隋繼超，李曉麗，宋曉飛，崔浩楠，閆立英

（河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院·河北省特色園藝種質(zhì)挖掘與創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北秦皇島 066000）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是世界十大蔬菜栽培作物之一，是我國蔬菜供應(yīng)生產(chǎn)中的重要組成部分，作為我國重要的蔬菜作物，生產(chǎn)規(guī)模占據(jù)世界第一[1]。抗病性是黃瓜遺傳改良的重要目標(biāo)性狀，枯萎病是黃瓜生產(chǎn)上普遍發(fā)生的主要真菌性土傳病害，其病原菌主要侵染黃瓜的根或根頸部，危害莖維管束組織，黃瓜枯萎病發(fā)病率一般在10%～30%，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到50%，甚至導(dǎo)致絕收[2-3]。目前生產(chǎn)中黃瓜枯萎病防治方法主要為農(nóng)業(yè)防治、生物防治及化學(xué)防治。但對于枯萎病這一土傳病害，采用化學(xué)防治和生物防治效果不佳，雖然生產(chǎn)上南瓜嫁接可以解決枯萎病的危害，但南瓜作為砧木會(huì)影響黃瓜果實(shí)的風(fēng)味，降低商品價(jià)值[4]。因此，選育抗病品種是最好且有效的防治枯萎病的途徑[5]。

1 黃瓜枯萎病的發(fā)生與危害

1.1 病原菌特性

黃瓜枯萎病病原菌為尖孢鐮刀菌黃瓜?；停‵usarium oxysporumf. sp.cucumerinum）。病原菌為白色氣生菌絲且在PDA 培養(yǎng)基上呈淡褐色或淡青紫色。尖孢鐮刀菌黃瓜專化型在25 ℃最適宜生長，pH 值在7.0～9.0 時(shí)孢子最易萌發(fā)[6]。生理小種是指病原物在形態(tài)上沒有差異，但在不同植物和品種上具有顯著致病性差異的類群。在抗病性鑒定中采用含有不同抗枯萎病基因的黃瓜材料作為寄主對生理小種進(jìn)行鑒定，根據(jù)其抗感反應(yīng)的差異來區(qū)分不同生理小種[7]。目前，引起黃瓜枯萎病的尖孢鐮刀菌黃瓜?；鸵逊只? 種生理小種，在中國引起黃瓜枯萎病的是生理小種4 號[8]。

1.2 發(fā)病典型癥狀

黃瓜枯萎病發(fā)病時(shí)，幼苗期病株表現(xiàn)為莖基部縊縮，變褐呈水漬狀，隨后萎蔫倒伏；成株發(fā)病初期常表現(xiàn)為在中午時(shí)植株根莖部葉片萎蔫下垂，早晚又恢復(fù)正常；后期則表現(xiàn)為葉片萎蔫卷曲，連續(xù)幾天葉片不能恢復(fù)正常，從下向上直至全株萎蔫，最后植株死亡[9]。病株主蔓莖基部表皮縱裂，內(nèi)部維管束呈黃褐色至黑褐色，且一直向頂端延伸；濕度大時(shí)莖部有樹脂狀膠質(zhì)物溢出，發(fā)病處會(huì)產(chǎn)生粉紅色霉?fàn)钗?，最后全株萎蔫[9]。黃瓜枯萎病病原菌主要侵染植株的根部或根頸部，降低植株對水分與養(yǎng)分的吸收能力。但也有前人研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜枯萎病與其水分輸送障礙之間不是因果關(guān)系[10]。病原菌侵染時(shí)，黃瓜抗枯萎病材料與感病材料的組織結(jié)構(gòu)和生理生化特性存在顯著差異，黃瓜對枯萎病表現(xiàn)抗性的不同主要由于高抗黃瓜枯萎病的品種可抵抗病菌入侵細(xì)胞表皮，且與高感枯萎病的材料相比能夠更早產(chǎn)生保衛(wèi)反應(yīng)[11]。

