黎豪 龔詩琦 宋慧娟 楚簫 孫小武 蔡雁平

摘? ? 要：南瓜白粉病是南瓜作物生產上最主要的病害之一，嚴重影響南瓜的產量和品質，制約產業(yè)的經濟效益和瓜農生產積極性。目前，國內外對南瓜白粉病菌研究較少，對南瓜白粉病的防治手段較為單一。筆者過對國內外南瓜白粉病的發(fā)病規(guī)律、抗白粉病種質資源現狀、分子生物學研究現狀、白粉病防治等方面的研究結果進行綜述，以期為南瓜生產和白粉病防治相關研究提供參考。

關鍵詞：南瓜;白粉病;抗性相關基因

中圖分類號：S642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）02-008-04

Research progress of pumpkin powdery mildew

LI Hao， GONG Shiqi， SONG Huijuan， CHU Xiao， SUN Xiaowu， CAI Yanping

（College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410000， Hunan， China）

Abstract： Pumpkin powdery mildew is one of the most important diseases in pumpkin production， which seriously affects the yield and quality of pumpkin， restricts the economic benefits of the industry and the enthusiasm of melon farmers. At present， there are few studies on powdery mildew of pumpkin at home and abroad， and the control methods of powdery mildew are not effective enough. In this paper， the incidence of pumpkin powdery mildew， powdery mildew resistance resources， molecular biology research status， powdery mildew control and other aspects of research were reviewed， in order to provide reference for pumpkin production and powdery mildew control related research.

Key words： Pumpkin; Powdery mildew; Resistance related genes

南瓜是葫蘆科南瓜屬一年生蔓生草本植物，是我國重要的瓜類作物，也是最早栽培的蔬菜作物之一。南瓜主要分為5大栽培種，即中國南瓜（Cucurbita moschata Duch.，又名倭瓜），印度南瓜（C. maxima Duch.，又名筍瓜），美洲南瓜（C. pepo L.，又名西葫蘆），黑籽南瓜（C. ficifolia）及灰籽南瓜（C. mixta）[1]。南瓜果肉香甜，富含多種氨基酸、維生素、多糖、果膠、礦物質，還含有葫蘆巴堿、類胡蘿卜素等多種生物活性物質和營養(yǎng)成分，具有極高的經濟價值和營養(yǎng)價值 [2-3];南瓜還具有很高的藥用價值、飼用價值及觀賞價值[4-5]，深受廣大消費者喜愛，因此在我國廣泛種植。南瓜在我國農業(yè)種植結構調整和經濟增收中起到了重要作用。

自20世紀70年代以來，隨著人們飲食結構的改善和對南瓜營養(yǎng)成分及其保健價值的深入研究，南瓜種植面積逐年擴大，南瓜生產過程中各種病害也出現逐年加重的情況。白粉病是南瓜生產中的主要病害之一，具有潛伏久、發(fā)病快、蔓延迅速等特點，如果防治不當，輕則減產20%～30%，重則造成植株死亡，嚴重影響南瓜的產量和品質[6]。甘肅、新疆等多個省、自治區(qū)南瓜種植面積超過1萬hm2，每年因白粉病造成的經濟損失超過千萬元，嚴重影響了瓜農的生產積極性。因而，如何有效防治白粉病在生產上帶來的危害成為了一個迫切需要解決的難題。筆者綜述了國內外關于南瓜白粉病的發(fā)病規(guī)律、抗白粉病種質資源、分子生物學、白粉病防治等領域的研究進展，以期為南瓜白粉病的抗病育種及防治提供技術支撐。

