劉鳳權(quán),明亮,趙延存,孫偉波

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,江蘇南京 210014)

蘋果和梨是世界兩大重要的薔薇科落葉果樹,也是中國第二和第三大果樹樹種。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),2021年中國蘋果的栽培面積和產(chǎn)量分別為209.3萬hm2和4 598.5萬t,占世界的43.4%和49.4%,梨的栽培面積和產(chǎn)量分別為98.6萬hm2和1 897.8萬t,占世界的70.5%和74.0%[1]。中國蘋果和梨產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展直接影響世界果樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展。各種病害的發(fā)生,嚴(yán)重影響果樹的產(chǎn)量和品質(zhì),是限制果樹產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素之一。

梨火疫病(Fire blight)因寄主范圍廣、傳播途徑多、擴(kuò)散速度快、危害損失重而受到世界各國的廣泛關(guān)注。梨火疫病是一種由解淀粉歐文氏菌(Erwiniaamylovora)引起,危害蘋果、梨等薔薇科植物的毀滅性細(xì)菌病害。該病害于1780年首次發(fā)生于美國紐約哈德遜河流域,目前已傳播到全球60多個(gè)國家和地區(qū),包括美洲、歐洲的大部分地區(qū)以及非洲、亞洲的部分地區(qū)。梨火疫病菌是世界十大最重要的植物病原細(xì)菌之一[2],常導(dǎo)致蘋果、梨等寄主植物的大面積死亡,帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在中國,2015年首次在新疆伊犁地區(qū)的蘋果樹上發(fā)現(xiàn)梨火疫病,2017年擴(kuò)散至庫爾勒地區(qū),給庫爾勒香梨造成了嚴(yán)重的危害,2020年在甘肅張掖梨產(chǎn)區(qū)被發(fā)現(xiàn)。目前,梨火疫病仍是新疆大部、甘肅河西走廊等地果園的重點(diǎn)監(jiān)測和防控對象[3-6]。

早期中國對梨火疫病的研究主要集中在傳入風(fēng)險(xiǎn)評估、病原菌分子檢測等方面。近些年,尤其是2021年以來,隨著梨火疫病在中國發(fā)生區(qū)域和受影響面的擴(kuò)大,綜合防控技術(shù)研究(尤其是抗病品種、藥劑防治等方面)越來越多,相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用效果也得到驗(yàn)證。筆者針對梨火疫病在中國的發(fā)生危害情況、綜合防控技術(shù)研究及應(yīng)用情況進(jìn)行概述,期望為中國梨火疫病的阻截和防控提供參考。

1 中國梨火疫病發(fā)生情況

21世紀(jì)初,中國的多個(gè)鄰國陸續(xù)報(bào)道了梨火疫病,包括俄羅斯(2003年)、哈薩克斯坦(2008年)、吉爾吉斯斯坦(2008年)以及韓國(2015年),發(fā)病位置最近的果園離中國邊境不到200 km[7],中國面臨極高的病害傳入風(fēng)險(xiǎn)。2015年,梨火疫病首次在新疆自治區(qū)伊犁州霍城縣的蘋果上發(fā)生[5,6,8]。2016年春天,伊犁州的蘋果和梨上也發(fā)現(xiàn)了梨火疫病疑似癥狀,如花朵腐爛、新梢枯萎、“牧羊鞭狀”下垂枝條等。筆者團(tuán)隊(duì)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等研究人員趕赴當(dāng)?shù)夭杉嘶ǘ?、枝條等樣品,進(jìn)行了病原物的分離鑒定,根據(jù)分離菌株的16S rDNA序列以及EasdiA和gyrB基因比對結(jié)果,確認(rèn)了病原物為梨火疫病菌[4,8]。據(jù)調(diào)查,2016年在伊犁州0.67萬hm2(10萬畝)寄主林中,有0.25萬hm2(3.8萬畝)發(fā)生火疫病,大部分果園苗圃為輕度發(fā)病,重度發(fā)病的約66.7 hm2(1 000畝),危害果樹包括蘋果、梨、野山楂和海棠等(圖1,圖2)。

