病原菌侵染對大豆生理代謝的影響及其防治策略

摘 要 大豆作為一種重要的糧食和油料作物，在全球范圍內(nèi)廣泛種植。近年來，我國大豆種植面積不斷增加。然而，隨著種植規(guī)模的擴(kuò)大，大豆病害問題日益凸顯，成為當(dāng)前制約我國大豆產(chǎn)能提升的關(guān)鍵問題之一。為給大豆病害防治提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，綜述大豆病原菌的致病機(jī)理，分析病原菌侵染對大豆生理代謝產(chǎn)生的影響，并提出選擇抗病品種、輪作和間作、種子消毒、合理管理土壤等防治策略。

關(guān)鍵詞 大豆；病原菌；生理代謝；防治策略

中圖分類號：S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.02.001

大豆[Glycine max（Linn.）Merr.]為一年生草本植物，是人類優(yōu)質(zhì)蛋白和油脂的重要來源，也是世界上最重要的豆類之一[1]。隨著全球人口的增長和生活水平的提高，人們對高品質(zhì)大豆的需求日益增加，大豆對促進(jìn)整個食品行業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展起到越來越重要的作用。大豆種植的歷史可以追溯到幾千年前，自古以來就是我國傳統(tǒng)的農(nóng)作物之一。我國是世界上最大的大豆生產(chǎn)國和消費國之一，大豆生產(chǎn)在我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位[2]。近年來，我國大豆種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)步向好。然而，大豆種植過程中時常會受到各種病原菌的侵染，病原菌引起的疾病對大豆生理代謝產(chǎn)生了復(fù)雜的影響，導(dǎo)致大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)受到嚴(yán)重威脅。研究表明，病原菌侵染會導(dǎo)致大豆葉片光合作用減弱、呼吸作用增強(qiáng)、營養(yǎng)物質(zhì)分配失衡等一系列生理變化[3]。例如，某些病原菌會通過產(chǎn)生毒素或激素類物質(zhì)，干擾大豆的正常生長發(fā)育。此外，病原菌侵染會降低大豆的抗病能力，使其更易受到其他病原體的攻擊?，F(xiàn)階段，如何在大豆生產(chǎn)種植過程中科學(xué)有效地預(yù)防病原菌的侵染，保障大豆產(chǎn)量和品質(zhì)已成為當(dāng)務(wù)之急。因此，了解病原菌影響大豆生理代謝的機(jī)理，并基于此采取積極有效的防治措施，對提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)具有

重要意義。

1 大豆主要病害及致病機(jī)理

大豆病原菌是指引起大豆病害的微生物，包括真菌、細(xì)菌及病毒等[4]。不同類型的病原菌會引發(fā)不同的病害，造成大豆生長發(fā)育障礙和產(chǎn)量下降。

1.1 大豆霜霉病

大豆霜霉病是由東北霉菌[Peronospora man-schurica

（Naum.）Syd.]引起的一種真菌性病害，在濕潤環(huán)境下發(fā)生較為嚴(yán)重，主要為害大豆幼苗、葉片、莢及籽粒，導(dǎo)致植株出現(xiàn)腐爛、葉片枯黃及倒伏等癥狀。病原菌侵入大豆植株組織后，通過分泌酶和毒素破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大豆細(xì)胞死亡。

1.2 大豆根腐病

大豆根腐病由大豆疫霉菌（Phytophthora sojae

Kaufmannamp;Gerdemann）、鐮刀菌（Fusarium spp.）、腐霉菌（Phythium spp.）及立枯絲核菌（Rhizoctonia solani Kuhn）等引起，主要為害大豆幼苗的根部，導(dǎo)致根系腐爛、萎縮及死亡。病原菌通過分泌毒素和酶類導(dǎo)致大豆植株根部組織壞死和細(xì)胞溶解，破壞大豆植株對水分和養(yǎng)分的正常吸收。

1.3 大豆灰霉病

大豆灰霉病由灰霉菌（Botrytis cinerea）引起，主要為害大豆的花和果實，導(dǎo)致花朵凋落和果實腐爛。病原菌通過分泌腐解酶和產(chǎn)生黏附物質(zhì)，侵入大豆植物組織并利用其營養(yǎng)生長繁殖，破壞植物細(xì)胞壁，最終導(dǎo)致組織壞死。

