馬鈴薯晚疫病和早疫病田間主要識別特征及病原學研究

劉冠求，萬博，潘家荃，周樺楠，崔亮

（遼寧省農業科學院作物研究所，遼寧沈陽110161）

馬鈴薯（Solanum tuberosum）為茄科茄屬一年生草本塊莖植物，是全球四大重要糧食作物之一，產量僅次于玉米、水稻和小麥，營養價值高、適應力強。中國是馬鈴薯第一大生產國[1]。2015年1月，我國馬鈴薯主糧化戰略正式啟動，因此保證馬鈴薯的產量與品質是中國農業科研中的重要研究領域。隨著馬鈴薯種植面積的不斷擴大，連作馬鈴薯種植面積的不斷增加，馬鈴薯病害的發生流行逐年加重，在我國危害較重、造成損失較大的馬鈴薯病害約有15種，東北、華北北部和西北馬鈴薯產區，主要病害有馬鈴薯晚疫病、馬鈴薯早疫病、馬鈴薯枯萎病、馬鈴薯黑痣病、馬鈴薯病毒病、馬鈴薯黑脛病和馬鈴薯環腐病等，其中馬鈴薯晚疫病和早疫病是我國馬鈴薯種植過程中危害最為嚴重的病害，一般減產10%~30%，嚴重的可達70%以上，已成為限制我國馬鈴薯產業健康發展的主要障礙之一。

1 馬鈴薯晚疫病和早疫病田間主要識別特征

1.1 馬鈴薯晚疫病田間主要識別特征

馬鈴薯晚疫病主要侵染馬鈴薯的葉、莖和塊莖。

1.1.1 葉部病征。發病初期，植株葉尖或葉緣開始產生水浸狀的蒼白色或褐色小斑，小斑周圍有淺色暈圈。隨后，病斑迅速向葉片中間擴張，形成近圓形的褐色大斑。葉片染病部分與健康部分無明顯邊界。濕度大時，病斑周圍可產生一圈白色霉狀物，即病原菌的孢囊梗與孢子囊，葉背部尤其明顯。發病嚴重時，病斑會持續擴張直至覆蓋整個葉片，葉片萎蔫下垂，一片焦黑。天氣干燥時，病斑部分干枯，脆弱易碎。

1.1.2 莖部病征。馬鈴薯莖部很難直接被病原菌侵染，其初侵染來源主要有2種，一是帶病種薯發病后，病原菌由下至上侵染莖部；二是葉部發病后，病斑順著葉柄繼續擴張侵染莖部。莖部侵染后，會在表層出現不等長的褐色條斑，病斑處極其脆弱，易折斷。天氣潮濕時，病斑處也可出現白色霉狀物。發病嚴重時，全株萎蔫下垂，呈現黑色并腐壞，發出難聞的氣味。

1.1.3 塊莖病征。塊莖被侵染后，會形成褐色不規則病斑，略有凹陷。病斑可在塊莖表皮擴張，嚴重時可侵入內層，造成薯肉不同程度的褐色壞死。環境潮濕時，病部可產生白色霉狀物，反之，則呈現皺縮狀態。塊莖被侵染后，可能在田間發病，也可能入窖后再發病。

1.2 馬鈴薯早疫病田間主要識別特征

馬鈴薯早疫病主要侵染植株的葉片，莖稈和塊莖部位較少發病。

1.2.1 葉部癥狀。初侵染易發生在植株下部的葉片上，首先出現褐色、略凹陷的小病斑，與健康部分有明顯分界。隨后，逐漸擴大成具有明顯同心輪紋的大斑，邊緣一圈顏色較淺，濕度大時出現黑褐色霉狀物。病斑多數呈圓形或橢圓形，部分病斑受葉脈限制呈不規則形。發病嚴重時，病斑相互連接覆蓋整個葉片，最終葉片枯黃壞死。

1.2.2 莖部癥狀。莖部感染時，病斑與葉部相同，后期變為黑色。

1.2.3 塊莖癥狀。塊莖發病后，表皮形成暗褐色略凹陷病斑，圓形或橢圓形，病部深入皮下，逐漸侵蝕薯肉，變成褐色海綿狀，最終干腐。貯藏期塊莖發病后，呈現腐爛狀。

2 馬鈴薯晚疫病和早疫病病原學

2.1 馬鈴薯晚疫病菌形態特征

馬鈴薯晚疫病病原菌為致病疫霉（Phytophthora infestans），屬藻物界卵菌門疫霉屬，為半活體營養型異宗配合卵菌，多數為二倍體。致病疫霉基因組大小約240 Mb，與已經測序的其他疫霉菌相比要大3~5倍，基因組中轉座子和重復序列極高。病原菌菌絲體為透明管狀結構，無隔，多核，菌絲體膨大后，中部會分節，并沿特定角度不對稱生長，呈現出鏈狀或簇狀。孢子囊無色、單胞、形狀近似檸檬，頂端多有一個乳頭狀突起。孢囊梗頂端形成一個孢子囊后，還會繼續生長，已生成的孢子囊頂端會形成新的孢子囊，因此孢囊梗呈現粗細不一的竹節狀，每一節的基部寬而頂端窄小[2]。致病疫霉有2種萌發方式：一種是直接萌發，條件適宜時，孢子囊會萌發出芽管，芽管從馬鈴薯葉部（主要是葉片背面）的氣孔侵入植株；另一種是間接萌發，孢子囊通常可以產生4~8個游動孢子，呈卵形或腎形。游動孢子從孢子囊頂端的孔口逐個排出。游動孢子被釋放后，可在外界水環境中游動十幾秒，之后鞭毛消失，生成細胞壁，靜止不動，形成厚垣孢子，等待環境條件適宜時再度萌發，通過植株表皮的裂隙侵入[3]。