圖1 火疫病危害梨樹枝條

圖2 火疫病危害蘋果花朵

2017年春季,梨火疫病在新疆自治區(qū)庫爾勒市的香梨上大規(guī)模爆發(fā)。庫爾勒位于伊犁東南約460 km,是中國著名的香梨產(chǎn)區(qū),所產(chǎn)香梨聞名全國。據(jù)文獻(xiàn)資料,2017年庫爾勒全市香梨種植區(qū)均有梨火疫病發(fā)生,發(fā)病面積約6 700 hm2,當(dāng)年造成該區(qū)域香梨減產(chǎn)30%～50%,部分梨園甚至毀園[3]。2018年,庫爾勒有180萬株香梨樹因梨火疫病被毀,減產(chǎn)20多萬t[9],香梨產(chǎn)業(yè)遭受了嚴(yán)重?fù)p失。到目前為止,新疆自治區(qū)有50個(gè)縣(市、區(qū))發(fā)生梨火疫病。

根據(jù)調(diào)查,梨火疫病各年份的發(fā)生程度與春夏季的溫度、降雨量等氣象因素密切相關(guān)。新疆2017年香梨花期多雨,造成梨火疫病大暴發(fā),2018年中等發(fā)生,2019—2020年發(fā)病程度進(jìn)一步減輕,2021年花期降雨導(dǎo)致病害再次嚴(yán)重發(fā)生[3],2022年和2023年病害嚴(yán)重度逐年降低。梨火疫病除了危害梨和蘋果,還危害海棠、山楂、榅桲、杏等,且品種間存在較大差異,其中庫爾勒香梨是受害最嚴(yán)重的梨品種[3,6]。

梨火疫病很快蔓延到與新疆毗鄰的甘肅省。2020年春季,甘肅省河西走廊的張掖市梨園內(nèi)發(fā)現(xiàn)了梨火疫病癥狀,危害程度較輕,只有零星的3個(gè)梨樹枝條出現(xiàn)枯萎癥狀。本研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)分離鑒定,確認(rèn)是梨火疫病菌的危害。隨后臨近的武威市在2021年也觀察到了零星發(fā)生的火疫病。甘肅當(dāng)?shù)夭扇×酥囟刃藜簟⑺巹┓乐紊踔琳麍@清除的方法抑制梨火疫病的蔓延,病害并沒有大范圍傳播[4]。

根據(jù)中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的資料,截至2023年6月30日,梨火疫病發(fā)生于中國2個(gè)省(區(qū))(新疆、甘肅)的58個(gè)縣(市、區(qū)),比2022年增加了10個(gè)縣(市、區(qū))。其中,新疆有22個(gè)縣(市、區(qū))已得到根除[10]。據(jù)全國農(nóng)技中心預(yù)測[11],2023年,梨火疫病全國預(yù)計(jì)發(fā)生面積3.67萬hm2(55萬畝),需預(yù)防控制面積在28萬hm2(420萬畝)以上。梨火疫病在新疆大部分梨、蘋果產(chǎn)區(qū)中等發(fā)生,局部地區(qū)偏重發(fā)生,在甘肅河西走廊部分縣中等發(fā)生,向蘋果、梨主產(chǎn)區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)較高。

2 中國梨火疫病防控研究進(jìn)展

梨火疫病發(fā)生以來,中國采取了多種防控措施抑制病害蔓延,包括加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警、強(qiáng)化檢疫監(jiān)管、實(shí)施綜合防控(清除病樹病枝、化學(xué)防控、安全授粉、規(guī)范果園管理)等,取得較好的防控效果。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評估和檢疫管理

梨火疫病菌是國際重要的植物檢疫對象。早期(1995—2007年)的研究中,國內(nèi)研究人員根據(jù)中國梨、蘋果的種植區(qū)域、梨火疫病的世界分布及病菌的生物學(xué)特性,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(GIS)、MARYBLYT、Monte-Carlo等模型預(yù)測了中國梨火疫病的可能分布區(qū)及嚴(yán)重性,評估了梨火疫病隨進(jìn)口苗木、入境水果傳入中國的風(fēng)險(xiǎn),指出了中國大部分地區(qū)為梨火疫病的適生區(qū),提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施[12]。