1.4 大豆花葉病

大豆花葉病由大豆花葉病毒（Soybean Mosaic Virus，SMV）引起，主要為害大豆葉片，使其出現(xiàn)黃化、斑點、畸形等癥狀。病原病毒會侵入大豆植物細(xì)胞，并破壞植物體內(nèi)生物合成機(jī)制，干擾大豆植株正常進(jìn)行光合作用和養(yǎng)分運輸。

1.5 大豆銹病

大豆銹病由豆薯層銹菌（Phakopsora pachyrhizi Sydsow.）引起，主要為害大豆的葉片、葉柄及莖。病害從大豆植株下部葉片開始逐漸向上部蔓延，發(fā)病初期葉片上出現(xiàn)黃色小斑點，隨著病情發(fā)展，病斑稍擴(kuò)大，受葉脈限制呈不規(guī)則形。

除了上述病害，大豆生產(chǎn)中還存在許多其他病害，如灰斑病、菌核病、莖枯病、細(xì)菌性斑點病、病毒病、褐斑病、白粉病及葉枯病等。根據(jù)發(fā)生特點，這些病害可以分為根部與莖基部病害（地下部病害）和莖、葉與莢部病害（地上部病害）。了解不同地區(qū)的大豆病害發(fā)生情況和病原菌種類，對制訂針對性的防控策略至關(guān)重要。

2 大豆感染病原菌的原因

大豆作為一種重要的農(nóng)作物，其健康生長對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。然而，大豆在生長過程中可能會感染各種病原菌，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。大豆感染病原菌的原因主要包括6點。1）土壤傳播。許多大豆病原菌如大豆霜霉病，主要通過土壤進(jìn)行傳播。這些病原菌在土壤中以孢子的形式存在，當(dāng)大豆根部與這些孢子接觸時，孢子會萌發(fā)并侵入植物組織，引起病害。2）氣候條件。濕潤和溫暖的氣候條件有利于病原菌的生長和傳播。例如，大豆疫霉病在高濕度和多雨的環(huán)境中更易發(fā)生，因為這些條件有利于病原菌孢子的生長和傳播。3）種子傳播。一些病原菌可以在種子上越冬，并通過帶菌種子傳播到下一代植物，如大豆細(xì)菌性斑點病就是通過患病種子進(jìn)行傳播的。4）農(nóng)業(yè)管理。不當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)管理措施如連作、種植密度過高、不合理的灌溉和施肥等，都可能提高大豆病害的發(fā)生率。例如，連作會導(dǎo)致特定病原菌在土壤中積累；種植密度過高會導(dǎo)致田間空氣流通不暢，增加大豆病害的發(fā)生風(fēng)險。5）病蟲害。部分病蟲害會傳播病原菌，如害蟲蛀食大豆葉片引起的傷口可以成為病原菌侵入的途徑。6）人為活動。種植戶使用帶菌的農(nóng)具、機(jī)械，或者將帶有病原菌的土壤和植物病殘體轉(zhuǎn)移到其他健康區(qū)，這也是大豆感染病原菌的原因之一。

3 病原菌侵染對大豆生理代謝的影響

植物與病原菌之間的互作是一個復(fù)雜的過程。病原菌侵染大豆后，會對大豆生長造成多方面的影響，進(jìn)而影響大豆的生理代謝，導(dǎo)致大豆產(chǎn)量和品質(zhì)下降[5]。病原菌侵染對大豆生理代謝的影響主要有以下4個方面。