1 南瓜白粉病的病原菌、發(fā)病癥狀及發(fā)病規(guī)律

1.1 南瓜白粉病菌的種類及分布

白粉病菌種類繁多，不同作物之間的白粉病病原相差甚遠，同一作物在不同地區(qū)栽培，白粉病病原也不盡相同。準確預測和鑒定南瓜白粉病病原菌的種類，并及時監(jiān)測其小種分化，是開展南瓜白粉病防治、引進抗病材料和選育抗病品種的基礎。據報道，引起瓜類白粉病的病原菌主要有3個屬：白粉病菌屬（Erysiphe）、內絲白粉病菌屬（Leveillula）及單囊殼屬（Podsphaera），6個種分別是E. cichoracearum、E. polygoni、E. polyphage、E. communis、L. taurica和P. xanthii。P. xanthii報道的最多，其次為E. cichoracearum[7]。已發(fā)現P. xanthii有11個生理小種，分別是生理小種0、1、2U.S、2France、3、4、5、N1、N2、N3和N4。包海青等[8]對來自海南三亞地區(qū)冬季瓜類作物主栽培區(qū)的南瓜白粉病菌進行鑒定，確定白粉病為P. xanthii所致，其生理小種是2France。王娟等[9]對來自北京地區(qū)春、秋兩季的南瓜白粉病菌進行鑒定，確定侵染的南瓜白粉病菌為生理小種2France。咸豐等[10]對陜西關中地區(qū)南瓜白粉病菌進行鑒定，確定為生理小種2France。梁巧蘭等[11]對甘肅省武威地區(qū)南瓜白粉病病原菌進行研究，鑒定病原菌屬于單囊白粉菌P. xanthii。張怡等[12]、肖仲久等[13]利用形態(tài)觀察及ITS r DNA序列分析方法，分別鑒定河南、貴州省4個城市的白粉菌，瓜類白粉病病原菌均為P. xanthii。屈淑平等[14]、綦聰等[15]通過形態(tài)觀察及分子鑒定方法，鑒定出黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)南瓜白粉病菌為P. xanthii，生理小種為2France。傳統(tǒng)的南瓜白粉病菌鑒定方法是使用顯微鏡觀察病原菌形態(tài)，隨著分子生物學技術的廣泛應用，試驗方案不斷優(yōu)化與完善，通過檢測白粉病菌基因組序列，可以更為準確地鑒定白粉病菌種類。

1.2 南瓜白粉病的發(fā)病癥狀及發(fā)病規(guī)律

南瓜白粉病從苗期到成株期均可發(fā)生，以生長中后期危害最為嚴重。該病主要侵染葉片，葉柄和莖也有發(fā)生，果實受害較少。發(fā)病初期，葉面產生白色近圓形的小粉斑，之后逐漸擴展成1～2 cm的圓形白粉斑，病斑逐漸連成大塊，發(fā)病嚴重時，整個植株葉片被白色粉狀霉層所覆蓋，葉片組織由淡黃色變成褐色，后期變成灰白色，致使病葉枯黃變脆或卷縮，失去光合作用能力[16]。

白粉病病原菌的分生孢子對溫度和濕度的適應幅度較廣，分生孢子在10～30 ℃條件下均可萌發(fā)，以20～25 ℃最為適宜。該菌不像其他真菌那樣需要較高的相對濕度，即便相對濕度為25%也能萌發(fā)，但濕度過高時，孢子易吸水膨脹而破裂，從而喪失生命力。白粉病始發(fā)期在5月下旬至6月上旬，此時氣溫適宜，田間濕度大，有利于白粉病的發(fā)生。進入6旬以后，隨著氣溫升高，白粉病處于潛伏期。進入7月中下旬，此時溫度偏高，出現干濕交替氣候，白粉病菌迅速擴展蔓延，發(fā)病尤為嚴重，防治不及時會造成嚴重損失[17]。栽培管理上如種植密度過大、偏施氮肥、植株徒長、田間濕度大、通風不良等都有利于白粉病的發(fā)生與傳播[18-19]。

2 南瓜白粉病抗性種質資源

2.1 白粉病菌接種體系

白粉病菌接種體系是以接種白粉病病原菌為基礎，涵蓋最佳溫度、最佳濕度、最佳接種濃度、最佳接種方法的白粉病菌發(fā)病系統(tǒng)。白粉病菌的人工接種方法主要包括刷葉接種、摩擦接種、孢子懸浮液噴施接種等。王迪等[20]對甜瓜進行白粉病接種試驗，結果發(fā)現，當孢子懸浮液接種濃度為106個·mL-1時采用刷葉接種法的發(fā)病率最高。張若緯等[21]研究發(fā)現，甜瓜白粉病苗期最佳接種方法為噴霧法，當幼苗長到2葉1心時，接種后發(fā)病快、發(fā)病率高，甜瓜白粉病苗期接種最適宜的孢子懸浮液濃度為 2×106個·mL-1 。劉秀波等[22]針對黑龍江省南瓜白粉病病菌進行鑒定時發(fā)現，抗性鑒定的孢子懸浮液接種濃度應為2.5×105～5.0×105個·mL-1。

