原菌種類，發(fā)現臺中地區(qū)分離菌株為B.dothidea，臺北地區(qū)分離菌株為Diplodiaseriata、Sphaeropsissapinea或B.obtusa。楊文[13]用10個菌株(JMB-122，XG-52，SZ-422，JMA-1112，TA-1，TA-44，JZ-7，CD-4，CD-13，CD-25)對‘春雪’一年生木質化新梢枝條進行侵染，發(fā)現菌株JMB-122致病力最強，而該菌株為B.rhodina，其余均為B.dothidea。Singh[14]分離到了印度曼尼普爾地區(qū)桃流膠病的病原菌，該病原菌為廣布擬盤多毛孢Pestalotiopsisdisseminata，會使該地區(qū)桃產量減產85%。綜上，目前引起桃流膠病的病原菌株主要為葡萄座腔菌屬真菌，其中B.dothidea為主要致病菌，該菌在PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)后菌落呈圓形，初期菌落白色，然后從接種點向外擴展，后漸變?yōu)榛野咨梁谏?，分子孢子萌發(fā)的最適宜溫度是25 ℃，6—8月收集的孢子數量最多[5]。

3 影響桃流膠病發(fā)生的因素

桃流膠病的發(fā)生不僅與病原菌侵染有關，還與品種、皮孔、枝齡及栽培管理條件等有關。

3.1 不同桃品種流膠病發(fā)病的遺傳因素

目前還未發(fā)現真正的流膠病抗性品種或種質資源，但不同桃品種及品種類群對流膠病的抗性存在顯著差異。早在1982年Daniell等[15]對美國地區(qū)種植的31個桃種質進行流膠病調查，發(fā)現僅‘Harbrite’品種高抗流膠病，‘Pekin’‘Redskin’‘White English’等品種為中抗，而‘Winblo’流膠最重。Okie等[16]調查了257份桃品種對病原菌的抗性，發(fā)現所有栽培種品種都感病，‘鷹嘴桃’抗性最強。趙密珍等[17]調查了273個桃品種，發(fā)現極少數高抗品種，分別為‘天津水蜜’‘白沙’‘皺葉黃露’‘大紅花’，中抗品種有‘早甜桃’‘潤州水蜜’‘金山水蜜’‘上山大玉露’‘大久保’等。對比不同品種類群抗性，油桃品種群抗性最強，黃桃品種群和蟠桃品種群抗性最弱。葉曉云[18]對不同桃群體進行流膠病發(fā)病調查，發(fā)現黃桃品種群發(fā)病最重，硬肉桃和水蜜桃品種群中度發(fā)病，油桃品種群發(fā)病最輕。華國榮等[19]在同一株桃樹的兩個分枝上嫁接兩個不同桃品種(‘春江早紅’和‘臺灣’油桃)，發(fā)現‘臺灣’油桃嫁接后兩年均未出現流膠，而‘春江早紅’在嫁接后第二年開始流膠，第三年所有主枝大片流膠，樹勢減弱。通過調查8個桃品種的抗病能力，發(fā)現美國引進的‘晴朗’油桃抗病能力最強，其次為‘晴朗’的變異株‘情亦優(yōu)’，再次為‘七月香’‘臺灣’油桃、‘國旗紅’油桃，‘歐寶1號’‘維坊1號’抗性最差，發(fā)病率為100%。楊文[13]分析了6個桃品種的流膠病抗性，發(fā)現‘霞暉5號’‘大紅袍’和‘鄂桃1號’的抗性最強，‘春雪’ 最易感，‘慶豐’和‘倉方早生’為中感品種。目前，僅張慧琴等[20]選育出1個流膠病抗性品種‘東溪小仙’，而不同桃品種流膠病抗性遺傳機理研究仍為空白。