1.3 病害鑒定與分級

目前有多種方法用于黃瓜枯萎病的抗性鑒定，但廣泛使用的方法仍是苗期抗性鑒定[12]。目前苗期鑒定采用較多的方法是：采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的浸根接種法[7]進(jìn)行接種，并將病害分為5 個(gè)等級（0 級：無癥狀；1 級：子葉黃化未萎蔫；2 級：子葉萎蔫；3級：子葉和真葉萎蔫或植株矮化；4 級：枯死），通過計(jì)算病情指數(shù)（DI）來判定鑒別有效性（感病對照材料的DI＞50 時(shí)即視為有效）。楊凡等[13]以抗感黃瓜枯萎病品種為試驗(yàn)材料，對4 種接種方法（菌土接種法、灌根接種法、胚根接種法、下胚軸注射接種法）的有效性進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，下胚軸注射接種法（播種于滅菌基質(zhì)后，于子葉展平期向距下胚軸1 cm 處進(jìn)行注射接種）優(yōu)于其他3 種接種方法，從而更能高效鑒定黃瓜枯萎病抗性。

1.4 黃瓜枯萎病致病機(jī)制

黃瓜枯萎病主要發(fā)生在黃瓜的莖部，病原菌一般會(huì)通過傷口處感染植株，最終導(dǎo)致整株枯萎。在致病機(jī)制研究中，存在2 種不同的假說，分別是導(dǎo)管束阻塞假說和致病毒素假說[9]。導(dǎo)管束阻塞假說認(rèn)為是由于入侵的病原菌在植株內(nèi)部生長發(fā)育阻礙了水分運(yùn)輸，所以造成植株枯萎[14]；而毒素假說認(rèn)為是病原菌產(chǎn)生的分泌物（串珠鐮刀菌素與伏馬菌素等）損傷了質(zhì)膜，從而引起植株枯萎死亡[15]。

2 黃瓜對枯萎病的抗性遺傳規(guī)律

2.1 抗性遺傳規(guī)律

研究黃瓜對枯萎病的抗性遺傳規(guī)律是開發(fā)抗病資源和挖掘抗病基因的重要部分。Vakalounakis等[16]發(fā)現(xiàn)黃瓜對枯萎病的抗性由單基因控制。毛愛軍等[17]對雙親、F1和F3代株系進(jìn)行苗期抗枯萎病和黑星病接種鑒定，并根據(jù)鑒定結(jié)果對枯萎病的抗性遺傳規(guī)律的連鎖關(guān)系進(jìn)行分析，認(rèn)為WIS2757 對枯萎病和黑星病的抗性均由單顯性基因控制。周紅梅等[8]研究發(fā)現(xiàn)，WIS2757 對黃瓜枯萎病的抗性符合顯性單基因的遺傳模式，由單顯性基因控制。而對Cu13 和京育202 及其F1的接種鑒定結(jié)果推測抗枯萎病材料Cu13 的抗性受到多基因調(diào)控。侯安福等[18]利用抗感不同的黃瓜品種或品系進(jìn)行雜交，分析F1、F2和BC2對枯萎病抗性的表現(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)其抗性為完全或部分顯性，認(rèn)為黃瓜對枯萎病的抗性受到多個(gè)基因調(diào)控，且為數(shù)量性狀遺傳。李新等[19]通過研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜對枯萎病的抗性表現(xiàn)為部分顯性。由此可見，對于黃瓜枯萎病抗性遺傳規(guī)律的研究結(jié)果不一，這可能是由環(huán)境的影響或抗感材料的差異以及其他誤差導(dǎo)致，對此仍有待進(jìn)一步研究。