2.2 白粉病菌的保存措施

白粉病菌的長期保存有利于開展病理試驗，能夠及時活體取樣，加快抗病育種進程。目前，白粉病菌的保存技術廣泛應用于多種植物，主要可分為活體保存和培養(yǎng)基保存。曹遠銀等[23]研究發(fā)現，可利用保鮮液保證小麥長時間在4 ℃條件下存活的方式間接保存白粉病菌種。孟坤[24]發(fā)現，使用煙草種子包衣粉劑將表面黏附白粉菌孢子的煙草種子制成顆粒，放置于4 ℃和-20 ℃條件下保存一段時間后檢測萌發(fā)率，同時接種煙草，白粉菌的萌發(fā)率雖然隨著保存時間的延長而逐漸降低，但保存120 d后仍有白粉菌孢子可以萌發(fā)并侵染煙草。2008年，張俊華等[25]發(fā)現，南瓜白粉病菌的新生孢子能在10%（w，后同）蔗糖+12%甘油+7%二甲基亞砜+8%脫脂牛乳混合液中存活，放入-20 ℃條件下保存2 a（年）仍然具有很強的活性。此后，康萍芝等[26]發(fā)現，南瓜白粉病菌的保存方法同樣適用于黃瓜白粉病菌，保存條件為-20 ℃冷凍24 h，再放入-78 ℃低溫保存或直接放于-20 ℃冰箱保存。

2.3 南瓜白粉病抗性種質資源篩選

目前，南瓜白粉病研究主要側重于美洲南瓜類型，利用人工接種白粉病菌的方式，鑒定篩選出一些抗白粉病的南瓜品種。1996年，Kristkova 等[27]研究發(fā)現，只有較少的美洲南瓜品種表現出對白粉病的抗病性，對170份試驗材料接種鑒定后只有4份表現為抗病，其余表現為感病。2013年，張旭業(yè)等[28-29]從武威金蘋果有限責任公司提供的28份美洲南瓜材料中篩選出抗白粉病的種質資源10份。2018年，屈淑平等[14]、綦聰等[15]鑒定了64份美洲南瓜種質資源對抗生理小種2France的白粉病菌的抗感反應，篩選出13份高抗資源用于南瓜抗白粉病育種?？拱追鄄》N質資源的發(fā)現加快了抗病育種進程，為南瓜白粉病抗病資源研究奠定了基礎。

3 南瓜抗白粉病分子生物學研究

3.1 南瓜白粉病抗性遺傳機制

我國開展南瓜育種的時間比較晚，對其抗病遺傳規(guī)律的研究較少，目前研究表明，美洲南瓜對白粉病的抗性是由單顯性基因或者由1個不完全顯性基因控制，中國南瓜對白粉病的抗性由2個基因或者單隱性基因控制[30-31]。2020年，Chen等[32]發(fā)現，南瓜幼苗對白粉病的抗性與光合作用性能維持以及防御相關酶活性有關。分子生物學技術的廣泛應用，加快了南瓜抗白粉病的研究進程，為從微觀層面探索南瓜白粉病發(fā)病機制提供了研究基礎。

