赤芍根腐病及其防治研究進(jìn)展

張旭鄒玉馬俊瑩許龍關(guān)法春邢思文孫淼吳玉德

(1.佳木斯大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué)科技園，黑龍江 佳木斯 154007；3.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長春 130033)

赤芍(Paeonia veitchii Lynch)為毛茛科芍藥屬多年生草本植物[1]。赤芍性微寒，味苦，歸肝經(jīng)、脾經(jīng)，屬清熱涼血藥，用于行瘀止痛、涼血消腫、溫毒發(fā)斑、目赤癰腫等[2，3]。赤芍的藥理研究廣泛，具有較高的藥用價值和藥理功能，主要應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的內(nèi)分泌、神經(jīng)、心血管系統(tǒng)。此外，對于調(diào)節(jié)免疫力和抗炎、抗氧化等具有一定功效[4，5]。

赤芍多生于山坡草地或林下，主要分布于我國東北，西北地區(qū)資源較少，為保護(hù)野生資源和維持供應(yīng)平衡，赤芍人工種植產(chǎn)業(yè)興起。近年來，隨著赤芍的研究開發(fā)及應(yīng)用，其市場需求量也不斷增加。在赤芍栽培過程中，赤芍根腐病問題愈發(fā)嚴(yán)重，不利于赤芍種植業(yè)發(fā)展[6]。根腐病為赤芍最嚴(yán)重的病害，其癥狀主要發(fā)生在根莖部，會導(dǎo)致地上莖葉萎蔫和根褐變，抑制植株長勢，降低藥材品質(zhì)及產(chǎn)量[7]。根腐病害往往難以根治，病原菌種類繁雜不易防控，因此，如何合理防治根腐病是赤芍栽培中需首要解決的問題之一[8]。目前，國內(nèi)關(guān)于赤芍病害的相關(guān)調(diào)查及研究較少，多數(shù)研究數(shù)據(jù)參照芍藥病害。研究發(fā)現(xiàn)，山東地區(qū)芍藥根腐病危害嚴(yán)重，病株率達(dá)10%～20%，其致病菌是茄腐皮鐮刀菌(F.solani)[9]。對遼寧地區(qū)赤芍根腐病調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病株率約為18.5%～23.5%，危害程度呈遞增趨勢[6]。目前，植物根腐病的防治措施主要是化學(xué)藥劑和生物農(nóng)藥為主。化學(xué)藥劑易造成藥物殘留，而生防菌劑相對安全，符合中藥種植的管理規(guī)范。

近年來，政府高度重視中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對藥材資源保護(hù)和生產(chǎn)管理方面不斷出臺相關(guān)政策和措施。但赤芍的規(guī)?；N植，相比于經(jīng)濟(jì)作物的防治缺處較多，應(yīng)構(gòu)建適合赤芍病害的防治體系。為此，本文對根腐病致病菌的主要分類、病害發(fā)生情況、防治辦法等方面進(jìn)行探討，以期為赤芍根腐病的田間防控提供理論依據(jù)。

1 根腐病病害基本情況

根腐病是中藥材栽培過程中毀滅性較重的土傳病害，一旦感染不易根治，普遍稱之為“植物癌癥”[8]。根腐病主要表現(xiàn)為整個根系逐漸變褐、變軟和腐爛，根部多數(shù)呈黃褐色，根系附著土壤的能力開始減弱，植株生長嚴(yán)重受阻。在病害發(fā)生中期，根為紅褐色，次生根的數(shù)量減少。病害后期地上部分葉片干枯，根部呈深褐和黑色出現(xiàn)腐爛癥狀，病害嚴(yán)重的植株最終枯死[10]。而在中藥種植生產(chǎn)中根腐病發(fā)病也相對較高，極大降低產(chǎn)量和藥用價值。已有研究表明，三七根腐病發(fā)病率較高嚴(yán)重的可達(dá)70%以上，所造成經(jīng)濟(jì)損失巨大[11]。鐮刀菌是引發(fā)根腐病主要的致病菌，近年來植物根腐病發(fā)生呈遞增趨勢，研究認(rèn)為牡丹根腐病主要是茄病、尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)復(fù)合侵染造成的，每年發(fā)病率約為10%～15%，死株率達(dá)5%～10%，導(dǎo)致牡丹減產(chǎn)20%～40%，嚴(yán)重影響藥用牡丹經(jīng)濟(jì)效益[12，13]。

