龔 姝
(保山市科學技術(shù)情報研究所,云南保山 678000)
煙草青枯病是由青枯雷爾氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的具有毀滅性的土傳病害之一,又稱格蘭維爾萎蔫病、煙瘟[1]。青枯病的發(fā)生會造成作物減產(chǎn)甚至絕收,且不易防治。該病害首次由印度尼西亞在1864 年報道,目前已遍布熱帶、亞熱帶和某些溫帶地區(qū),在54 科450 多種寄主植物上發(fā)現(xiàn)有青枯病危害[2]。我國自1983 年報道花生青枯病的毀滅性危害以來,目前已在39科90 余種寄主植物上發(fā)現(xiàn)青枯病危害,并且在國內(nèi)多個地方報道了青枯病的新寄主[3],其中以煙草和番茄等茄科作物受青枯病的危害較為嚴重。
青枯雷爾氏菌在10 種重要的植物病原細菌中位居第2 位[4],可通過根部傷口、根尖或次生根侵染煙草植株,最后定植于木質(zhì)部,繼而堵塞維管束組織,造成葉片萎蔫、發(fā)黃壞死,莖基部有條狀病斑,嚴重時根部會變黑腐爛,髓部中空或成蜂窩狀,擠壓橫切病莖有黃白色乳狀“菌膿”粘液[5-6]。在侵染后期,整個煙株變黃、變黑,枯死,造成煙葉嚴重減產(chǎn)和經(jīng)濟損失[7]。煙草青枯病通常與其他病害復合發(fā)生造成更為嚴重的發(fā)病率,甚至會導致作物絕收[8]。據(jù)報道,2008 年保山市烤煙大田煙株莖下部出現(xiàn)黑色壞死癥狀,病情迅速蔓延,局部地塊發(fā)病率達60%以上,嚴重時全田煙株凋萎枯死,經(jīng)鑒定病害為煙草青枯病[9]。本文主要從煙草抗病品種選育、土壤理化性狀與細菌群落關(guān)系、植物免疫誘抗劑及誘導抗性以及防控技術(shù)等方面綜述煙草青枯病防治最新研究進展,為該病害的科學防控提供參考。
長期種植單一煙草品種會導致病害多發(fā)、品質(zhì)退化。煙草的不同品種對青枯病原菌的抗性存在著差異,選育和種植抗病品種可以有效降低病害的發(fā)生程度和流行速度。在抗病育種中,抗性鑒定是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的青枯病抗病性鑒定在田間病圃進行,病圃能展示出植株全生育期的抗性;之后由土壤盆栽苗期接種發(fā)展到苗期水培接種[10]。目前,苗期水培接種法是應用最廣的一種抗性鑒定方法[11]。在苗期水培接種條件下,親本‘Oxford 207’和‘巖煙97’以及品種‘K326’表現(xiàn)為中抗,利用‘Oxford 207’轉(zhuǎn)育的抗病新品系‘S17’較‘K326’抗?。?0]。龔杰等[12]連續(xù)2 年在田間自然發(fā)病地塊對不同煙草品種進行抗病評價,明確了‘巖煙97’和‘6036’對青枯病的抗性最強,且抗性穩(wěn)定,育種潛力較大,可作為后續(xù)高抗品種的參考材料。
近年來,煙草研究工作者采用常規(guī)育種手段創(chuàng)制抗病新種質(zhì),選育出一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的抗性品種,其 中,‘粵 煙208’‘粵煙98’‘貴 煙5 號’‘湘煙5 號’等新品種經(jīng)抗病性鑒定為中抗[13-15]。通過誘變育種技術(shù)篩選出的突變體材料153-K 經(jīng)溫室和田間病圃鑒定均表現(xiàn)為高抗青枯病,牛文利等[16]對其進行了遺傳分析和抗性機制研究,以期為培育優(yōu)質(zhì)的抗病新品種提供理論依據(jù)。
土壤微生物群落和理化性質(zhì)對煙草青枯病發(fā)生的影響極為關(guān)鍵[17-18]。樊俊等[19]通過對煙草青枯病發(fā)病土壤理化性狀及細菌群落結(jié)構(gòu)分析得出,土壤pH 值和速效磷含量是影響煙草青枯病發(fā)病的關(guān)鍵因子,且隨著青枯病病情指數(shù)的提高,土壤pH 值、交換性鈣、有效錳含量和通氣孔隙度呈顯著降低的趨勢,土壤含水率和毛管持水量呈明顯增加趨勢。通過煙田pH 的變化預測煙草青枯病的發(fā)生時間及發(fā)生狀況可在實際生產(chǎn)中有效地發(fā)揮作用[20]。申云鑫等[21]通過對保山煙草青枯病病株根際土壤細菌種群多樣性分析得出,煙草青枯病的發(fā)病程度與煙株根際細菌種群豐度變化有關(guān),健康植株根際鞘脂單胞菌科、苯基桿菌屬、假諾卡氏菌科細菌群較富集,可通過調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)作物根莖類病害持續(xù)有效綠色防控。
