苦瓜枯萎病研究進展

關峰 萬新建 張景云 繆南生 孫卓

摘要：苦瓜是江西省蔬菜產業(yè)的重要種類之一，但其產量和品質受到枯萎病的嚴重影響。該病害是由尖抱鐮刀菌侵染引起的一種土傳維管束病害。目前，化學藥劑防治是主要的防治方法，但化學防治易產生環(huán)境污染、農藥抗性及農藥殘留等問題。筆者綜述了苦瓜枯萎病的發(fā)病規(guī)律、抗性鑒定、致病機制、農業(yè)防治和生物防治等方面的研究進展，針對目前存在的問題提出進一步的研究方向，以期為苦瓜枯萎病抗性育種提供參考。

關鍵詞：苦瓜;枯萎病;致病機制;綜合防治

苦瓜（Momordica charantia L.）屬葫蘆科，原產于南美亞馬遜地區(qū)，喜溫懼寒，營養(yǎng)價值較高，含有豐富的氨基酸、維生素，以及人體必不可少的微量元素，深受人們喜愛。江西屬亞熱帶季風濕潤氣候，降雨充沛，無霜期較長，十分適合苦瓜生長。2016年，江西省苦瓜總栽培面積逾12000hm²，總產量約為27萬to苦瓜枯萎病是由尖抱鐮刀菌苦瓜專化型（Fusarium oxysporum f.sp.momordicae，fom）[1]侵染引起的一種土傳病害，發(fā)病時可引起苦瓜整株萎蔫死亡，并能在任何生育期進行侵染并造成毀滅性危害。近年來，由于種植苦瓜地塊連作障礙嚴重，以及苦瓜栽培面積的盲目擴大，苦瓜枯萎病帶來的危害逐年加重，嚴重制約了苦瓜產業(yè)的發(fā)展[2]。

1 苦瓜枯萎病的發(fā)生及危害

1.1 病害癥狀

苦瓜枯萎病是典型的土傳病害，任何時期均可發(fā)病。苦瓜植株受到病原菌侵染后，葉緣卷曲，葉脈黃化，植株從下到上逐漸枯萎。苗期發(fā)病時，子葉萎蔫下垂，植株生長停滯，嚴重的會導致植株死亡。多數(shù)枯萎病在植株坐果期顯癥，初期植株下部葉片褪綠，出現(xiàn)黃色網紋狀且發(fā)黃，由下向上發(fā)展;中午高溫時病株葉片會出現(xiàn)萎蔫，澆水后又可暫時恢復，但持續(xù)5～7d后便嚴重萎蔫，最終植株枯死。病害后期能看到藤蔓中下部至莖基部出現(xiàn)紅褐色縱裂，在潮濕條件下表皮腐爛，剖開病株基部可發(fā)現(xiàn)其維管束呈黃褐色至褐色[3-5]。

1.2 影響病害發(fā)生的主要因素

苦瓜枯萎病的發(fā)病程度與土壤性質、溫濕度、耕作制度、施肥、灌水和栽培管理等因素密切相關。枯萎病在土壤溫度20～34℃之間均可以發(fā)生，以24～28℃最適宜，土溫越高則病害潛伏期越短，發(fā)病越快。一般情況下，土質黏重、地勢低洼、土層貧瘠、易積水、地下害蟲較多的地塊，苦瓜枯萎病發(fā)病率較高。也有研究表明，偏施氮肥比施復合肥的地塊發(fā)病重，連作栽培模式比輪作的地塊發(fā)病概率大，灌水多的地塊發(fā)病重，坡地及山區(qū)水田發(fā)病輕，平地農田發(fā)病重，種植密度越大，則枯萎病發(fā)病越重。

1.3 枯萎病致病機制

導管堵塞和致病毒素是目前2種被廣泛認可的說法[7-8]。尖抱鐮刀菌侵染的第一個目標就是植物細胞壁，細胞壁的主要成分是果膠和纖維素，而尖抱鐮刀菌可分泌果膠酶、纖維素酶和β-葡萄糖苷酶來降解植物細胞壁，果膠會堵塞苦瓜的導管，從而影響?zhàn)B分和水分運輸，引起植物萎蔫Kikot等證實了西瓜枯萎病菌（F.oxysporum f.sp.niveum，F(xiàn)on）和黃瓜枯萎病菌（F.oxysporum f.sp.cucumerinum，F(xiàn)oc）分泌的果膠酶活性、纖維素酶活性均可影響植物發(fā)病程度。尖抱鐮刀菌的基因組測序已經完成，研究發(fā)現(xiàn)，其基因組的種系特異性（LS）序列包含4條同源染色體，并且LS區(qū)域富含與致病性有關的基因。

綠色熒光蛋白標記是一種研究病原菌在植物體內的侵染動態(tài)的方法。2010年，Zvirin等對甜瓜枯萎病致病菌進行GFP標記，比較其在抗病品種與感病品種中的侵染過程，發(fā)現(xiàn)病原菌對感病品種的侵染速度明顯快于抗病品種。Ramos等研究發(fā)現(xiàn)，植株中病原菌的熒光強度與植株病害程度呈正相關，植物體內病原菌數(shù)量與植物發(fā)病程度呈正相關。