2.2 馬鈴薯晚疫病菌生物學特性

馬鈴薯晚疫病菌寄主專化性較強，在一般培養基上不易生長，只能在黑麥培養基、燕麥培養基和白蕓豆培養基等特定培養基上生長。在我國主要侵染馬鈴薯、番茄等茄科作物。病原菌菌絲生長溫度范圍為13℃~30℃，最適溫度范圍為20℃~23℃，在此溫度下，菌絲體在寄主組織內生長最快，潛育期最短。致病疫霉在相對濕度達到85%以上時才產生孢囊梗，孢子囊則需要95%以上的濕度才能大量形成。孢子囊形成的溫度范圍為7℃~25℃，最適溫度范圍為18℃~22℃。孢子囊和游動孢子需要在水中才能萌發，孢子囊萌發產生游動孢子的溫度范圍為10℃~13℃，所需時間較短，僅1~2 h。孢子囊直接萌發產生芽管的溫度范圍為4℃~30℃，但以15℃以上時為多，直接萌發需5~10 h，游動孢子萌發最適溫度為12℃~15℃。孢子囊在低濕高溫條件下很快失去生存力，游動孢子壽命更短，但在土壤中的孢子囊可在夏季維持2個月左右的生存力。卵孢子具有厚壁，可抵御寒冷、微生物降解或化學熏蒸等惡劣環境條件。影響致病疫霉菌卵孢子萌發的重要條件有菌株組合、保存和培養時間、溫度、光照、營養物質、化學處理和酶處理等。馬鈴薯晚疫病存在有性生殖和無性繁殖2種生殖方式，田間多以無性繁殖方式為主，有性生殖方式為異宗配合，為完成有性生活史需正反交配型，即A1和A2。2種交配型同時存在可通過有性生殖發生基因重組[5]。馬鈴薯晚疫病具有明顯的生理分化現象，目前采用的是一套分別具有R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11基因的12個標準鑒別寄主進行活體鑒定，根據在鑒別寄主上的反應表型劃分為不同的生理小種。在我國，馬鈴薯晚疫病菌群體生理小種種群組成日趨復雜，能克服目前11個已知抗病基因（R1~R11）的超級生理小種在我國云南、四川、黑龍江、河北以及內蒙古等馬鈴薯主產區均有發現。

2.3 馬鈴薯早疫病菌形態特征

馬鈴薯早疫病病原菌主要有茄鏈格孢（Alternariasolani）、A.alternata、A.interrupta、A.grandis、A.tenuissima、A.dumosa、A.arborescens和A.infectoria等8種。其中茄鏈格孢為優勢病原菌，屬無性類真菌鏈格孢菌，病原菌分生孢子梗單生或簇生，直或彎曲，圓筒形，淡褐色或暗褐色，有1~7個隔膜。分生孢子從分生孢子梗頂端生出，通常單生，黃褐色或暗褐色，倒棒型，有7~12個橫隔膜，0~5個縱隔膜。頂端有喙，與分生孢子等長或長于孢子，淺色。馬鈴薯早疫病菌在PDA培養基上培養的菌落近圓形，中心菌落顏色較深，近黑色，邊緣顏色較淺，邊緣菌絲比中部密集，菌落背面黃色至褐色，一些菌株可在培養基上產生黃紅色色素[6]。

2.4 馬鈴薯早疫病菌生物學特性

馬鈴薯早疫病菌對培養條件要求較低，在PDA培養基和燕麥培養基上，菌絲生長速率最快，在TA培養基上產孢量最大。全光照條件菌絲生長速率最快，全黑暗條件生長較慢，光照是菌絲分化形成分生孢子梗的必要條件。菌絲生長溫度范圍為5℃~35℃，最適溫度范圍26℃~28℃，分生孢子梗形成的最適溫度范圍為19℃~23℃，菌絲生長最適pH為6~8，孢子萌發溫度范圍為15℃~33℃，最適溫度范圍為19℃~23℃，孢子萌發最適pH為7~8。紫外線照射10 min和菌絲損傷可顯著提高產孢量[7]。茄鏈格孢在液體培養基搖培條件下可產生毒素，目前已經從茄鏈格孢的培養濾液中分離到11種毒素。其中交鏈孢酸和茄格孢吡喃酮a、b、c能夠產生與馬鈴薯早疫病相似的壞死癥狀。