2 根腐病病原菌研究

根腐病病原菌種類繁雜主要有真菌、細(xì)菌、線蟲3大類，其中真菌是導(dǎo)致根腐病的主要優(yōu)勢菌群。前人研究報道中鐮刀菌屬的病原菌偏多，其致病力較強(qiáng)，不易根治。藥用植物根腐病中茄病鐮刀菌和尖孢鐮刀菌最常見，分離頻率高達(dá)83.3%[8]。對百合病鱗莖、黃芪和甘草根腐病病原菌分離研究發(fā)現(xiàn)，尖孢鐮刀菌和茄病鐮刀菌占比最高，致病性較強(qiáng)，少數(shù)為藤倉鐮刀菌(Fusarium fujikuroi)[14]。此外，在多種病原菌復(fù)合侵染引起的根腐病中，鐮刀菌作為主要優(yōu)勢菌可引起初期病害發(fā)生，造成根部病變，降低整株抗病能力，直接影響藥材長勢和產(chǎn)量[8]。

根腐病致病菌種類較多，寄主范圍較廣。毛寧對遼寧省赤芍主要病害防治研究發(fā)現(xiàn)，赤芍根腐病主要是尖孢鐮刀菌引起的。楊瑞先等在對洛陽牡丹病害研究表明，導(dǎo)致牡丹根腐病的致病菌是茄病鐮刀菌和尖孢鐮刀菌，且茄病鐮刀菌為主要優(yōu)勢菌[13]。毛咪等對湖南牡丹根腐病研究發(fā)現(xiàn)，其中5株菌致病性能力較好，結(jié)果表明該病原菌均是茄病鐮刀菌[15]。牡丹和赤芍屬同科植物，根腐病研究方向較為相似，說明這2種植物根腐病的主要菌群是鐮刀菌屬。

近年來，其他品種的藥用植物根腐病也較為嚴(yán)重，多地區(qū)的根腐病程度逐年增強(qiáng)。據(jù)研究報道，鐮刀菌是引發(fā)17種中草藥根腐病的主要菌屬[8]。代毅研究結(jié)果表明，甘草根腐病病原菌均是鐮刀菌屬，主要包括尖孢、茄腐和輪枝鐮刀菌(Fusarium verticillioides)[16]。臧少先等對白術(shù)病株根莖進(jìn)行病原菌分離，結(jié)果表明白術(shù)根腐病病原菌主要由5種鐮刀菌和1株立枯絲核菌復(fù)合侵染引起，這5種鐮刀菌包括尖孢鐮刀菌、茄病鐮刀菌、燕麥鐮刀菌(F.avenaceum)、半裸鐮刀菌(F.semiftectum)、木賊鐮刀菌(F.equiseti)[17]。以下對藥用植物根腐病的鐮刀菌優(yōu)勢菌種及形態(tài)特征進(jìn)行歸納，具體見表1。

表1 根腐病病原菌分類及形態(tài)特征

3 根腐病防治方法

在根腐病的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)防治方法中主要包括物理、化學(xué)、生物防治。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)防治中普遍使用化學(xué)農(nóng)藥，而農(nóng)藥又極易殘留田間，嚴(yán)重危害土壤生態(tài)環(huán)境。隨著時間的延長，導(dǎo)致殘留的農(nóng)藥積累使致病菌產(chǎn)生耐藥性，不利于防治和消除病害，甚至損害藥材的品質(zhì)。近年來，研究學(xué)者從綠色環(huán)保、毒副作用小等方面探索新的防治措施。

3.1 物理防治

物理防治技術(shù)是利用物理因素的作用，防治植物病害的一種綠色植物保護(hù)方法[7]。預(yù)防根腐病的發(fā)生可篩選抗逆境植物品種，可有效緩解長期種植導(dǎo)致的土壤環(huán)境惡化現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，種植具有抗性能力的品種或嫁接抗性根部組織，可提高根腐病的預(yù)防效果[22]。大田種植實施輪作制度可改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)土壤有益微生物活動，進(jìn)一步減少病原菌的滋生，緩解土傳病害的發(fā)生[23]。研究表明，以輪作糧食作物種植的循環(huán)輪作模式，可有效降低丹參根腐病、枯萎病的發(fā)病率達(dá)8.8%～18.0%[24]。此外，種植過程中還應(yīng)注意植株種植密度，及時清除病株和疏松土壤，破壞病原菌的生存環(huán)境，降低病原菌數(shù)量，減弱病害的傳播能力[7]。

3.2 化學(xué)防治

化學(xué)防治方法是應(yīng)用化學(xué)藥劑的毒性，防治植物病害及有害生物的方法。化學(xué)防治措施主要包括土壤藥劑熏蒸、藥劑拌種、浸根和噴灑等；在化學(xué)防治中藥劑施用的主要方式是土壤熏蒸法。該方法將化學(xué)藥劑與土壤混拌，可有效抑制土壤有害微生物的滋生，從而達(dá)到防控土傳病害的效果[22]。魏丹麗的研究結(jié)果表明，使用土壤熏蒸劑可在一定時間內(nèi)減少土壤中微生物數(shù)量，降低三七根腐病發(fā)病率，同時提高三七的存苗率。陳昱君等研究三七根腐病有效藥劑的實驗結(jié)果表明，對福美雙、多菌靈、葉枯寧農(nóng)藥進(jìn)行復(fù)配拌種，可有效控制病害發(fā)生，具有預(yù)防作用[25]。雖然化學(xué)藥劑效果顯著，但長期不科學(xué)用藥和濫用，易引起殘毒污染，這不僅破壞生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)有害病原物的抗藥性，還以食物鏈的富集形式積累毒素，威脅人類健康[22]。