參考國際植物檢疫的做法,梨火疫病自1992年即被中國列為進(jìn)境植物檢疫危險(xiǎn)性病害之一。近些年,中國對梨火疫病菌等檢疫性外來入侵有害生物的監(jiān)管力度不斷加強(qiáng),2020年,梨火疫病菌被列入《全國農(nóng)業(yè)植物檢疫性有害生物名單》,梨、蘋果、山楂等薔薇科寄主植物苗木、接穗被列入《應(yīng)施檢疫的植物及植物產(chǎn)品名單》[13]。2023年,梨火疫病菌被列入《重點(diǎn)管理外來入侵物種名錄》[14],已嚴(yán)禁從疫區(qū)調(diào)運(yùn)高風(fēng)險(xiǎn)苗木與枝條,禁止在疫區(qū)育苗,嚴(yán)禁從疫區(qū)調(diào)運(yùn)花粉[11]。

2.2 病原檢測

建立準(zhǔn)確、靈敏、高效的病原菌檢測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)病害早期發(fā)現(xiàn)、診斷和防控的必備條件。國內(nèi)對梨火疫病菌的檢測從傳統(tǒng)的選擇性培養(yǎng)基、免疫學(xué)等方法逐步深入到以PCR為基礎(chǔ)的多種分子生物學(xué)手段(圖3)。胡白石等[15]建立了利用間接免疫熒光染色和協(xié)同凝集技術(shù)檢測梨火疫病菌的方法。錢國良等[16]根據(jù)ITS保守序列設(shè)計(jì)了特異性引物,建立了梨火疫病菌實(shí)時(shí)熒光PCR檢測方法。高巖等[17]根據(jù)病菌的EAsdiA基因序列設(shè)計(jì)了特異性引物,檢測靈敏度為10個(gè)菌體。賈平喬、袁英哲等[18,19]分別建立了套式PCR和疊氮溴化丙啶-實(shí)時(shí)熒光定量PCR(PMA-qPCR)檢測技術(shù),靈敏度分別為0.15 pg菌體DNA和12 CFU/qPCR。羊堅(jiān)[20]利用常規(guī)PCR、雙重PCR、巢氏PCR體系建立了鴨梨花粉中梨火疫病菌的檢測方法。Fei等[21]報(bào)道了2021年從新疆巴州分離的梨火疫病菌株S618-2-2的基因組草圖,為了解中國梨火疫病菌的基因組信息和遺傳背景提供了參考。

圖3 梨火疫病菌NA培養(yǎng)基培養(yǎng)菌落圖

2.3 農(nóng)業(yè)防治

農(nóng)業(yè)防治是通過選育和利用抗病蟲害品種、優(yōu)化栽培管理措施等防治有害生物的方法。針對梨火疫病的農(nóng)業(yè)防治措施主要有選用抗病品種、重度修剪、清潔果園、花期安全授粉等。

2.3.1 抗病品種篩選 選用優(yōu)良抗病的品種和砧木。段紅雁等[22]評價(jià)了新疆常見的5種薔薇科果樹對梨火疫病的抗性,海棠多表現(xiàn)為高抗,山楂和蘋果表現(xiàn)為中抗,杜梨和庫爾勒香梨均為低抗。在梨品種方面,劉華威等[23]評價(jià)了54份梨種質(zhì)資源對梨火疫病的抗性,表明在中國梨種質(zhì)中可能存在較豐富的抗病資源,東方梨的抗性較西方梨更強(qiáng)。李洪濤、陳勵坤等[24,25]評價(jià)了50余個(gè)梨品種(種質(zhì))對梨火疫病菌的抗病性,發(fā)現(xiàn)了多個(gè)品種表現(xiàn)抗病性或耐病性。何臨梓等[26]評價(jià)了梨砧木對梨火疫病的抗病性,結(jié)果表明秋子梨屬于耐病種質(zhì),杜梨屬于感病種質(zhì),4種梨砧木抗性強(qiáng)弱排序?yàn)榍镒永?豆梨>川梨>杜梨。蔣媛等[27]評價(jià)了杜梨實(shí)生后代的抗病性,篩選出4個(gè)抗病材料和10個(gè)中抗材料。吳瑞瑞等[28]研究鑒定了玉露香梨對火疫病菌的抗性,開展了抗性相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)分析。在蘋果品種方面,李曉妹等[5]評價(jià)了國內(nèi)20個(gè)蘋果品種(類型)對梨火疫病菌的抗病性,顯示高抗品種有1個(gè)為GD-9,是中國的野生塞威氏蘋果,抗病蘋果品種有4個(gè)。王大江等[29]利用嫩葉和嫩枝離體接種方法評價(jià)了488份蘋果種質(zhì)資源的火疫病抗性,篩選出高抗資源8份,其中栽培品種6份和塞威士蘋果2份,可作為鮮食種質(zhì)創(chuàng)制和砧木選育的基礎(chǔ)材料。

