柿炭疽病研究進展

王 潔，余賢美，艾呈祥

柿樹(Diospyros kaki Thunb.)原產于我國，是雙子葉植物綱(Magnoliopsida)柿目(Ebenales)柿科(Ebenaceae)柿屬(Diospyros)植物。柿果、柿蒂和柿霜等包含豐富的營養物質，具有重要的藥療保健效用［1，2］。柿樹炭疽病是柿樹生產上的毀滅性災害，主要危害柿果實和嫩枝，造成果實腐爛，枝條枯死導致樹體整株死亡，還能危害貯藏期柿果實，該病害分布于國內主要柿樹栽培區，已嚴重制約了我國柿樹產業的可持續發展［3～6］。炭疽菌是一類重要的植物病原真菌，具有豐富的形態學及遺傳多樣性。因此，明確柿樹炭疽病病原菌種類、炭疽菌的侵染過程，對保證果樹穩產增產具有重要意義。

1 柿炭疽病病原菌

1.1 柿炭疽菌的種類與命名

柿炭疽病病原最初被鑒定為柿盤長孢菌(Gloeosporium kaki Hori)［7～9］。1921 年，Maffei［10］將在意大利帕維亞植物園柿葉部分離鑒定的病原菌鑒定為Colletotrichum.kaki，與G.Kaki Hori相比生物學特性略有差異。隨后，Von Arx［11］在系統研究炭疽菌的分類時，認為柿盤長孢菌(G.kaki Hori)和C.kaki是一樣的，他們與膠胞炭疽菌C.gloeosporioides均為同物異名，將柿樹炭疽病菌正式統一為柿盤長孢菌(G.kaki Hori)，并在一段時間內得到普遍應用［3］。但是，同時期膠胞炭疽菌也作為柿炭疽病病原菌被頻繁應用［5］。

炭疽菌具有豐富的形態學及遺傳多樣性，單純的形態學無法準確的對其進行分類鑒定［12，13］。隨著分子生物學的發展，多基因進化樹分析結合形態學方法已逐漸成為炭疽菌分類鑒定的可靠工具，得到了世界范圍內的認可［14～16］。Weir等［15］研究了來自中國、日本和新西蘭的標本，形態學結合真菌轉錄間隔區(rDNA-ITS)和甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GPDH)基因的系統發育分析，將柿樹炭疽病菌的表位型重新界定為柿盤長孢菌G.Kaki Hori，而分類學上將其歸類為一類新的炭疽菌，命名為柿樹炭疽菌C.horii，成為C.Gloeosporioides sensu lato復合種的成員之一。我國浙江無核柿樹炭疽菌也被重新鑒定為柿炭疽菌(C.horii)［17］。自此，柿樹炭疽病病原菌被正式命名為柿炭疽菌(C.horii)。

1.2 柿炭疽菌生理分化

國內外研究表明，不同的炭疽菌可以侵染同種植物［16，18］。例如，我國蘋果炭疽病病原菌可分為7個分類單元，包括已知種6個，新種1個［18］。雖然柿炭疽病的病原菌種類未見系統研究的報道，但是從世界各地的報道中不難發現柿炭疽病病原菌同樣存在多樣性。Kim等［19］室內試驗證明，辣椒上分離的C.acutatum能侵染柿樹。Williamson等［20］發現，美國柿果實炭疽病菌是由C.acutatum引起的。此后，在韓國也發現C.acutatum侵染果實能引起柿果的黑斑病［21］。通過對我國5個省的柿主產區進行調查筆者發現，C.horii為我國柿炭疽病的主要病原菌，同時新發現喀斯特炭疽菌(C.karstii)也能引起柿葉片和枝條的炭疽病，喀斯特炭疽菌C.karstii比C.horii更易侵染葉片，且引起的癥狀也更明顯［22］。Palou等［23］發現，C.gloeosporioides能引起貯藏期柿果實病害。由此可見，柿炭疽病病原菌存在多樣性，進行大范圍的調查及鑒定，明確不同地區柿炭疽病病原菌種類及其侵染規律，對于柿炭疽病的防治具有重要意義。

2 炭疽菌致病機理研究

2.1 侵染策略

炭疽菌屬真菌在不同寄主植物和同種寄主不同組織器官上主要存在2種不同的侵染策略:細胞內半活體營養型(intracellular hemibiotrophy)和角質層下內部死體營養型(subcuticular intramural necrotrophy)［24］。

研究表明，C.horii屬于細胞內半活體營養型。半活體營養型炭疽菌侵染過程中，孢子在寄主表面迅速萌發，形成短芽管，然后分化形成成熟的黑褐色附著胞。這些附著胞產生較高的膨壓和再分化形成侵染釘，通過向植物細胞釋放水解酶穿透寄主表面的角質層［24，25］。在柿炭疽菌(C.horii)附著胞形成過程中，核相發生2次有絲分裂變化。第一次有絲分裂發生在分生孢子固著聚苯乙烯塑料培養皿3～4 h后，隨后，分生孢子中部形成一個隔膜，把它分成2個細胞;6～7 h后，分生孢子發生第二次有絲分裂。分裂后，一個核通過芽管移入附著胞中。通過對不同柿品種及同一個柿品種的不同部位進行接種，觀察致病性、附著胞形成和侵染特性，發現柿樹炭疽菌在不同柿樹表面均能形成附著胞，附著胞多產生在寄主表皮背斜細胞壁間結合處(JACWs)或近結合處。而侵染菌絲的形成和擴展方式可能是其寄主專化性(或致病性)差異的重要機制之一［5］。