3.1 細(xì)胞膜通透性改變

細(xì)胞膜通透性的變化是大豆植物響應(yīng)病原菌侵染的重要生理反應(yīng)之一。被病原菌侵染時，大豆細(xì)胞膜的穩(wěn)定性會受到影響，導(dǎo)致其通透性發(fā)生變化。這種變化通常表現(xiàn)為細(xì)胞膜對離子和其他分子的通透性增加。這可能是大豆細(xì)胞膜上特定通道的開放或膜脂的氧化造成的。1）當(dāng)大豆受到病原菌侵染時，病原菌可能會產(chǎn)生一些酶類和毒素，這些物質(zhì)能夠破壞大豆細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)，從而增加細(xì)胞膜的通透性。例如，病原菌產(chǎn)生的脂多糖和酶類可以與大豆細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)改變和功能失調(diào)。2）當(dāng)大豆受到病原菌侵染時，病原菌還可導(dǎo)致大豆細(xì)胞膜上離子通道的活性發(fā)生變化，包括離子通道的打開或關(guān)閉程度。這可能會導(dǎo)致離子大量進(jìn)出，尤其是會加速鉀離子（K+）和鈣離子（Ca2+）的流失，影響細(xì)胞內(nèi)外離子平衡，從而影響細(xì)胞的正常功能。

3.2 呼吸強(qiáng)度變化

大豆在遭受病原菌侵染時會出現(xiàn)一系列生理代謝反應(yīng)，呼吸強(qiáng)度發(fā)生變化是其中之一。呼吸是植物生命活動中的重要過程之一，有助于維持能量代謝和生長發(fā)育。1）大豆感染病原菌后，其會通過調(diào)整呼吸作用以應(yīng)對外界壓力。病原菌通過侵入植物的組織并引起病害，會引發(fā)一系列免疫防御反應(yīng)。這一過程中，大豆會提高呼吸速率以產(chǎn)生更多的能量供應(yīng)防御反應(yīng)所需。同時，呼吸作用增強(qiáng)可以加速氧化代謝產(chǎn)物的排出，有助于清除病原菌產(chǎn)生的有害物質(zhì)。2）在病原菌侵染的過程中，大豆的呼吸作用也可能受到抑制。這是因為病害引起的細(xì)胞損傷可能導(dǎo)致呼吸鏈?zhǔn)艿揭种?、酶活性降低，此時植物的呼吸速率會下降，進(jìn)而導(dǎo)致能量供應(yīng)不足，影響植物的生長和免疫反應(yīng)。

3.3 光合作用異常

對于大豆而言，病原菌侵染可能會導(dǎo)致其光合作用異常，具體表現(xiàn)在4個方面。1）病原菌侵染可能會影響大豆葉綠體的功能。葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的主要場所，當(dāng)葉綠體受損時，其對光能的捕獲和轉(zhuǎn)換效率會降低，導(dǎo)致大豆光合作用效率下降。這可能是由于病原菌產(chǎn)生的毒素或者宿主細(xì)胞的免疫反應(yīng)對葉綠體結(jié)構(gòu)造成了損傷。2）病原菌侵染可能會導(dǎo)致大豆葉片上的氣孔關(guān)閉，限制二氧化碳的進(jìn)入和氧氣的釋放，從而直接影響光合作用的進(jìn)行。氣孔關(guān)閉是植物對抗病原菌侵染的一種防御機(jī)制，但同時會影響植物正常進(jìn)行光合作用。3）病原菌侵染可能會降低大豆葉片的光合色素含量，如葉綠素和類胡蘿卜素的含量。這些色素對大豆捕獲光能至關(guān)重要，其含量的減少會減弱大豆對光能的捕獲能力，進(jìn)而影響光合效率。4）病原菌侵染還會導(dǎo)致大豆葉片的光合產(chǎn)物發(fā)生變化，如糖和淀粉的合成和積累。病原菌侵染可能會激活植物的防御機(jī)制，導(dǎo)致更多的能量被用于合成與免疫反應(yīng)相關(guān)的化合物，而不是光合作用的正常產(chǎn)物。這種能量分配的改變會影響大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.4 氨基酸代謝