而在致病毒素學說中，鐮刀菌酸（Fusaric acid）被認為是一種主要的致病毒素，它是一種由鐮刀菌屬病原菌分泌的非特異性毒素，可以引起絕大多數(shù)植物萎蔫，可損壞根系膜系統(tǒng)，致使根系代謝紊亂，導致植物根系水分吸收受阻，最終根系活力下降直至死亡。研究表明，β-酮己二酸是鐮刀菌酸合成的前體，而阻斷β-酮己二酸途徑，尖抱鐮刀菌就不再具有致病性。鐮刀菌酸也被認為是尖抱鐮刀菌侵染植物的信號物質，其毒素與植物根系細胞特定蛋白相結合，損傷細胞膜，然后尖抱鐮刀菌分泌細胞壁降解酶等導致植物導管堵塞，最終導致植物萎蔫死亡。

1.4 苦瓜枯萎病抗性鑒定

在中國，苦瓜枯萎病發(fā)病區(qū)呈逐年擴大趨勢，造成嚴重的經濟損失。苦瓜枯萎病菌在土壤中的存活力和致病力較強，很難防治，選育抗病品種是比較有效的一種方法，而抗性鑒定是選育抗性品種的重要基礎。目前，對黃瓜和西瓜等作物的枯萎病抗性鑒定報道較多，針對苦瓜枯萎病抗性鑒定僅有少量報道，其鑒定一般可以使用人工苗期胚根法、傷根法、浸根法、浸土法等。關峰等研究認為，浸根接種法較適用于江西省苦瓜枯萎病的抗性鑒定，并發(fā)現(xiàn)枯萎病高抗材料6份。羅方芳等采用浸根移栽接種法對廣東省推廣種植的11個苦瓜品種進行抗枯萎病鑒定，結果表明，多數(shù)苦瓜均具有枯萎病抗性。曾華蘭等采用浸根移栽接種法對四川省23個苦瓜種質資源進行了枯萎病抗性評價，發(fā)現(xiàn)達到抗或中抗水平的材料有15份。陳振東等用苗期接種法對143份苦瓜高代自交系材料進行枯萎病抗性鑒定，發(fā)現(xiàn)高抗枯萎病材料1份，抗病材料2份，中抗材料5份。趙秀娟等研究發(fā)現(xiàn)，因接種季節(jié)不同，苦瓜抗性不穩(wěn)定，另對來自國內外的43份苦瓜種質資源進行篩選，結果表明，直接水培接種法是較適合苦瓜苗期枯萎病抗性鑒定的方法，適宜的接種菌液抱子濃度為4×10⁶cfu·mL^-1。龍衛(wèi)平等發(fā)現(xiàn)，多美尼加野生苦瓜資源對枯萎病的抗性達到高抗甚至免疫，但是該苦瓜較小，肉質較薄。筆者課題組（瓜類與十字花科蔬菜科研創(chuàng)新團隊）認為選擇種植‘贛優(yōu)1號‘贛優(yōu)2號等抗病品種，對減少枯萎病發(fā)生具有重要作用。

2 病害的防治方法

2.1 農業(yè)防治

2.1.1 輪作 輪作是一種利用化感途徑有效防治土傳病害、提高土壤營養(yǎng)利用率和豐富微生物多樣性的耕作制度。由于寄主植物根部可產生刺激尖抱鐮刀菌萌發(fā)的分泌物，因此苦瓜與非寄主植物輪作可抑制枯萎病的發(fā)生，特別是與禾本科、豆科作物（如玉米、大豆等）輪作效果更好。劉陽華等報道，預防苦瓜枯萎病發(fā)生最好的方法就是采用水旱輪作，如苦瓜-晚稻-萵筍輪作的高效栽培模式，菜地和旱地下5～10cm的病菌在6～12個月相繼失去致病力，可基本控制枯萎病的發(fā)生與危害。馮誠誠發(fā)現(xiàn)苦瓜-葉菜-豇豆-水稻1a（年）4茬輪作模式可有效減輕病害發(fā)生。Wu等檢測了連續(xù)種植西瓜5a、休耕3a后的土壤中微生物含量，發(fā)現(xiàn)3a間枯萎病菌含量逐漸下降，并且其他致病菌含量也在下降。由此可見，實施輪作模式對于防治枯萎病是十分有效的。