凹陷的寄主原生質膜圍繞侵染泡囊和初生菌絲，界面之間形成界面基質，這些基質把真菌細胞壁和凹陷的寄主原生質膜分開。超微結構研究表明，機械力和酶降解作用，是柿炭疽菌(C.horii)初生菌絲和次生菌絲產生穿透性以破壞葉柄寄主細胞的主要作用力，在其侵染柿葉柄過程中有2個階段，即初生菌絲的活體營養階段和次生菌絲的死體營養階段。初生菌絲與具有沉積物的寄主原生質膜之間有一層界面基質(interfacial matrix)，初生菌絲擴張并侵染相鄰細胞時，圍繞著初生菌絲層的界面基質消失，具有沉積物的原生質膜被逐步降解，細胞開始死亡，產生次生菌絲，在死的細胞中繁殖和擴展，并產生分枝直接穿透較薄的寄主細胞壁，無縊縮或任何變形現象，菌絲頂端部分未見隔膜產生;在穿透較厚的細胞壁時，靠近頂端處產生隔膜，頂端細胞膨大，使寄主細胞壁撕裂［25，26］。研究還發現，炭疽菌與柿樹互作的界面上，寄主原生質膜具有明顯的波浪形皺縮［27］，這明顯不同于模式菌株菜豆炭疽菌與寄主互作界面上光滑的寄主原生質膜，表明柿炭疽菌(C.horii)與植物的互作可能是一種新的體系。

與細胞內半活體營養型不同，角質層下內部死體營養型炭疽菌整個侵染過程檢測不到活體營養階段。豇豆與C.capsici的互作就是屬于這個類型。分生孢子萌發形成附著胞后，病原菌穿透角質層，并在其下生長形成菌絲網，侵染早期階段進入細胞腔，在菌絲迅速擴展前，提前殺死宿主細胞。菌絲侵入寄主植物表皮細胞和葉肉細胞，引起更多細胞的死亡［28］。

2.2 致病相關基因克隆

病原菌與寄主互作是個極其復雜的過程，其間必定涉及了大量的基因參予不同階段的表達調控。在炭疽菌屬真菌中已經鑒定并克隆了多個與致病相關基因，例如影響致病性的果膠酸鹽裂解酶(PL)基因，介導附著胞形成的轉錄因子CLSTE12，在病菌侵染的初級階段起作用的cgdn3基因，影響致病性的2個功能不同果膠裂解酶基因pnl-1和pnl-2，以及二酰基甘油酰基轉移酶(Diacylglycerol acyl transferase)和角質酶CglCUT1等基因［29～34］。菜豆炭疽菌轉錄激活因子clta1基因可能調控菜豆炭疽菌從活體營養向死體營養生長轉化的作用。李明江［35］利用同源擴增及TAIL-PCR在柿炭疽菌中擴增出了與cgta1同源的基因，證明了柿炭疽菌從活體體營養向死體營養的轉換機制。孫虎［36］構建了柿炭疽菌基因組文庫，并篩選了致病性突變體，克隆了3個無致病性突變體的側翼序列，證明它們分別與24-C甲基轉移酶、核糖體蛋白和真核翻譯起始因子3個致病性相關基因具有較高同源性。王偉［37］推測哈銳炭疽菌的fstf(Fungal specific transcriptional factor)基因可能和活體營養相關，構建并轉化了該基因的敲除載體，為研究其功能奠定了基礎。通過轉錄組學研究，發現柿炭疽菌(C.horii)比同屬的C.higginsianum和C.graminicola含有更多的系譜專化性基因［38］。綜上所述，柿炭疽菌(C.horii)可能存在較為專化的致病基因。

3 柿炭疽病的防治

通過十字交叉法和血球計數板法測定柿樹炭疽病菌菌絲生長，結果表明，最適溫度為20～30℃，最適產孢溫度為25～30℃，最適生長的pH值為5～6［39，40］。目前，柿炭疽病的防治還是以化學防治為主。利用菌絲生長速率法和包子萌發法分別測定16種常用殺菌劑的作用，結果表明，質量濃度為33.5 g/L的喹啉銅懸浮劑，25 g/L的溴菌腈乳油和70 g/L的代森錳鋅可濕性粉劑對柿炭疽菌的抑菌效果最好，可作為優選藥劑［40］。田間試驗結果顯示，質量濃度為25g/L的咪鮮胺乳油600倍液的防治效果可達到89.60%［41］。針對不同菌株及不同地區的化學防治藥劑還需進一步研究。

4 展 望

中國柿品種資源豐富，種內變異復雜，柿樹炭疽病作為一種毀滅性病害，對柿樹產業的發展造成了嚴重威脅。目前柿炭疽病研究還停留在傳統的病原鑒定上［5，41，42］，未見系統性研究柿炭疽病的報道。我國柿炭疽病的病原種類還未明確，抗病品種篩選研究相對較少［43］;同時，關于柿炭疽菌(C.horii)的致病機理研究相對滯后。為了更加合理的預防控制該病害，急需明確我國不同柿產區柿炭疽菌種類及其發病規律，制定有針對性的防治策略;同時加大篩選抗病品種的力度，為抗病育種奠定基礎;進一步開展柿炭疽病致病機理，為更深入的了解柿炭疽菌與植物互作提供理論基礎。

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