2.3.2 重度修剪 梨火疫病發(fā)生后,應(yīng)及時(shí)剪除受害枝條,清理地面枝條、葉片、果實(shí)等廢棄物,移出園外集中燒毀,保持田園衛(wèi)生,并及時(shí)消毒修剪工具,減少交叉污染。生產(chǎn)上不易做到一剪一消毒,可以在修剪后全園施一次藥。呂天宇等[30]觀察了GFP熒光標(biāo)記的梨火疫病菌在枝條組織中的侵染擴(kuò)展動態(tài),發(fā)現(xiàn)病健交界處的活菌數(shù)量最多,達(dá)到108 CFU/g,未顯癥部位0～10 cm處病原菌數(shù)量為105 CFU/g。王杰花等[31]報(bào)道了修枝剪用3%噻霉酮水分散粒劑溶液進(jìn)行消毒,對梨火疫病的防效可穩(wěn)定保持在90%以上。王俊等[32]利用電加熱自動消毒修枝剪抑制梨火疫病的田間傳播,修剪后的病枝復(fù)發(fā)率很低(0%～13.33%),平均防效超過91%,而采用未消毒工具修剪的病枝復(fù)發(fā)率相比較高(16.67%～23.33%)。馬翔宇等[9]報(bào)道了園藝修剪措施對梨火疫病的防效為85.5%～100%,砍除感病杜梨防護(hù)林的防效為86.3%～96.0%。乾義柯等[33]利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測了庫爾勒香梨園土壤中梨火疫病菌的濃度,發(fā)現(xiàn)6～7月病菌濃度顯著高于4月、10～11月,加強(qiáng)花期病害防治和梨園病殘?bào)w清理可降低土壤中病菌濃度,降低梨樹根部侵染風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.3 安全授粉 昆蟲授粉作為一種經(jīng)濟(jì)、方便、高效的授粉方式被廣泛使用,但很多昆蟲也是梨火疫病菌的重要傳播媒介,如蜜蜂、蚜蟲、木虱等[34,35],在梨火疫病發(fā)生地區(qū),應(yīng)盡量避免使用蜜蜂授粉。班學(xué)等[36]報(bào)道了禁蜂授粉可以顯著降低梨火疫病的發(fā)病率,如兵團(tuán)某梨園2019年放蜂授粉,果園發(fā)病率達(dá)到100%,發(fā)病株率為84%,屬于重度發(fā)病果園;在禁蜂授粉后,2020年發(fā)病率下降至33%,發(fā)病株率下降至10%,為零星發(fā)病果園;2021年再次放蜂授粉后,果園發(fā)病率又達(dá)到100%,發(fā)病株率為36%。為降低授粉的工作量和成本,羊堅(jiān)[20]優(yōu)化了庫爾勒香梨無人機(jī)液體授粉花粉液參數(shù)組合,庫爾勒香梨花序坐果率達(dá)88.57%,花朵坐果率30.79%,授粉成本較人工蘸粉和人工抖粉顯著下降。

2.4 藥劑防治

表1 中國用于防治梨火疫病的登記農(nóng)藥產(chǎn)品(數(shù)據(jù)截至2023.9.25,以有效期先后排序)

2.4.2 施藥時(shí)間和方法 選擇合適的施藥時(shí)間及施藥方法是提高防治效果的關(guān)鍵?；ㄆ谑抢婊鹨卟【秩竞蛡鞑サ年P(guān)鍵時(shí)期。根據(jù)新疆等地的實(shí)踐,施藥從5%花開的初花期開始,到90%落花結(jié)束,需噴施2～3次殺菌劑。在降雨、大風(fēng)或冰雹等不利天氣發(fā)生后,應(yīng)再次噴施殺菌劑,尤其是對發(fā)病嚴(yán)重的果園,并應(yīng)輪換噴施不同類型的殺菌劑,以避免病菌產(chǎn)生抗藥性。此綜合防控措施可概述為“三對”(用對藥劑、用對時(shí)間、用對施藥方法)、“一禁”(禁蜂授粉)、“一提升”(提升樹勢),經(jīng)新疆等實(shí)施后,梨火疫病的發(fā)生得到較好抑制,如2022年庫爾勒市梨火疫病的發(fā)病率和感病株率分別為11.43%和0.13%,較2021年的20.59%和0.71%有顯著下降。