土傳病害發(fā)生區(qū)域中存在發(fā)病較輕或不發(fā)病的地塊,稱為抑病型土壤[22-23]。煙草抑病型土壤中存在多種青枯菌的拮抗菌,可以顯著降低青枯菌的豐富度,從而減少青枯病的爆發(fā)。因此,在土傳病害的生物防治中,通過分析抑病型土壤中優(yōu)勢微生物的種類,篩選并應用抑病型土壤中的拮抗菌,既可達到防治土傳病害的目的,也可實現(xiàn)土壤資源的合理利用。
誘導抗性是通過增強植物抗逆性與抗病潛力,使植物對病原菌產(chǎn)生持續(xù)、廣譜抗性,是當前有效的植物抗病策略[24]。為探究類黃酮誘導煙草抗青枯病的生理機制,余峰等[25]研究得出,濃度1 mmol/L 橙皮素可顯著提高煙草對青枯病的抗性。同樣,用槲皮素、蘆丁通過灌根和噴霧不僅可誘導提高煙草青枯病的田間防效,還可促進煙草團棵期根系的生長[26]。用黃腐酸通過噴霧可有效降低青枯病的發(fā)病率和病情指數(shù),達到對煙草青枯病的防控效果,且濃度為10 mmol/L 時防效最高[27]。韋學平等[28]用20 種誘抗劑及其不同組合開展青枯病抗性測定,結(jié)果表明所選誘抗劑對煙草青枯病均有一定的抑制作用,其中以噻菌銅、多肽保、綠色木霉菌、青枯立克、奇農(nóng)素、氨基酸酶和乙蒜素的作用較好,使用后,煙草青枯病病情指數(shù)明顯下降,2 年的大田試驗結(jié)果表明,誘抗劑不同組合對誘導煙草提高抗病性具有較好的效果,可作為煙區(qū)防治煙草青枯病的新方法。
合理的田間管理與農(nóng)藝措施可有效減少田間青枯病的發(fā)生。煙草是典型的連作不耐受作物,長期連作不僅使煙田土壤質(zhì)量下降,還會降低土壤細菌的多樣性,破壞土壤的生態(tài)系統(tǒng),誘發(fā)青枯病大面積爆發(fā)。采用煙草和玉米輪作、煙草與萬壽菊間作不僅可豐富煙草根際土壤群落,還可降低煙草青枯病的發(fā)病率和病情指數(shù)[29-30]。稻草秸稈和黑麥草還田等措施能降低青枯病發(fā)病率[29]。冬翻曬白等栽培措施可通過改變土壤理化性質(zhì)來提高煙株青枯病抗性[16]。大蒜根系分泌物濃度為1 g/mL 時,對煙草青枯病菌抑制效果(53.67%)最好,這為采用大蒜與煙草間作套種方式防治煙草青枯病提供了理論依據(jù)[31]。
煙草田塊可綜合應用石灰調(diào)酸、合理增施磷肥、施用農(nóng)家肥和生物有機肥、灌施生防菌劑等措施,提高土壤酸堿度,改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu),防控煙草青枯病的發(fā)生[32]。適當減氮15%并配施生物有機肥能有效改善土壤質(zhì)量,提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量,降低煙草青枯病的發(fā)生[33]。生石灰、草木灰、白云石粉對煙草青枯病的防效可達47%,其中以生石灰的改良效果最好[20]。土壤中施一定量的生物炭對青枯菌有抑制作用,能吸附青枯菌、減弱其運動并抑制青枯菌的生長,從而降低青枯菌的侵染能力[34]。以青枯菌的拮抗菌種熒光假單胞菌為微生物菌劑的活性成分,在煙草移栽時窩施菌肥或灌根菌液,均對煙草青枯病具有一定的防效作用[35]。
