劍麻莖腐病的研究進展

盧媛 陸干偉 黃炫強 潘文興 方石桂 陳祿 謝紅輝

摘要：劍麻（Agave sisalana Perr. ex Engelm.）是一種重要的硬質纖維作物。莖腐病（Bole rot）是劍麻的主要病害之一，嚴重制約了劍麻產業的持續向好發展。本文從劍麻莖腐病的病害癥狀、病原菌及其生物學特性、發生規律、病害防治等方面進行綜述，以期為該病害的深入研究提供參考。

關鍵詞：劍麻；莖腐病；曲霉屬；黑曲霉；威爾氏曲霉

中圖分類號：S432.1 文獻標志碼：A

Research Progress on Bole Rot Disease of Sisal

Abstract： Sisal （Agave sisalana Perr. ex Engelm.） is an important hard fiber crop. Bole rot is one of the main diseases of sisal， which seriously restricted the sustainable development of sisal industry. This paper reviewed the symptoms， pathogens of bole rot and the biological characteristics， occurrence regularity， disease control， etc.， in order to provide a reference for the further study of the disease.

Keywords： Sisal; bole rot; Aspergillus; Aspergillus niger; Aspergillus welwitschiae

劍麻（Agave sisalana Perr. ex Engelm.），原產于墨西哥，為龍舌蘭科龍舌蘭屬（Agave）多年生肉質旱生草本植物，是一種具有重要經濟價值的硬質纖維作物，其纖維被廣泛應用于工礦、運輸、漁業、航海、油田等行業[1]。廣西、廣東、海南、福建及云南等是我國的劍麻主產區[2]。近年來，受病蟲害等因素影響，我國劍麻種植面積總體呈下降趨勢[3]。莖腐病是我國劍麻生產上的主要病害之一。20世紀50年代，坦桑尼亞、委內瑞拉、肯尼亞、巴西等國家和地區先后報道發生此病[4，5]。20世紀80年代，我國廣東省的劍麻種植農場發現莖腐病為害，給當地種植企業和農戶造成嚴重經濟損失[6]。隨后，該病又蔓延至我國廣西的劍麻種植地區，并危害嚴重。為了較系統地了解劍麻莖腐病，本文從病害癥狀、病原菌及生物學特性、發生規律、病害防治等方面進行綜述，以期為該病害的深入研究提供參考。

1 病害癥狀

劍麻莖腐病的病原菌主要通過葉片割口侵染，其癥狀有慢性型和急性型兩種類型[6]。慢性型癥狀：葉片割口呈紅褐色水漬狀腐爛，病情擴展慢，一般不造成植株死亡。急性型癥狀：發病初期，病斑呈淺紅色，后變為淡黃色水漬狀腐爛，病部有大量混濁、酸臭的液體溢出；病害擴張至莖部后，致使莖組織腐爛，導致葉片凋萎，植株死亡。發病組織有發酵酸臭味，有時表面有大量黑色粉末狀物，即病菌的分生孢子。縱剖病莖，發現病部變紅褐色，病健交界處分界明顯。

2 病原菌及其生物學特性

自從國外報道發生劍麻莖腐病以來[5]，其病原菌的種類就存在很多爭議。瓜果腐霉（Pythium aphanidermatum）[7]、可可毛色二孢（Lasiodiplodia theobromae）[8]、黑曲霉（Aspergillus niger）[5，9]都被認為與莖腐病的發生有關，其中A. niger最為普遍。SANTOS等[10]從劍麻園土中分離到A. niger、巴西曲霉（A. brasiliensis）和塔賓曲霉（A. tubingensis），這三種真菌在人工接種時都能引起劍麻莖腐病癥狀，然而從田間發病植株上只能分離到A. niger，另外兩種菌的流行病學意義尚不明確[11]。多數研究僅通過觀察致病菌純培養的宏觀和微觀形態學特征將其鑒定為A. niger[11]。然而，黑色曲霉（曲霉屬的黑色種）是一個復合群體，比較混亂，難以區分和鑒定[12]。黑色曲霉群體包含6個不同分支[13]和26個已經明確的種[14]。因此，曲霉屬中的黑色曲霉種在形態上非常相似，并且在多數情況下，屬內種間的區分只能通過分析鈣調素（CaM）基因序列，而不能通過表型特征和ITS-DNA條形碼完成[15]。DUARTE等[11]從劍麻根、莖、葉片和發病成年劍麻植株根際土壤中分離了黑色曲霉，并通過致病性測定、組織病理學、分子系統發育學和致病菌基因變異分析等手段較系統研究了劍麻莖腐病及其致病菌，發現在巴西引起劍麻莖腐病的病原菌為威爾氏曲霉（A. welwitschiae），而不是A. niger。威爾氏曲霉能產生真菌毒素，擾亂劍麻植株的細胞生長周期，導致植株非正常生長[16]。在我國，普遍認為劍麻莖腐病的病原菌為A. niger[17-19]。