3.2 桃樹枝條皮孔與流膠病發(fā)病的關系

樹體皮孔與病害的關系在蘋果上已有證實[21]。Weaver早在1979年就提出流膠病的發(fā)生可能由病菌從皮孔處侵染所致[22]。張勇等[9]和Pusey[10]也提出皮孔及傷口與流膠病發(fā)生的相關性。楊文[13]對桃半木質化新梢、二年生和三年生枝條上的皮孔密度長度和流膠病病情指數進行相關性分析，發(fā)現桃樹流膠病發(fā)病等級與皮孔密度及長度存在顯著正相關，枝齡越大，皮孔密度越高，病情指數越高；而皮孔長度與之呈負相關。

3.3 植物生長調節(jié)劑與桃流膠病的關系

乙烯是桃流膠病發(fā)生的主要內源因子，病原菌接種前用乙烯利處理可促進桃膠形成，病原菌接種后用乙烯利處理則抑制桃膠形成[23]。乙稀和茉莉酸對流膠的發(fā)生具有加性效應[23-24]，茉莉酸可促進乙稀的合成，進而促進膠體形成。對桃當年生枝條噴施2%的甲基茉莉酸可促進流膠病的發(fā)生，甲基茉莉酸能誘導果膠甲酯酶、內源-多聚半乳糖醛酸酶基因、纖維素合酶和糖基轉移酶基因表達，加速多聚糖和細胞壁降解[4]。生長素萘乙酸可以誘導乙稀的生成，從而促進桃樹膠體形成[25]。

4 桃流膠病防治方法

前人對流膠病的研究有69%集中在防治方面。但由于致病原因復雜，防治效果并不顯著。目前主要通過加強果園管理和噴施化學藥劑進行防治。

4.1 加強果園管理

桃樹不耐澇，桃園土壤過于黏重、透氣性差、排水不良或積水過多均會造成流膠病的發(fā)生。同時，有機質含量低，除草劑使用不當、樹體負載量過重、病蟲害、日灼、凍傷、修剪過重等也會引發(fā)流膠病。因此首先要加強桃園綜合管理：高溫高濕地區(qū)要高起壟建園，改善果園排水設施，增施有機肥，提高土壤肥力，培養(yǎng)健壯樹勢。除草劑會加重桃樹流膠病的發(fā)生，因此要禁止除草劑(如草甘膦)的使用[26]。另外，需及時清園，將壞死枝條移出桃園，刮除膠塊及下部腐爛皮層，消除菌源。冬季要將樹干涂白、防治病蟲害、凍傷和日灼[27]。

4.2 化學防治

目前，已有多種化學殺菌劑用于桃流膠病防治，葉面噴施K2HPO3和K2HPO4能夠有效降低流膠病的發(fā)生率[28]。在流膠病兩次發(fā)病高峰的初期配合噴施1.5%多抗霉素與2，4-D可有效防治侵染性流膠病[18]。Li等[29]建議二、三年生果樹在病斑小于2 cm時，刮除病斑涂抹殺菌劑。而萌芽前在桃樹樹干涂雙飛粉，并在花謝后噴施3次丙環(huán)唑可相對有效防治桃流膠病[13]。秋季施用有機肥的同時增施氰氨化鈣，防效可達90%，且可顯著降低桃流膠病的復發(fā)率[30]。高錳酸鉀和硫酸鋅可以有效抑制流膠?。和庠锤咤i酸鉀處理可抑制膠體形成，硫酸鋅能抑制真菌的生長發(fā)育從而緩解流膠病發(fā)生[31]。多抗霉素、申嗪霉素與丙環(huán)唑、多菌靈和咪鮮胺3種化學農藥復配對防治流膠病均有較好的增效作用，而梧寧霉素與多菌靈、咪鮮胺復配對流膠病防治也有疊加和增效作用[32]。陳彥等[33]報道桃樹發(fā)芽前向樹體噴5波美度石硫合劑或50%退菌特可濕性粉劑等藥劑，流膠病發(fā)病高峰期前噴施70%代森錳鋅可濕性粉劑等藥劑，發(fā)病高峰期間每2周使用1次克菌丹等，均可有效防治該病。

