尹向田,季萍,袁麗芳,魏彥鋒,李廷剛,蔣錫龍,吳新穎*

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院葡萄研究院,山東濟(jì)南 250100;2.煙臺(tái)市蓬萊區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,山東煙臺(tái) 265600)

中國(guó)有悠久的葡萄種植歷史。近些年隨著葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,中國(guó)葡萄種植面積不斷擴(kuò)大。據(jù)FAO數(shù)據(jù),2021年達(dá)58.03萬(wàn)hm2。葡萄白腐病是葡萄產(chǎn)區(qū)常見(jiàn)的真菌病害,主要出現(xiàn)在溫暖多雨的地區(qū)[1,2]。白腐病在中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)于1899年,主要發(fā)生在東北、華北、西北和華東。目前對(duì)于白腐病已經(jīng)在病原菌鑒定、發(fā)病機(jī)制以及防治措施等方面進(jìn)行了大量研究,筆者綜述了前人在葡萄白腐病研究方面取得的進(jìn)展,為今后深入研究葡萄白腐病發(fā)病機(jī)制、防治措施提供了理論依據(jù)。

1 葡萄白腐病危害癥狀

葡萄白腐病是世界范圍內(nèi)葡萄種植區(qū)的重要病害之一,該病害每年導(dǎo)致葡萄減產(chǎn)20%～30%,造成30%～50%的經(jīng)濟(jì)損失[3,4]。2019—2021年,葡萄白腐病在山東葡萄產(chǎn)區(qū)爆發(fā),葡萄產(chǎn)量降低了50%,發(fā)病嚴(yán)重的葡萄園甚至絕產(chǎn),該病害已嚴(yán)重制約了葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

葡萄白腐病病原菌主要危害果穗,也危害新梢、葉片等部位。果穗發(fā)病,初期果粒基部產(chǎn)生淡褐色水浸狀病斑,病斑逐漸擴(kuò)大,變褐腐爛,蔓延至整粒,果粒變褐軟爛,果面密布灰色小粒點(diǎn)。嚴(yán)重時(shí)全穗腐爛,病果干縮,形成僵果。枝蔓發(fā)病,初期出現(xiàn)水浸狀淡褐色不規(guī)則病斑,病斑多縱向擴(kuò)展,后期變成褐色凹陷大斑,表面著生顆粒狀灰白色分生孢子器,病部表皮縱裂,與木質(zhì)部分離、脫落,維管束呈褐色亂麻狀。葉片發(fā)病,多在葉緣部,初期產(chǎn)生褐色水浸狀不規(guī)則病斑,逐漸擴(kuò)大成近圓形,有深淺不一的褐色輪紋,直徑多在2 cm以上,病斑可見(jiàn)生灰白色小粒點(diǎn),病組織干枯后常破碎。

2 病原菌

2.1 病原菌種類(lèi)

世界上已報(bào)道該病的病原菌有白腐墊殼孢菌(ConielladiplodiellaSpeg.),草莓墊殼孢菌(C.fragariae),栗生墊殼孢菌(Pilidiellacastaneicola)和葡萄墊殼孢菌(C.vitis)[1,5-8]。長(zhǎng)期以來(lái),認(rèn)為引起中國(guó)白腐病的病原菌為白腐盾殼霉(ConiothyriumdiplodiellaSpeg Sacc)[8]。1999年,劉長(zhǎng)遠(yuǎn)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)形態(tài)學(xué)研究明確了中國(guó)白腐病的病原為(C.diplodiellaSpeg. Petrak &Sydow)[3]。2017年,李興紅研究團(tuán)隊(duì)在北京、廣西、河北、河南和吉林的葡萄產(chǎn)區(qū)進(jìn)行采樣和鑒定,首次明確了C.vitis是中國(guó)葡萄白腐病的主要病原菌[1]。2022年,袁麗芳等首次報(bào)道了山東省葡萄白腐病病原菌,并鑒定為C.vitis。