鄭服叢等[17]和劉巧蓮等[19]研究發現黑曲霉菌絲生長的溫度范圍為15～39 ℃，產生分生孢子的溫度為16～39 ℃，當溫度為32℃時最適合菌絲生長、分生孢子形成；菌絲和分生孢子在60 ℃的水浴中處理10 min即可致死；分生孢子在空氣相對濕度≥92%的條件下才能萌發，說明高溫高濕有利于病害發生和流行；菌絲生長的最適pH值為9；生長環境中的鉀、鈣、硫含量與菌絲生長和分生孢子產生及萌發關系不大。趙艷龍等[20]從感病劍麻植株中分離到一株莖腐病菌的突變菌株，并對其形態特征和生物學特性進行了研究，發現突變菌株的生物學特性與已報道的黑曲霉菌明顯不同，主要體現在：突變菌在PDA平板上菌絲豐富、白色、產孢速度慢；全光照條件下菌落生長和產孢速度顯著快于光暗交替和全黑暗條件，光照對孢子萌發沒有明顯的影響；孢子萌發溫度為20～45 ℃，最適為35? ℃；分生孢子致死溫度為50℃，10 min。

3 發生規律

劍麻莖腐病病原菌黑曲霉的分生孢子可借助氣流和雨水在田間傳播，通過劍麻葉片的割口侵染葉片組織，并逐步擴展蔓延至莖部，導致全株發病，病害發生及嚴重度與植株的營養狀況、田間溫濕度有關[21，22]。夏季高溫多雨天氣病害發生嚴重，并可多次循環發病，病原菌主要在病株殘體和土壤中越冬[22]。

3.1 病害與植株營養水平的相關性

有研究指出，劍麻莖腐病的嚴重度與植株體內K、Ca元素含量有關。李海連等[23]研究了劍麻葉片汁液中K和Ca元素含量的比值與病害發生率的關系，發現葉片中Ca含量與病害發病率呈負相關，K含量與病害發病率呈正相關。因此，生產上可以通過增施石灰，適當減施鉀肥，降低劍麻植株中K/Ca值，從而降低莖腐病的發病率[21]。此外，偏施氮肥的劍麻園，莖腐病發生率也比較高[24]。

3.2 病害與溫濕度的相關性

從前文描述的病原菌生物學特性可知，莖腐病病原菌菌絲生長和分生孢子萌發均需要較高溫度（32℃）和濕度（空氣相對濕度≥92%）。趙艷龍等[22]將劍麻莖腐病的發生和流行分為越冬、始發、流行、病情下降4個階段，指出病害流行一般為5—9月，即植麻區高溫多雨季節。因此，生產上常通過開挖排水溝，降低田間濕度、避開雨季割麻等措施降低病害發生率。