2.1.2 嫁接防病 由于瓜類枯萎病病原菌是從寄主植物根部侵入，且其寄主轉化性較強，采用嫁接換根是防治苦瓜枯萎病最有效的措施之一。我國苦瓜的嫁接方法有插接、劈接和靠接，砧木主要采用黑籽南瓜或絲瓜，防病效果較好，且嫁接成本低，效益高，操作相對簡便。但由于需要一定的技術，且嫁接也大大增加種植成本，在集約化栽培程度不高的地方尚未大面積推廣。張玉燦等報道，嫁接可以提高苦瓜抗病性，并且不同季節(jié)的最適苦瓜砧木不同，‘砧-6更適合作為春季苦瓜嫁接砧木，而‘砧-14更適合作為夏秋季苦瓜嫁接砧木。唐愕進行了不同砧木的嫁接試驗，黑籽南瓜嫁接成活率高達95.7%，嫁接苗種植后長勢旺盛，抗病能力強，筆者課題組通過試驗也認為黑籽南瓜是目前苦瓜嫁接的最好砧木。

2.1.3 種子消毒 許多蔬菜種子自身帶病原菌，種子發(fā)芽后導致幼苗發(fā)病，因此將病原菌消滅在根源上，減少病害的最初侵染也是一種有效手段。陳瑤瑤等研究發(fā)現(xiàn)，苦瓜種子采用55℃溫水浸泡15min，浸種時不斷攪拌，待水溫降到35℃，繼續(xù)浸泡2h，能預防多種真菌和細菌病害。播種前采用40%（ω，后同）福爾馬林100倍液浸種30min，或用50%多菌靈溶液浸種1h，取出后用清水沖洗干凈后播種可防治多種土傳病害。

2.1.4 改良土壤 由于鐮刀菌適宜弱酸環(huán)境，酸性土壤條件下枯萎病易發(fā)病。可施石灰改變土壤酸堿度，降低枯萎病發(fā)生率。解開治等研究了養(yǎng)蛆產物對苦瓜枯萎病病原菌的抑菌抗病效果，認為養(yǎng)蛆的副產物蠅蛆組織搗碎液和蛆糞浸提液可顯著抑制病原菌菌絲生長，降低枯萎病的發(fā)病率。Mar-tyn等報道，日光暴曬30～60d可延緩枯萎病發(fā)生，可顯著減少10cm表層土壤中的枯萎病菌數(shù)量。劉陽華等發(fā)現(xiàn)，利用拮抗真菌木霉可加速土壤中病殘體上越冬病菌的死亡。日本、以色列等國利用太陽能加熱土壤殺滅病菌，并結合增施有機物的綜合防治方法，效果較好，并且得到快速推廣。曹群等將生防菌劑與腐熟有機肥按比例混合制成生物有機肥，發(fā)現(xiàn)生物有機肥可以降低枯萎病的發(fā)生率，調節(jié)微生物菌落結構、改善土壤結構和肥力狀況。

2.2 生物防治

生物防治法是利用一些有益生物產生的對病原菌寄生有害的物質、通過競爭營養(yǎng)與空間等途徑，減少病原菌數(shù)量，從而減少枯萎病發(fā)生的一種有效防治方法。目前應用較多的拮抗菌有假單胞菌株、放線菌、蠟質芽孢桿菌、枯草芽抱桿菌、內生細菌、哈茨木霉等。劉陽華等研究發(fā)現(xiàn)，拮抗真菌對病殘體上越冬的苦瓜枯萎病菌的生活力產生影響，木霉可加速土壤中病殘體上越冬枯萎病菌的死亡。劉蕓等發(fā)現(xiàn)，灰黃霉素對苦瓜枯萎病菌有良好的抑制作用，可使菌絲變稀疏、膨大、扭曲。對西瓜枯萎病侵染的連作菜地施用芽抱桿菌制成的生物有機肥后，枯萎病菌從8.65x 104Cfug‘下降到9.41×10³cfu·g^-1、胡云廣等分離得到的地衣芽抱桿菌BS-3，產生的抑真菌素具有較廣的抗菌譜，對苦瓜枯萎病菌有較好的抗菌效果。陳成等報道解淀粉芽抱桿菌對苦瓜枯萎病菌有良好的抑制作用。

中國己開發(fā)的井岡霉素、放線菌酮與慶豐霉素等農用抗生素對某些植物真菌性病害顯示出良好的防治效果，在生產上廣泛應用。也有報道表明，拮抗菌與成熟堆肥混合使用時的防效比單一拮抗菌的效果好。梁銀等發(fā)現(xiàn)，施用放線菌CT205對黃瓜枯萎病防治效果為51.85%，放線菌CT205菌液和有機肥復合制成生物有機肥，防治效果達81.85%。目前，農用抗生素的應用在其他瓜類作物如黃瓜、西瓜上較多，直接針對苦瓜的很少。

3 展望

枯萎病對苦瓜生產造成了嚴重危害，目前，枯萎病病原菌抗性規(guī)律尚不清楚，苦瓜全基因組測序尚未完成，己成為抗病品種選育的一大難題。生物防治因無公害等優(yōu)點被廣泛關注和開發(fā)，農業(yè)生產中針對苦瓜枯萎病這類土傳真菌病害的防治需要各地在實際應用中減少化學藥劑使用，因地制宜調整生物防治方案，比如利用合理輪作、化感作用減輕枯萎病的危害，選擇生態(tài)適應性較強的生防菌與有機肥復配，可以在防治枯萎病的同時達到增產的目的。

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