葡萄霜霉病的發(fā)病規(guī)律和防治研究進(jìn)展

1 葡萄霜霉病的起源

葡萄霜霉病（Grape downy mildew）是由一種專性寄生菌（鞭毛菌亞門的葡萄生單軸霉菌 [Plasmopara viticola（Berk.et Curtis）Berl. et de Toni.]）通過葡萄自身的氣孔進(jìn)行侵染引起、發(fā)生在葡萄上的一種常見病害[1]。葡萄霜霉病于1834 年首次在北美洲被發(fā)現(xiàn)[2]，1870 年通過砧木傳入歐洲大陸，給歐洲葡萄產(chǎn)業(yè)造成巨大損失，并在1915 年使法國(guó)葡萄產(chǎn)量減少70%以上[3]。1899 年我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)并記錄了霜霉病[4]，此后，霜霉病幾乎蔓延到了我國(guó)所有的葡萄產(chǎn)區(qū)。

2 葡萄霜霉病的癥狀

2.1 葡萄感染霜霉病后外部癥狀

霜霉病在多雨地區(qū)和潮濕季節(jié)危害葡萄十分嚴(yán)重，它會(huì)感染葡萄的任一綠色幼嫩組織，包括幼嫩的新梢、果實(shí)和葉片[5]，但以危害葉片較重。以葉片為例，在霜霉病發(fā)生初期，葉片上出現(xiàn)無清晰界限的水漬狀淺黃斑點(diǎn)，數(shù)日后肉眼可見地變?yōu)榈G色或黃褐色多角形病斑，之后葉片背面著生白色霜狀霉層，直至斑點(diǎn)變大變紅成褐色，導(dǎo)致葉片枯焦易脆早落[2]。如果是新梢、卷須感病，患處會(huì)形成半透明水斑，表面長(zhǎng)出黃白色霉?fàn)钗?。病斑?huì)沿著縱向迅速擴(kuò)散，逐漸變?yōu)楹稚律液腿~柄上會(huì)有大的凹陷斑點(diǎn)。在嚴(yán)重的情況下，新梢停止生長(zhǎng)、進(jìn)而扭曲或死亡；若是幼嫩果粒感病，果粒和果柄表面著生白色霉菌，隨著時(shí)間的推移，幼果顏色變灰、形態(tài)皺縮直至掉粒；若是近成熟的果粒被感染，則會(huì)發(fā)育受阻，病害處形成褐色病斑，果面硬化，遇雨水極易形成裂果。

2.2 葡萄感染霜霉病后內(nèi)部表現(xiàn)

研究發(fā)現(xiàn)，葡萄葉片感染霜霉病后其內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)及抗氧化霉的活性有不同程度的改變：感染部位周圍的組織或細(xì)胞迅速壞死，鄰近的氣孔由壞死組織保護(hù)并積累胼胝質(zhì)，葉肉細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離等。何濤等采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）方法分析葡萄感染霜霉病后代謝物質(zhì)的改變，初步確定葡萄霜霉主要通過影響ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、戊糖磷酸二苯乙烯類、姜辣素和二芳基庚烷類生物合成，以及亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸的生物合成、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和氨酰tRNA 生物合成途徑來影響葡萄葉片正常的生理活動(dòng)[6]。葡萄葉片接種霜霉病菌后發(fā)現(xiàn)，在前5 d 內(nèi)，過氧化氫酶（CAT）活性下降，但是超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性會(huì)隨著時(shí)間的推移先上升后下降[7]。許培磊等人對(duì)不同品種山葡萄的研究表明：丙二醛（MDA）的含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）的活性上升，過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等的活性呈先下降后上升的趨勢(shì)，谷胱甘肽還原酶（GR）的活性下降[8]。針對(duì)以上同一指標(biāo)的不同變化，猜測(cè)可能是由于受試品種抗性的差別所導(dǎo)致的。