2.2 分子標(biāo)記與基因定位

隨著近年來育種技術(shù)的發(fā)展，可對目標(biāo)性狀進(jìn)行準(zhǔn)確選擇和分離，并在DNA 分子水平上對育種材料進(jìn)行種質(zhì)資源篩選，以此來進(jìn)行精確育種。目前，關(guān)于黃瓜枯萎病抗病分子標(biāo)記研究，王亞娟[20]以黃瓜抗感枯萎病親本的F2代分離群體為材料，利用AFLP 技術(shù)找到了一個(gè)與黃瓜枯萎病抗性相關(guān)基因連鎖的共顯性標(biāo)記（E25M70-170 bp/167 bp），標(biāo)記與枯萎病抗性基因之間遺傳距離為8.12 cM；張海英[21]采用分離群體分組分析法（BSA）研究發(fā)現(xiàn)，特異DNA 片段P15M5-310 與黃瓜枯萎病抗性基因連鎖，遺傳距離為7.0 cM；Zhang 等[22]利用148 份F9重組自交系和2416 對SSR 引物對黃瓜枯萎病抗性進(jìn)行了研究，對枯萎病抗性進(jìn)行QTL 分析，篩選出一個(gè)主效QTLFoc2.1，位于2 號染色體SSR03084-SSR1 7631 區(qū)域，遺傳距離為2.4 cM，該SSR 標(biāo)記對抗性種質(zhì)選擇的準(zhǔn)確率為87.88%。周紅梅等[23]利用抗感枯萎病親本及其F1、F2分離群體，通過構(gòu)建抗、感池對黃瓜枯萎病抗性進(jìn)行SSR 分析，發(fā)現(xiàn)抗病位點(diǎn)Foc 4同樣位于2 號染色體上，共獲得9 個(gè)與黃瓜枯萎病抗性基因（Foc-4）連鎖的SSR 分子標(biāo)記，并將Foc-4基因定位在2 號染色體兩標(biāo)記SSR17631 和SSR00684 之間，距基因Foc-4的遺傳距離分別為1.0 cM 與0.9 cM。Dong 等[24]使用黃瓜F2分離群體，利用Indel 標(biāo)記在2 號染色體上成功鑒定出一個(gè)抗枯萎病的主效QTLfw2.1，并使用5 個(gè)標(biāo)記將主效QTL 位點(diǎn)fw2.1精確定位到包含80 個(gè)候選基因的2 號染色體上的1 248 093～1 817 308 bp 的0.60 Mb 區(qū)間。但以上這些黃瓜枯萎病抗性QTL 的物理位置均不相同。

2.3 黃瓜對枯萎病的抗病機(jī)制

黃瓜對枯萎病抗性的不同主要由病原菌侵染時(shí)抗、感品種的組織結(jié)構(gòu)與生理反應(yīng)的差異導(dǎo)致。當(dāng)病原菌從黃瓜植株的根毛或根部傷口侵入植株后，抗病品種會(huì)立即表現(xiàn)為細(xì)胞壁加厚，導(dǎo)管內(nèi)會(huì)生成大量褐色物質(zhì)，導(dǎo)管壁也會(huì)出現(xiàn)覆蓋物，而感病品種產(chǎn)生褐色物質(zhì)以及導(dǎo)管壁的覆蓋物較慢，這說明高抗黃瓜枯萎病的品種可抵抗病菌入侵細(xì)胞表皮，且與高感枯萎病的材料相比能夠更早產(chǎn)生保衛(wèi)反應(yīng)[11]。此外，在病原菌侵入后，多種酶會(huì)進(jìn)行催化反應(yīng)，不同的生理生化反應(yīng)也是造成植株對病原菌入侵表現(xiàn)出抗感反應(yīng)的原因。祝久香[25]從土壤中篩選到一株高效廣譜的多粘類芽孢桿菌HX-140，能誘導(dǎo)黃瓜植株產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶等抗病相關(guān)防御酶，說明菌株HX-140 可能有誘導(dǎo)黃瓜植株產(chǎn)生抗病性的能力。Zhang 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，LRR 家族蛋白可能在黃瓜對枯萎病的防御反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。此外，乙烯信號通路在調(diào)節(jié)黃瓜對尖孢鐮刀菌感染的防御反應(yīng)中也發(fā)揮了積極作用[27]。

3 黃瓜枯萎病綜合防治方法

3.1 農(nóng)業(yè)防治

黃瓜枯萎病是一種普遍嚴(yán)重的土傳病害，預(yù)防為主、防重于治，選用抗病品種可顯著降低黃瓜枯萎病的發(fā)生率。對于土傳病害的預(yù)防，可采用以下方法：