2.2 生物學(xué)特性

劉文鈺等研究表明,葡萄白腐病菌最適培養(yǎng)基為葡萄培養(yǎng)基,燕麥培養(yǎng)基相對(duì)較差,葡萄糖為最適碳源,甘氨酸和硫氨酸為最適氮源,病原菌最適生長(zhǎng)溫度為25 ℃,菌絲致死溫度為38 ℃[9]。陳彥等研究表明,葡萄白腐病菌最適生長(zhǎng)溫度為25～30 ℃,最適pH值3～5,最佳碳源為葡萄糖,最佳氮源為氯化銨,最適宜孢子萌發(fā)的碳、氮源也分別為葡萄糖和氯化銨,孢子萌發(fā)溫度范圍為15～30 ℃,pH值4～6[4]。王英姿等研究表明,碳氮源為葡萄糖和氯化銨時(shí)最利于菌絲生長(zhǎng),為蔗糖和硫酸銨時(shí)最利于病菌產(chǎn)孢[10]。

2.3 基因組

目前有兩株葡萄白腐病菌已經(jīng)完成了基因組測(cè)序,分別為C.vitisQNYT13637和C.diplodiellaWR01。

CvitisQNYT13637的基因組大小為41.54 Mb,GC含量為49.59%,檢測(cè)到7 985個(gè)蛋白編碼基因,占總基因組的27.91%。重復(fù)序列總長(zhǎng)度為2.39 Mb,占全基因組長(zhǎng)度的5.76%。KEGG、GO、COG預(yù)測(cè)編碼基因分別為7 256、6 814和1 931個(gè)。其中,病原體-宿主相互作用蛋白為1 120個(gè),產(chǎn)生毒力因子的蛋白為400個(gè),碳水化合物水解酶和糖苷水解酶分別為417和213個(gè)[11]。

C.DiplodiellaWR01基因組長(zhǎng)度為40.93 Mb,GC含量為49.79%。共有9 403個(gè)蛋白編碼基因,平均蛋白編碼基因長(zhǎng)度為1 754 bp,其中,有608和248個(gè)基因被預(yù)測(cè)為分泌蛋白和候選效應(yīng)蛋白。

3 葡萄白腐病發(fā)生規(guī)律

3.1 侵染循環(huán)

葡萄白腐病菌主要以菌絲體、分生孢子、分生孢子器隨病株殘?bào)w在土壤中或地表越冬,病菌以表土5 cm深最多,在土壤中可存活兩年以上。越冬后的病菌在次年夏天降雨后,病菌產(chǎn)生大量的分生孢子,通過(guò)飛濺的雨水進(jìn)行傳播,通過(guò)傷口或氣孔進(jìn)入葡萄枝條、葉片、果穗等部位引起初侵染,發(fā)病的植株在溫濕度合適時(shí)迅速萌發(fā),造成再次侵染。

3.2 流行規(guī)律

葡萄白腐病原菌是一種高溫高濕性真菌,中國(guó)雨熱同季的氣候特征更有利于白腐病的發(fā)生。研究表明葡萄白腐病始見(jiàn)于6月上旬,該病主要借風(fēng)雨傳播,地面及表土中病殘?bào)w的大量分生孢子是來(lái)年初侵染的主要來(lái)源,分生孢子在土壤中可存活多年[12-14]。葡萄白腐病菌在10～35 ℃均可侵染葡萄,其中23.8 ℃是最優(yōu)的侵染溫度,持續(xù)1 h的濕潤(rùn)環(huán)境有利于病原菌的侵染[15]。7月至8月為整個(gè)生長(zhǎng)季中孢子飛散的高峰期,影響孢子飛散的主要?dú)庀笠蛩貫闇囟群蜐穸萚16]。