4.3 生物防治

生物防治日益引起人們的廣泛關注。黎循航[34]從蜂蜜中篩選出23株細菌，其中解淀粉芽孢桿菌SYBC H47對葡萄座腔菌拮抗效果最好，主要因為該菌體發(fā)酵液的3種脂肽類物質(桿菌霉素L、芬薺素和表面活性素)存在抗菌疊加效應，還可產生兒茶酚型鐵載體抵抗葡萄座腔菌。體外抗病試驗及田間試驗結果顯示脂肽菌懸液對流膠病的防治效果顯著優(yōu)于多菌靈。從健康桃樹葉片中分離到的內生枯草芽孢桿菌J5對桃流膠病菌JMB-122菌株也有較強拮抗作用，該菌株可在桃樹內定植且存活至少2年以上。J5定植或其發(fā)酵濾液處理的桃樹枝條在接種JMB-122后產生的病斑長度均較對照小。J5定植的桃樹枝條接種7d后病斑長度為14.0 mm，而對照枝條接種后病斑長度達32.5 mm[35]。

5 桃流膠病抗性的機理研究

植物受到病原菌侵染后會激發(fā)一系列次生代謝反應，其中酚類物質和苯丙烷類化合物對病原抗性具有重要作用，酚類物質的增加會抑制病原菌的生長，提高植物的抗病性。病原菌侵染后，桃樹體內苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶和多酚氧化酶活性增加，同時會產生植物保衛(wèi)素、綠原酸和木質素，從而使植株抗病[36]。Li等[3]利用茉莉酸甲酯處理桃樹一年生新梢后，在轉錄組水平發(fā)現了苯丙氨酸合酶基因的變化。高磊[37]等用Lasiodiplodiatheobromae病原菌對‘春雪’桃枝條進行侵染，從轉錄組學角度對比分析了接種病原菌和接種PDA培養(yǎng)基的枝條在不同侵染時期流膠病發(fā)生的分子機制，發(fā)現苯丙烷類化合物生物合成途徑、光合作用、糖代謝、乙烯和茉莉酸合成途徑及信號轉導過程中存在差異表達基因富集。L.theobromae侵染后，催化苯丙烷類化合物、花青素和乙烯茉莉酸合成途徑中的基因表達水平顯著增加。枝條被高致病性的L.theobromae病原菌侵染后，侵染部位可溶性糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、花青素和過氧化氫含量也會增加，病原菌誘導細胞降解和膠體形成，葉綠素、蔗糖、山梨醇和果糖及多糖合成的前體物質含量降低，細胞壁降解[36]。

6 展望

桃流膠病的研究經歷了病原菌分離鑒定、致病因子分析、品種抗性調查、生化防治措施探索及抗性機理研究等階段，已取得了較大的進展。然而，目前還存在以下問題：第一，桃樹作為木本植物，植株大，田間管理條件難以得到精準統一控制，生理性流膠病致病因子多且復雜，其發(fā)病機理研究仍然較少。受環(huán)境因素影響，大多數在我國南方流膠病發(fā)病較重的品種在北方發(fā)病并不明顯或不發(fā)病，篩選合適的抗病品種較難。第二，童期長、植株占地面積大，育種過程中遺傳背景狹窄，使得所選育新品種遺傳多樣性并未增加，較難將新型抗病基因引入雜交后代，極大限制了抗病品種的育種規(guī)模和效率。而高抗品種的選育是有效解決流膠病的根本途徑，桃全基因組測序的完成為高密度分子標記的開發(fā)奠定了基礎[38-40]，也使桃分子標記輔助育種技術逐漸從概念轉變?yōu)榭尚械默F實[41]。國外研究機構已逐步開發(fā)了蟠桃高低酸、果肉色澤等性狀相關的標記，目前處于驗證及應用階段。今后，將挖掘流膠病抗性相關的分子標記并進行精確性驗證，為桃分子標記輔助育種工作的開展奠定理論基礎。