3 葡萄霜霉病的發(fā)生規(guī)律

葡萄霜霉病易在春夏交替和悶熱潮濕季節(jié)暴發(fā)，主要與氣溫、土壤濕度、空氣濕度等有關(guān)。葡萄霜霉病發(fā)病的主要病原是葡萄生單軸霉。葡萄生長(zhǎng)末期，葡萄生單軸霉在病變組織中形成卵孢子，然后在病原體組織或營(yíng)養(yǎng)豐富的土壤中越冬，為來年的侵染做好準(zhǔn)備[9]。卵孢子萌發(fā)的最佳條件是相對(duì)濕度100%，溫度20℃，當(dāng)環(huán)境溫度高于10℃，降雨量為2～3 mm 時(shí)，卵孢子在潮濕的土壤或水中萌發(fā)，形成孢子囊[10]。孢子囊通過風(fēng)、雨或其他介質(zhì)傳播到葡萄健康的幼嫩組織中。孢子囊產(chǎn)生的游動(dòng)孢子通過氣孔或皮孔進(jìn)入葡萄幼嫩組織，初侵染的概率約為50%[11]。成功侵染的病原菌產(chǎn)生菌絲體，在宿主葡萄組織細(xì)胞之間傳播，通過吸器進(jìn)入宿主細(xì)胞，吸收營(yíng)養(yǎng)，并在一定潛伏期后形成病斑。在適宜的外部條件下，氣孔處產(chǎn)生孢囊梗和孢子囊，這些孢子囊在13℃～27℃的條件下產(chǎn)生并發(fā)育，然后在5℃～21℃內(nèi)迅速增殖產(chǎn)生游動(dòng)孢子，游動(dòng)孢子通過傳播介質(zhì)再次侵染葡萄。只要環(huán)境條件合適，病原菌就會(huì)重復(fù)上述感染過程，導(dǎo)致葡萄霜霉病流行。葡萄霜霉病的潛育期通常為7～10 d，最長(zhǎng)可達(dá)20 d[11-12]。

4 霜霉病的診斷

在我國(guó)，果園病害的發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)上由人工識(shí)別和診斷，比如依靠有經(jīng)驗(yàn)的果農(nóng)觀察，但這種方式存在一定的滯后性。在規(guī)模化的葡萄園中，沒有種植經(jīng)驗(yàn)的管理員發(fā)現(xiàn)霜霉病時(shí)往往已經(jīng)錯(cuò)過了最佳的防治時(shí)機(jī)。隨著現(xiàn)代智能檢測(cè)和農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究的不斷深入，朱林等在葡萄葉片病斑區(qū)域提取了基于灰度共生矩陣的4 種紋理特征和顏色特征，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別葡萄葉片病害[13]。劉洋等在其自建的6 種葡萄病害數(shù)據(jù)集上利用移動(dòng)端設(shè)備部署MobileNet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，獲得87.5%的平均識(shí)別準(zhǔn)確率[14]。何東健等通過一種改進(jìn)殘差網(wǎng)絡(luò)的田間葡萄霜霉病識(shí)別及病害程度分級(jí)模型，可以實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境條件下葡萄霜霉病病害程度的自動(dòng)分級(jí)[15]。葡萄病害分級(jí)，有利于果農(nóng)精準(zhǔn)施藥、降低成本、減少環(huán)境污染、提高防治效果，降低病害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

5 霜霉病的防治

5.1 葡萄霜霉病的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型

果園中葡萄霜霉病的出現(xiàn)和流行與濕度、溫度和降雨等氣象因子有關(guān)[16]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，病害模型的開發(fā)成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)外相繼建立了葡萄霜霉病的預(yù)警和管理模式。Rossi 等人開發(fā)了一個(gè)初侵染模型，以幫助田間管理人員估計(jì)葡萄霜霉病的發(fā)生時(shí)間，在意大利不同地區(qū)和加拿大東部地區(qū)，該模型的準(zhǔn)確率超過90%[17-18]。國(guó)內(nèi)葡萄霜霉病的研究主要集中在病害發(fā)生規(guī)律的預(yù)測(cè)上。王國(guó)珍等人建立了賀蘭山東麓葡萄霜霉病流行預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為79.46%（7 天病害指數(shù)）[19]；徐丹丹等創(chuàng)建了葡萄霜霉病短期預(yù)測(cè)模型，可應(yīng)用于預(yù)測(cè)北京市延慶區(qū)不同葡萄品種的霜霉病發(fā)生和流行規(guī)律[20]。但是大多數(shù)的預(yù)測(cè)模型在建設(shè)之初只考慮氣象因子，忽視地區(qū)、品種感抗病、病原菌致病性和葉片表面濕度等因素的差異性，后期使用時(shí)才發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與病害實(shí)際發(fā)生情況偏差較大的問題[21]。

5.2 農(nóng)業(yè)防治

加強(qiáng)果園栽培管理，改善葡萄生長(zhǎng)環(huán)境。果園建設(shè)時(shí)應(yīng)選擇不積水的坡地，或者栽植前起高壟。對(duì)于黏重的土壤要改良至壤土或沙壤土。多施有機(jī)肥，少施化肥。生長(zhǎng)季節(jié)避免土壤濕度過大，及時(shí)清理葉幕層，做到通風(fēng)透光透氣。冬季及時(shí)清園，剝除植株上老皮層，將壞死枝條移出果園，消除菌源。在有條件的地區(qū)盡量采取避雨栽培模式以降低病害發(fā)生和擴(kuò)展，但仍要注意園區(qū)小氣候濕度不超過95%。