選用高抗黃瓜枯萎病的品種[28]，采用穴盤育苗等方式，減少病原菌侵染。生產(chǎn)上常通過嫁接育苗來防治黃瓜枯萎病等一系列土傳病害，一般選用黑籽南瓜作為砧木進(jìn)行嫁接，對黃瓜枯萎病的防治效果較好[29]。

加強(qiáng)田間管理，栽培采用高畦；溝灌會(huì)加速病原菌的傳播，澆水應(yīng)采取小水勤澆，漫灌會(huì)加速病原菌的流動(dòng)傳播。提高棚室溫度，使用PO 膜等透光性好的棚膜，使棚內(nèi)日溫達(dá)到32 ℃，夜溫達(dá)到15 ℃。盡量選擇排水良好的沙質(zhì)壤土進(jìn)行種植[30]。同時(shí)增施腐熟后的有機(jī)肥，促進(jìn)植株生長，提高抗病力[31]。姚夢蝶[32]研究發(fā)現(xiàn)，土壤酸化會(huì)加重枯萎病的發(fā)生，其中最適pH 值為6.5，pH 值為5.5時(shí)病害最嚴(yán)重，病菌的致病性最強(qiáng)。對于酸性土壤，可施用堿性的土壤改良劑減緩酸化程度，減輕土傳病害的危害?？蛇x擇施用硅鈣鉀鎂肥，抑病效果與腐植酸鉀相比較為顯著[33]。

合理輪作，采用水旱輪作或非瓜類物種輪作，可以與茄科、豆科等作物進(jìn)行輪作，輪作時(shí)間應(yīng)較長，最好3 年以上，2～3 年更換一次苗床地。采用不同作物或同一作物不同品系進(jìn)行輪作、間作、套作等可以減少土傳病害的發(fā)生，消除連作障礙。孫藍(lán)笛[34]研究發(fā)現(xiàn)，小麥與黃瓜伴生栽培能夠降低枯萎病的發(fā)生率。郭晨曦等[35]研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行土壤強(qiáng)還原處理能夠顯著提高連作生產(chǎn)土壤質(zhì)量，降低發(fā)病率，添加生物菌肥還具有加成作用，是一種可快速緩解土壤連作障礙的有效措施。

3.2 化學(xué)防治

目前化學(xué)防治手段在黃瓜枯萎病生產(chǎn)上應(yīng)用較為廣泛。馬永強(qiáng)[36]通過試驗(yàn)得出16%噁霉靈·咯菌腈懸浮劑40 mg·kg-1與53.3 mg·kg-1處理對黃瓜枯萎病有較好的防治作用。任凱麗等[37]研究發(fā)現(xiàn)，二烯丙基二硫（DADS）可以通過消除活性氧來提高植株對黃瓜枯萎病的抗性。郭嘉華等[38]研究發(fā)現(xiàn)，西芹腐根丙酮二次層析物處理植株可激發(fā)其防御系統(tǒng)，可有效抑制黃瓜枯萎病的發(fā)生。王芳等[39]采用生長速率法測定乳果糖對黃瓜枯萎病菌的抑制率，發(fā)現(xiàn)乳果糖會(huì)誘導(dǎo)黃瓜的抗性，可用于防治黃瓜枯萎病。顧澤辰[40]研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮的營養(yǎng)會(huì)通過黃瓜根系分泌物維持根際土壤真菌群落穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)與功能、較高物種多樣性從而抑制枯萎病的發(fā)生。雖然化學(xué)防治方便、見效快，但存在的缺陷仍不可忽視，不能將化學(xué)防治作為長久之計(jì)的原因不僅是對環(huán)境產(chǎn)生污染和危害健康，長久施用化學(xué)藥劑后還可能會(huì)有其他嚴(yán)重的影響。崔凱[41]研究發(fā)現(xiàn)，長期施用多菌靈會(huì)降低根際細(xì)菌等微生物的相對豐富度，反而會(huì)影響黃瓜枯萎病的防治效果。