植物根際促生菌是一類對病原菌具有拮抗作用,可誘導植物系統(tǒng)抗性的微生物,已成為生物防治的重要資源[36]。貝萊斯芽胞桿菌(Bacillus velezensis)作為芽胞桿菌的一個新種備受關(guān)注,該菌具有廣譜抑菌活性,被廣泛應用于植物病害的生物防治[37]。從發(fā)病煙區(qū)的健康煙株根際土壤中獲得的GZYCT-4 和GZYCT-9 兩個貝萊斯芽孢桿菌對煙草青枯病菌具有較好拮抗作用,能有效防控煙草青枯病,降低發(fā)病程度,且GZYCT-4 對紅花大金元根系分泌物及其含有的草酸有較強的趨化反應,而GZYCT-9 則對K326 根系分泌物及其含有的檸檬酸有較好的趨化反應[38]。周向平等[39]從發(fā)病較重煙區(qū)的健康煙株根系中分離獲得對青枯病菌具有較強抑菌活性的解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)Xe01,通過溫室盆栽和小區(qū)試驗,發(fā)現(xiàn)該菌對煙草青枯病的防治效果分別達56.32%和61.46%;用前期獲得的植物根際促生菌貝萊斯芽胞桿菌CBMB205 顯著降低了煙草青枯病發(fā)病率和病情指數(shù),在溫室盆栽和大田小區(qū)試驗中的相對防效優(yōu)于化學藥劑溴菌·壬菌銅[36,39]。水稻秸稈生物炭能增強貝萊斯芽孢桿菌B4-7 對煙草青枯病的防治效果,菌株B4-7聯(lián)合5%水稻秸稈生物炭是煙草青枯病綜合防控的一種有效措施,具有較大的應用前景,值得進一步推廣和應用[40]。
濮永瑜等[41]從發(fā)病煙株根際土壤中分離得到枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和解淀粉芽孢桿菌,在盆栽試驗中對煙草青枯病的防效分別為69.54%和72.49%。為提高生防菌在酸性土壤中對煙草青枯病的生防效果,趙倩等[42]從煙草根際土壤中篩選出嗜酸性枯草芽胞桿菌,該菌株在pH 5.5 條件下對青枯病的防效為76.99%,且對煙草生長具有促進作用。林志堅等[43]從煙草根際土壤中分離獲得裂解性噬菌體RPZH6,采用室內(nèi)盆栽法測定接種后21 d,噬菌體RPZH6 對煙草青枯病的防治效果為60.98%,接種后35 d,防治效果為53.85%,顯著高于化學藥劑氫氧化銅處理。
及時使用化學藥劑能夠降低田間青枯菌的數(shù)量,減少損失,還可以清除田間大部分病原微生物。牟文君等[44]測定了煙草青枯菌對氟啶胺、雙苯菌胺、噻霉酮、鏈霉素和春雷霉素等殺菌劑的敏感性,結(jié)果表明氟啶胺、雙苯菌胺可有效抑制青枯菌生長,且抑菌效果優(yōu)于鏈霉素等藥劑。王垚等[45]采用濾紙片法和田間試驗的方法篩選出四霉素、中生菌素和噻霉酮對青枯菌抑制作用最強,且四霉素與噻霉酮5∶1、四霉素與中生菌素4∶1 對青枯病菌均有較好的增效作用,防治效果均高于單劑防效。
化學殺菌劑和生防菌聯(lián)用可協(xié)同防控煙草青枯病。馮永新等[46]研究表明,短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)與化學殺細菌劑具有協(xié)同防治煙草青枯病的作用;為研究化學殺菌劑與噬菌體聯(lián)合防治煙草青枯病的可行性,崔曉東等[47]調(diào)查了3個青枯菌噬菌體在7 種細菌殺菌劑和無致病力青枯菌中的存活情況,研究結(jié)果表明,生產(chǎn)上可將噻唑鋅、中生菌素、辛菌胺醋酸鹽、春雷霉素、喹啉銅等藥劑與噬菌體P1556-2 混合使用,噻唑鋅與P7-1 混用,喹啉銅與P1556-1 混用,以擴大青枯病防治藥劑的選擇范圍和提高防治效果,而氫氧化銅與王銅制劑對噬菌體有明顯的抑制作用,不適宜與噬菌體混合使用。
煙草青枯病是典型的維管束土傳病害,具有寄主范圍廣、地理分布復雜,致病性和生理特征多樣性等特點,造成防治困難。環(huán)境因子對煙草青枯病的發(fā)生以及流行有很大的影響,高溫高濕的環(huán)境以及酸化程度較高的土壤條件均有利于青枯病的發(fā)生。目前世界范圍內(nèi)對煙草青枯病的防治無特效化學藥劑,青枯病常年發(fā)生的地區(qū)一般采用抗病性品種無菌育苗,同時結(jié)合深冬翻耕、提前移栽、水旱輪作、深挖溝高起壟和土壤調(diào)酸等農(nóng)事操作,在發(fā)病之前使用藥劑保護或防治病害的發(fā)生等綜合措施,來降低青枯病的發(fā)病率,減少其危害[48]。因此,青枯病的防治不能局限于化學藥劑的單獨使用,應該結(jié)合其它措施來綜合防治,才能保證防效最大化。