氨基酸代謝在大豆等植物的生長發(fā)育中扮演著至關(guān)重要的角色，尤其是在病原菌侵染等逆境條件下。當(dāng)遭受到病原菌侵染時，大豆的氨基酸代謝會發(fā)生一系列變化，這些變化對植物的生理狀態(tài)和抗病能力有著巨大影響。1）病原菌侵染可能會導(dǎo)致大豆植株體內(nèi)某些氨基酸的合成增加，特別是與植物免疫反應(yīng)相關(guān)的氨基酸，如苯丙氨酸、脯氨酸及蛋氨酸。這些氨基酸不僅是合成蛋白質(zhì)的基本組成部分，也是許多次生代謝物的前體，如酚類化合物和生物堿，它們在植物的免疫機(jī)制中發(fā)揮重要作用。2）病原菌侵染可能會影響大豆植株體內(nèi)某些氨基酸的降解途徑。在正常情況下，氨基酸的降解是能量代謝的重要組成部分，但在病原菌侵染下，這一過程可能會受到抑制或改變，以保留更多的氨基酸用于抗病反應(yīng)。3）病原菌侵染可能會改變大豆植株體內(nèi)氨基酸的運輸和分配。大豆植物體內(nèi)的氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白負(fù)責(zé)將氨基酸從合成地點運輸?shù)叫枰鼈兊牡胤?。在病原菌侵染下，這些轉(zhuǎn)運蛋白的活性增強(qiáng)，以確保氨基酸能夠及時到達(dá)參與免疫反應(yīng)的部位。

4 預(yù)防大豆病原菌侵染的有效策略

預(yù)防大豆病原菌侵染是保障大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的重要任務(wù)之一。對于日益嚴(yán)峻的大豆病害發(fā)生形勢，種植戶可采取以下有效措施預(yù)防大豆病原菌侵染。

4.1 選擇抗病品種

培育和引進(jìn)具有優(yōu)良抗病性能的大豆品種，可以減少病害的發(fā)生和傳播。在選擇抗病品種時，種植戶需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牟『︻愋秃桶l(fā)生程度，了解各大豆品種攜帶的抗性基因類型，確保其適應(yīng)當(dāng)?shù)氐姆N植條件和農(nóng)藝要求。選擇抗病品種，還可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)藥的依賴性，減少病害發(fā)生風(fēng)險。

4.2 輪作和間作

調(diào)整大豆種植區(qū)域和種植順序，可以打破病原菌的生命周期和傳播路徑，減少病害的發(fā)生。輪作可以使土壤中的病原菌得不到寄主，從而消滅或減少病菌在土壤中的數(shù)量，減小危害；間作可以利用其他作物對病原菌的拮抗作用，抑制病原菌的繁殖和傳播。同時，輪作和間作能改善土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)作物生長，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的整體健康水平。

4.3 種子消毒

種子是病原菌傳播的一個重要途徑，對種子進(jìn)行消毒和處理可以有效防止大豆病原菌侵染。種植戶可以用化學(xué)消毒劑或生物制劑對大豆種子進(jìn)行消毒，以有效殺滅種子表面的病原菌。另外，可以利用種子處理劑進(jìn)行預(yù)防性處理，提高大豆對病原菌的抵抗力。

4.4 合理管理土壤

保持適宜的土壤含水量和通風(fēng)透氣性，避免土壤過濕或過干，有利于促進(jìn)大豆的生長發(fā)育并增強(qiáng)其抵御病害的能力。另外，提高土壤肥力，增強(qiáng)土壤的養(yǎng)分供應(yīng)和生物活性，有助于提升大豆抵御病害的能力。

4.5 病害監(jiān)測和早期防治

種植戶需要定期進(jìn)行病害監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和識別大豆病原菌侵染的跡象。一旦發(fā)現(xiàn)病害，及時采取相應(yīng)的防治措施，如施用農(nóng)藥、調(diào)整灌溉量、改變施肥方式等，以減少病害影響。

5 結(jié)語

病原菌侵染對大豆生理代謝產(chǎn)生了顯著影響。病原菌通過抑制大豆的光合作用、呼吸代謝及營養(yǎng)物質(zhì)運輸，導(dǎo)致大豆葉片出現(xiàn)黃化、片斑和根部腐爛等癥狀。為有效防止病原菌侵染，種植戶可采取選擇抗病品種、輪作和間作、種子消毒、合理管理土壤、做好病害監(jiān)測和早期防治等措施，從而保障大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)大豆產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：張春雨）