3.3 生物防治

生物防治可以在控制病害蔓延的同時(shí)做到既環(huán)保又安全，發(fā)展前景廣闊[42]?？莶菅挎邨U菌是目前廣泛應(yīng)用的有益且高效的生防細(xì)菌，具有環(huán)保健康等特點(diǎn)。魏滟潔[43]研究發(fā)現(xiàn)，球毛殼菌與枯草芽孢桿菌復(fù)配后對黃瓜枯萎病的防效達(dá)到了68.38%。此外，大部分木霉菌都可以抑制枯萎病發(fā)生，木霉通過激發(fā)、誘導(dǎo)改善相關(guān)抗性指標(biāo)，并直接抑制致病因子生長，從而抑制病害發(fā)生。張春秋[44]研究發(fā)現(xiàn)，鐮刀菌104CFU·g-1與木霉菌厚垣孢子105CFU·g-1互作時(shí)對黃瓜枯萎病的防治效果最好。趙洪姣[45]研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜抗病相關(guān)基因的表達(dá)受木霉菌的誘導(dǎo)，并篩選得到8 個(gè)與木霉菌誘導(dǎo)黃瓜抗枯萎病相關(guān)的基因。王子俊[46]分離得到的對黃瓜枯萎病有拮抗作用的2 株青霉菌能誘導(dǎo)黃瓜植株防御酶POD 等活性的升高，同時(shí)減少丙二醛的含量，從而增強(qiáng)植株抗病性，有效防治黃瓜枯萎病，對黃瓜有促生作用。季倩茹等[47]研究發(fā)現(xiàn)，組合施用生防菌對黃瓜枯萎病的抑制效果優(yōu)于單獨(dú)施用，同時(shí)還會(huì)顯著增加黃瓜植株的生物量。但由于生防菌在土壤中存活問題會(huì)影響生防微生物的效果，葉現(xiàn)豐[48]研究分離出的珊蝴球菌EGB 對多種尖孢鐮刀菌以及其他植物病原菌具有高效捕食能力，在病害的生物防治方面具有良好的應(yīng)用前景。除此之外，施露[49]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)釀醋廢料發(fā)酵后的醋糟基質(zhì)可以有效防治黃瓜枯萎病，其中對黃瓜枯萎病產(chǎn)生抑制作用的為多粘類芽孢桿菌。羅文建等[50]通過對尖孢鐮刀菌拮抗菌進(jìn)行分離篩選得到了黃瓜枯萎病的拮抗菌貝萊斯芽胞桿菌。李娜等[51]篩選出1 株對尖孢鐮刀菌抑制較強(qiáng)的假單胞屬菌株-弗雷德里克斯堡假單胞菌，對苗期枯萎病的防治率可達(dá)86.95%，同時(shí)促進(jìn)植株生長。董玉潔[52]研究發(fā)現(xiàn)，鏈霉菌會(huì)影響作物根際與土壤微生物群落之間的互作，對防治黃瓜枯萎病有很大價(jià)值，其拮抗細(xì)菌GX-8 對黃瓜枯萎病防治效果最好，防效達(dá)到43.01%。

4 黃瓜抗枯萎病研究趨勢與展望

目前在生產(chǎn)上，對于黃瓜枯萎病主要是以預(yù)防為主，防治黃瓜枯萎病的方法，主要趨向于更加綠色環(huán)保的生物防治，而生物防治存在的問題是效果不如化學(xué)防治，見效慢且不具有長效性。雖然生產(chǎn)上采用南瓜嫁接解決枯萎病產(chǎn)生的危害，但南瓜作為砧木會(huì)影響黃瓜果實(shí)的風(fēng)味、降低商品價(jià)值。因此選育抗枯萎病黃瓜新品種是解決枯萎病危害的有效手段，目前對黃瓜枯萎病抗性遺傳規(guī)律的研究，不同研究人員的結(jié)論并不相同?；蚨ㄎ谎芯枯^少且結(jié)果均不相同，不能很好地應(yīng)用于黃瓜抗枯萎病育種中。接下來應(yīng)深入研究黃瓜抗枯萎病遺傳規(guī)律并精細(xì)定位抗病基因，以期為黃瓜抗枯萎病遺傳育種的研究提供基因資源與理論基礎(chǔ)。