5.3 化學(xué)防治

目前，我國(guó)大部分地區(qū)防治霜霉病仍以噴施化學(xué)藥劑為主。冬季修剪時(shí)，主干及時(shí)涂白，全園噴施3°～5° Be石硫合劑防病蟲害越冬。待葡萄葉片充分展開后，采用1∶0.7∶200 的波爾多液噴施葉片預(yù)防霜霉病[2]。霜霉病發(fā)生后，可以使用以下化學(xué)殺菌劑：20%的雙尿氰懸浮劑2 000～2 500 倍液、40%烯酰嗎啉懸浮劑 1 600～2 000 倍液、25%吡唑嘧菌酯水分散粒劑1 000～1 500 倍液、68.7%易?？蓾裥苑蹌? 500 倍液、58%瑞毒霉錳鋅可濕性粉劑600倍液、70%乙膦鋁錳鋅可濕性粉劑1 500 倍液、72%克露可濕性粉劑800 倍液、甲霜靈750 倍液等。葡萄生長(zhǎng)期使用5～7 次，安全間隔期7～14 d。劉申喜等人對(duì)釀酒葡萄葉片上的7 個(gè)處理表明，將58%的瑞毒霉錳鋅可濕性粉劑與等量式波爾多液交替使用，是防治釀酒葡萄霜霉病的最佳藥劑[22]。定期更換藥劑，防止病菌隨著時(shí)間的推移對(duì)同一藥物產(chǎn)生抗藥性。

5.4 生物防治

化學(xué)藥劑容易引起病菌抗藥性、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留、果實(shí)品質(zhì)下降及經(jīng)濟(jì)損失。目前葡萄霜霉病的生物防治主要采用哈茨木霉菌等生物制劑。在發(fā)病前或發(fā)病初期，哈茨木霉菌可在葡萄植株的周圍形成“保護(hù)罩”，通過搶占植物根、葉片等部位的表面位點(diǎn)，防止病原菌侵染植株。結(jié)果表明，200～250 倍液的3 億CFU/g 哈茨木霉菌可濕性粉劑對(duì)霜霉病有較好的防治效果[23]。

6 篩選具有抗性基因的種質(zhì)資源

避雨棚的大力推廣對(duì)防治葡萄霜霉病具有很好的效果，但是存在光強(qiáng)減弱、通風(fēng)不暢、夏季氣溫過高易發(fā)生氣灼、不利于人工管理等缺點(diǎn)，同時(shí)避雨棚提高了前期的成本投入，增加了農(nóng)民負(fù)擔(dān)。因此，篩選具有霜霉病抗性基因的葡萄種質(zhì)資源顯得尤為重要。不同的葡萄品種對(duì)霜霉病的抗病性不同，我國(guó)的葡萄屬野生種如瘤枝葡萄、復(fù)葉葡萄、華東葡萄、山葡萄等品種或株系對(duì)霜霉病有很高的抗性[24]，而刺葡萄對(duì)霜霉病很敏感[25]。歐亞種的葡萄易感病，而美洲種和歐美雜交種則更具抗性。李東奎等人[26]在田間自然條件下研究了中國(guó)野生葡萄和歐洲品種以及歐美雜交種霜霉病的發(fā)病規(guī)律，發(fā)現(xiàn)中國(guó)野生種、歐美雜交子代對(duì)霜霉病的抗性普遍較歐洲品種高。MrRPV1[27]作為第一個(gè)被克隆的葡萄抗霜霉病基因已經(jīng)得到相關(guān)的研究。由此可見，作為葡萄屬植物的重要起源中心之一，我國(guó)不僅擁有豐富的野生葡萄種質(zhì)資源，而且為今后抗病株系的選育、抗病親本材料的獲取、抗霜霉病的育種等方面的工作搶奪了先機(jī)。

7 展望

綜上所述，霜霉病作為全世界葡萄產(chǎn)區(qū)的頭號(hào)病害，導(dǎo)致葡萄葉片早期脫落、焦枯，樹勢(shì)變?nèi)酰a(chǎn)量降低，果實(shí)品質(zhì)變差[28]，直接影響果品的銷售價(jià)格和農(nóng)民的可增加性收入，給果農(nóng)帶來極大的損失。因此，深入系統(tǒng)地研究霜霉病的起源、癥狀、發(fā)生規(guī)律及其診斷與防治方法，為葡萄霜霉病的防控提供具體的參考建議，對(duì)葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。建議未來從以下幾個(gè)方面對(duì)葡萄霜霉病進(jìn)行預(yù)防和研究：①在多雨潮濕地區(qū)大力推廣避雨棚；②交替使用安全類生物農(nóng)藥，避免植株產(chǎn)生抗藥性；③收集并研究本土抗病種質(zhì)資源；④從基因組學(xué)方面研究抗霜霉病的發(fā)病機(jī)理和基因，挖掘霜霉病抗性基因；⑤采用分子輔助育種技術(shù)培育霜霉病免疫及高抗品種。