2.5 生物防治

與國際上應(yīng)用的產(chǎn)品相比,中國防治梨火疫病的藥劑產(chǎn)品仍比較單一,仍以抗生素和化學(xué)藥劑為主,生物防治產(chǎn)品、植物誘抗劑、噬菌體和抗菌肽等新型產(chǎn)品仍比較匱乏。國外已有很多生防制劑被開發(fā)和銷售,包括商品菌劑熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)A506、成團(tuán)泛菌(Pantoeaagglomerans)D325和P10c、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)QST713及BD170,部分產(chǎn)品的防治效果和抗生素效果相當(dāng)[37],為中國發(fā)展梨火疫病生物防治農(nóng)藥提供了借鑒參考。

近些年,國內(nèi)篩選獲得了一批表現(xiàn)顯著拮抗活性的生防菌,因尚處于研究或中試階段未登記應(yīng)用。魯晏宏等[53]篩選出對梨火疫病菌表現(xiàn)拮抗活性的貝萊斯芽胞桿菌(Bacillusvelezensis)JE7和JE4、植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)LP1和LP2等菌株,其中貝萊斯芽胞桿菌JE4的溫室防效達(dá)到73%以上。徐琳赟等[54]篩選出對梨火疫病菌具有抑制或競爭作用的克雷伯氏菌(Klebsiellasp.)TN50、類芽孢桿菌(Paenibacillussp.)HN89和假單胞桿菌(Pseudomonassp.)SN37等8個(gè)菌株,噴施TN50菌液對預(yù)防香梨花腐的效果顯著,防效(52.36%)與農(nóng)用鏈霉素(防效60.67%)相近。賀旭等[55]篩選出對梨火疫病菌具有強(qiáng)抑菌活性的貝萊斯芽孢桿菌(Bacillusvelezensis)FX1菌株,噴施FX1菌株脂肽類物質(zhì)粗提液、除菌發(fā)酵液和菌體發(fā)酵液對香梨花序3～5 d的保護(hù)性防效為79.07%～50.02%,對杜梨苗7～15 d的保護(hù)性防效為72.85%～71.54%。Cui等人[56]從庫爾勒梨園中篩選到巨大普里斯特氏菌(Priestiamegaterium)菌株KD7,對梨火疫病菌具有較強(qiáng)的拮抗活性,噴施KD7菌液可降低離體梨葉片、枝條和果實(shí)的梨火疫病發(fā)病程度。

3 展望

梨火疫病是中國新發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)性檢疫性植物細(xì)菌病害,對蘋果和梨兩大落葉果樹造成了嚴(yán)重的危害和損失,極大地威脅到中國果樹產(chǎn)業(yè)的安全。相對于國外的研究,中國對梨火疫病的研究起步較晚,研究的廣度和深度也較淺,未來可加強(qiáng)以下方面的研究:①開展病原流行學(xué)等方面的研究,進(jìn)一步明確中國梨火疫病菌的來源、傳播途徑和影響因素,加強(qiáng)檢疫監(jiān)管,切斷可能的傳播路徑。②開展病原菌致病機(jī)理、藥劑作用機(jī)理等方面的基礎(chǔ)研究,挖掘潛在的作用靶標(biāo)。③篩選和培育抗病的優(yōu)良品種和砧木,優(yōu)化品種布局。④研發(fā)安全、高效、環(huán)保的生物防治新產(chǎn)品,盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,降低對抗生素及其它化學(xué)藥劑的依賴。⑤鞏固現(xiàn)有的防控成果,總結(jié)防控實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),建立科學(xué)的梨火疫病綜合防控技術(shù)體系,提供一套系統(tǒng)性、綠色、可持續(xù)的梨火疫病綜合防控方案。