4 病害防治技術

由于劍麻各品系材料花期不一致，育種周期長，導致抗病育種難[1]。生產上防治莖腐病的措施主要有農業防治、化學防治、生物防治等。

4.1 農業防治

生產上，針對劍麻莖腐病的農業防治措施主要有[25]：起壟育苗和栽培；開挖防洪排澇溝；適量增施石灰；避開雨季割麻；發現病株后及時清理并用生石灰消毒園土等。

4.2 化學防治

鄭金龍等[26]采用菌絲生長速率法測定了14種殺菌劑對黑曲霉菌的抑制效果，結果發現：50%咪鮮胺錳鹽WP的EC50最小，抑菌效果最好，其次為3%甲基多抗霉素WP和40％五硝基多菌靈WP。田間試驗結果標明，50%咪酰胺錳鹽WP和10%苯醚甲環唑WDG對莖腐病的防效達60%以上，其次是40%硫磺·多菌靈懸浮劑和7.5%氟環唑EC，防效均為57.3%，因此生產上輪換使用上述幾種藥劑防治劍麻莖腐病[27]。然而，由于劍麻葉片表面的蠟質層較厚，化學藥劑難以滲透進入葉片內部，因此化學藥劑的防治效果不顯著。目前大多數農場仍采用手動噴霧器打藥，作業面積大，施藥方式方法不恰當還會導致人員中毒[28]。

4.3 生物防治

生物防治是近年來植物病害防治研究的熱點，是利用微生物拮抗、競爭等種間關系形成的一種“以菌治菌”的方法，是一種持久且效益穩定的方法，生防菌及其制劑在農業生產上的應用已較為普遍[29]。國內外學者對于A. niger及劍麻莖腐病的生物防治開展了較多研究。侯美珍等[30]在室內研究發現荔枝果核和果皮的提取物對花生冠腐病病原菌A. niger的抑菌率分別為91.7%和100%，具有應用潛力。秦士維[31]從藍莓果實中分離到一株葡萄汁有孢漢遜酵母（Hanseniaspora uvarum），對黑曲霉菌絲生長的抑制率達76.45%。黃雪蘭等[32]研究發現深綠木霉（Trichoderma atroviride）、哈茨木霉（T. harzianum）對黑曲霉菌絲生長的拮抗系數級別分別為Ⅱ級、Ⅲ級，寡雄腐霉（Pythium oligandrum）菌絲能快速生長覆蓋黑曲霉菌落；黑曲霉分生孢子在深綠木霉、哈茨木霉和寡雄腐霉發酵濾液中的平均萌發率分別為：25.07%、25.53%和12.67%。MAGALH?ES等[33]從沙丘落葉中分離的伯克霍爾德菌（Burkholderia sp.）菌株能分泌各種酶、可擴散化合物、鐵載體和揮發性有機物等，這些物質能溶解磷酸鹽，抑菌劍麻莖腐病病菌菌絲生長和分生孢子萌發。BARBOSA等[34]研究發現短桿菌、枯草芽孢桿菌、類芽孢桿菌、沙雷氏菌等的部分種能顯著抑制劍麻莖腐病菌的菌絲生長和分生孢子萌發，田間試驗結果表明生防菌降低發病率44%～75%。芽孢桿菌的某些種（如枯草芽孢桿菌）能附著在黑曲霉菌絲上，導致菌絲生長過度或菌絲細胞裂解[35]。SOUZA等[36]從健康和發病的劍麻葉片、根部、莖部分離并鑒定出9株拮抗劍麻莖腐病菌的生防菌，包含芽孢桿菌、短桿菌、伯克霍爾德菌、擬青霉、假單胞菌和沙雷氏菌等。SILVA等[37]采用離體和活體接種方法研究發現劍麻葉汁沉淀發酵物質對A. welwitschiae菌絲生長的抑制效果顯著，且能顯著減輕莖腐病的病害程度。

5 總結

劍麻是我國熱區的重要經濟作物之一，種植劍麻是桂西南等石漠化地區農民增收的主要來源之一。近年來，劍麻生產上不斷發生新病害，如劍麻色二孢黑斑病[38]、劍麻Neoscytalidium黑斑病[39]、劍麻毛色二孢葉斑病[40]等。但由于劍麻屬于小宗作物，各級政府對劍麻科研的資助力度不大，劍麻病蟲害的防治研究力量比較薄弱，因而難以實現病蟲害防控的重大突破。劍麻葉片蠟質層厚，藥劑難以滲透進入植株體內。因此，生產上針對劍麻病害的防治應采取預防為主，多措并舉減少病原菌量，切斷病菌侵染和傳播途徑，加強麻園管理，提高植株長勢。

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