3.3 生物防治

生物防治通常是指利用生物種間的相互關(guān)系，其是降低有害生物種群密度的一種方法。生物防治可替代傳統(tǒng)化學(xué)防治措施，是目前農(nóng)業(yè)上比較安全的防治方法，具有較好效果和保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，生物防治已引起學(xué)者廣泛關(guān)注，成為科學(xué)研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前，根腐病應(yīng)用較多為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)進(jìn)行防治[26]。已報道的可用于根腐病生物防治的微生物菌種主要有非致病性真菌、芽孢桿菌、假單胞菌(Pseudomonas)等[22]。

大量研究顯示，應(yīng)用有益微生物可有效減弱根腐病的危害程度。如，王雪山等對牡丹根腐病原菌的拮抗菌篩選結(jié)果表明，從牡丹根際土篩選出6株細(xì)菌和1株放線菌，均能明顯抑制病原菌的生長，具有良好的拮抗作用及抑菌效果[27]。孟國慶等篩選出2株具有拮抗作用的菌株，分別是芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)和貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)，二者均可抑制根腐病的茄病鐮孢菌。韓忠明等從防風(fēng)根際土壤中篩選得到1株桃色頂孢霉(Acremonium persicinum)拮抗菌，對木賊鐮刀菌根腐病具有良好防治效果[19]。盡管拮抗菌在根腐病的防治中具有較大潛力，但僅是室內(nèi)篩選階段，對于生產(chǎn)及實際應(yīng)用仍存在制約因素。

4 存在的問題

近年來，隨著赤芍的藥用價值不斷開發(fā)，市場出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而大面積的種植赤芍其根部病害的發(fā)生又十分嚴(yán)重，如何防治根腐病的問題迫在眉睫。盡管，目前已取得一些研究成果，已知病原的多樣性和復(fù)雜性，但是對于赤芍根腐病病原菌仍然缺乏系統(tǒng)研究。目前，赤芍根腐病的防治存在以下問題。

針對病原菌的種類及侵染機(jī)制、條件方面的研究仍缺少清楚的認(rèn)識。在對根腐病害的防治過程中，往往無法制定安全、高效的措施。因此，應(yīng)加強(qiáng)對病原菌致病性機(jī)理分子層面的研究。

當(dāng)前已有的研究大多是基礎(chǔ)性研究，在病害調(diào)查和病原菌鑒定等方面較多。缺乏對于主要病原菌與寄主互作的機(jī)制層面的研究。應(yīng)結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)方面的研究，篩選具有根腐病抗性相關(guān)的基因與致病性相關(guān)的基因，進(jìn)一步開展病原菌與植物互作機(jī)制的研究，對赤芍根腐病防治的研究與開發(fā)具有實踐意義。

生物防治的相關(guān)研究較為滯后，對于研究根腐病專有的生防菌劑鮮有報道。目前，有關(guān)拮抗微生物防治根腐病的報道主要應(yīng)用在室內(nèi)的盆栽試驗，而大田試驗數(shù)據(jù)較少，這不利于菌劑的生產(chǎn)及推廣。因此，應(yīng)根據(jù)不同病原菌導(dǎo)致的根部病害、發(fā)生規(guī)律等有針對性地研制生物菌劑，進(jìn)而逐步代替化學(xué)藥劑。

5 展望

未來對于根腐病防治可從構(gòu)建完善保護(hù)體系，運(yùn)用生物防治和物理防治等無公害的技術(shù)入手，逐步減少化學(xué)藥劑的應(yīng)用，減輕病害達(dá)到防治根腐病的目的。通過加強(qiáng)赤芍種質(zhì)資源的優(yōu)選，依靠科學(xué)管理措施和增加先進(jìn)育種技術(shù)，進(jìn)而達(dá)到提高種苗質(zhì)量和藥材高產(chǎn)的目的。今后，研究重點(diǎn)為開發(fā)針對赤芍根腐病的專用微生物農(nóng)藥，篩選具有應(yīng)用潛力的拮抗微生物，加強(qiáng)推廣科研種植新技術(shù)，減少田間病害的發(fā)生。為后續(xù)建立赤芍根腐病綜合評價防治的科學(xué)方法及實現(xiàn)安全、綠色、無毒的生防制劑的生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。