3.2 南瓜白粉病抗性基因定位

近年來，南瓜白粉病的相關抗性基因被逐步發(fā)現，其中美洲南瓜報道的最多。2003 年，Cohen等[33]利用美洲南瓜與抗白粉病野生南瓜進行雜交，從得到的F2 中選取抗病植株與美洲南瓜回交6代后發(fā)現，抗病性表現是由1個不完全顯性的基因控制，將其命名為 Pm-0。2017年，王晶[34]通過BSA結合SSR的方法對抗美洲南瓜白粉病基因進行初定位，利用68對在雙親中具多態(tài)性的引物篩選抗感基因池，得到5對具有多態(tài)性的標記，對F2群體進行篩選，最終得到1個遺傳距離為5.2 cM的抗病基因連鎖標記SSR237。2018年，郭言言[35]在中國南瓜自交系中分離到白粉病相關基因CmSGT1，該基因的過量表達能夠提高煙草對白粉病的抗性。2018年，綦聰[15]利用親本重測序及BSA-seq技術將美洲南瓜白粉病抗性基因定位在第10號染色體103 kb區(qū)間內，該區(qū)間共包含18個基因。2018年，Guo等[36-37]通過分析白粉病接種前后的南瓜葉片轉錄組數據，篩選到一系列差異表達基因，并通過轉基因功能驗證，發(fā)現超量表達CmbHLH87能夠顯著提高煙草植株對白粉病的抗性。2018年，Win等[38]發(fā)現，南瓜中的MLO基因有助于南瓜白粉病的敏感性研究。到目前為止，南瓜屬作物上的的遺傳轉化成功案例較少。2015年，Nanasato等[39-40]利用真空滲透和農桿菌介導相結合的方法在南瓜上實現了遺傳轉化。南瓜屬作物難以轉化，是目前急需解決的難題，建立南瓜屬作物遺傳轉化體系將成為加快抗病育種進程的關鍵。

4 南瓜白粉病的防治

4.1 農業(yè)防治

南瓜白粉病菌主要寄生在葉片上，通過阻隔葉片進行光合作用危害植株，目前主要有以下農業(yè)防治措施。（1）適當提早播種：在湖南地區(qū)，白粉病多發(fā)生在7月底，可在條件允許的情況下適當提早播種。（2）土壤消毒：白粉病具有隨病植體在土壤中越冬的特性，可在播種前適當對土壤進行翻耕消毒處理。（3）選擇抗病品種：要盡量選擇具有抗白粉病能力的品種進行種植。（4）培育無毒種苗：育苗階段，用次氯酸鈉對種子進行消毒處理，對苗床提前噴施滅菌劑。白粉病在南瓜整個生育期均可發(fā)病，可以在早期摘除發(fā)病的南瓜子葉、基部葉片，減少病源，延緩發(fā)病期[16]。（5）田間管理：南瓜白粉病在高溫高濕的情況下容易發(fā)病。將南瓜幼苗移栽在地勢高、排水好、通風光照都優(yōu)良的環(huán)境下，移栽時要澆透水，前期控水，控制前期長勢，提高抗病性。（6）合理施肥：在肥料使用上，以充分腐熟的有機肥和三元復合肥為基肥，基肥中N、P、K按常規(guī)用量配合施用，任何一種肥料的缺失、偏施都是影響南瓜白粉病發(fā)病率的重要因素[41]，適當的施硅肥能提高南瓜植株對白粉病的抵抗能力[42]。

4.2 藥劑防治

南瓜白粉病在整個生育期均可發(fā)病，在開花結果期發(fā)病最為嚴重，對白粉病的治理應當以預防為主?？蓢娛I廣寶、根力多等微生物有機菌劑[43]預防白粉病，提高南瓜植株抗病能力。發(fā)病初期，可使用27%高脂膜乳劑、20%三唑酮、5%己唑醇、30%肟菌·乙嘧酚、25%乙嘧酚、20%吡噻菌胺等藥液防治白粉病。

5 問題與展望

南瓜在瓜類作物生產中具有重要地位，是保證我國糧食安全和農民經濟收入的重要作物。目前，白粉病在南瓜生產中主要依靠化學農藥來防治，然而長期的藥劑治理不僅使得白粉病菌產生抗藥性，還影響南瓜的品質和產量，對環(huán)境造成重大危害。選育抗白粉病能力強的品種成為最經濟有效的防治南瓜白粉病的措施和主要研究方向。目前南瓜白粉病發(fā)病機制尚不明確，抗白粉病基因的定位還處于初步階段，南瓜作物上遺傳轉化成功的相關報道較少，利用分子標記輔助育種的試驗方案還停留在設想階段。因此，借鑒甜瓜、黃瓜、煙草等其他易感白粉病作物的遺傳轉化途徑及抗病育種的技術和方法，加快南瓜抗白粉病育種進程，是防治南瓜白粉病的基本思路和有效途徑。

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