4 葡萄白腐病菌侵染機(jī)制

4.1 侵染方式

研究表明傷口是葡萄白腐病菌侵染葡萄的重要途徑。在Ji的研究中,利用葡萄白腐病菌孢子懸浮液采用傷口接種和無(wú)傷接種兩種方式均可使葡萄果實(shí)發(fā)病,傷口接種的發(fā)病速度和嚴(yán)重度要高于無(wú)傷接種[15]。Chethana 等研究發(fā)現(xiàn)采用無(wú)傷接種C.vitis菌餅不能使夏黑葡萄葉片發(fā)病,袁麗芳等研究表明無(wú)傷接種和有傷接種均可使紅提葡萄離體葉片發(fā)生白腐病,Chethana采用C.vitis孢子懸浮液傷口接種的活體的葡萄植株,白腐病發(fā)病速度較慢(5周后發(fā)病)[17]。有研究表明,利用葡萄汁緩沖液配置白腐病菌的孢子懸浮液進(jìn)行接種3 d后可在活體葡萄植株上觀察到白腐病癥狀。葡萄白腐病菌孢子的萌發(fā)需要額外的營(yíng)養(yǎng),在葡萄汁中的萌發(fā)率顯著高于在水中[18,19]。

4.2 致病機(jī)理

Liu等研究了C.Diplodiella同葡萄的互作,轉(zhuǎn)錄組分析表明,有9 115個(gè)基因參與了轉(zhuǎn)錄表達(dá),基因本體富集分析表明,高度富集的基因與碳水化合物代謝和次生代謝物合成有關(guān)。從C.DiplodiellaWR01克隆了43個(gè)假定效應(yīng)因子,其中一種蛋白在本氏煙草葉片中瞬時(shí)表達(dá)后,對(duì)BCL2相關(guān)X(BAX)誘導(dǎo)的超敏反應(yīng)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用[7]。Qin等推測(cè)細(xì)胞壁降解酶(CWDEs)在發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用,毒力強(qiáng)的菌株比毒力弱的菌株具有更強(qiáng)的木聚糖酶和木葡聚糖酶的水解活性,CvGH74A和CvGH74B同屬于糖苷水解酶GH74家族,CvGH74A的缺失突變株不僅可降低病原菌木聚糖酶和木葡聚糖酶的活性,同時(shí)也降低了病原菌感染葡萄葉片的能力[20]。

5 葡萄白腐病抗性評(píng)價(jià)

不同葡萄品種對(duì)葡萄白腐病抗性具有很大差異,歐亞種葡萄抗性差,易感病,歐美種對(duì)白腐病的抗性較強(qiáng)。李峰等調(diào)查了1 000份葡萄種質(zhì)資源白腐病發(fā)病情況,發(fā)現(xiàn)美洲種群、美洲雜交種、山歐雜交種和山美雜交種對(duì)葡萄白腐病的抗性最強(qiáng)[21]。張穎等對(duì)78個(gè)葡萄屬17個(gè)種進(jìn)行離體接菌評(píng)價(jià),表明刺葡萄是最抗白腐病的種質(zhì),美人指最易感病;刺葡萄株系是研究抗白腐病機(jī)理的理想材料[22]。劉麗婷通過(guò)對(duì)101份不同葡萄品種進(jìn)行葉片抗白腐病鑒定,篩選出了北冰紅、雙紅、甜冬、雙豐、雙慶、雙優(yōu)等九份高抗白腐病的材料;白腐病抗性與氣孔大小及海綿組織厚度存在顯著性關(guān)系,且葡萄品種抗性與POD、CAT活性成正相關(guān)[23]。

馮虎等以抗病葡萄品種刺葡萄和感病品種黑比諾為試材,分別鑒定出具有白腐病抗性的轉(zhuǎn)錄因子VdWRKY53和VdWRKY49[24,25]。Zhang等研究表明,VdWRKY53可能參與了防御相關(guān)基因的激活,從而增強(qiáng)了植物對(duì)病原體的抗性,并且通過(guò)對(duì)386個(gè)葡萄品種資源的白腐病鑒定,篩選出了8個(gè)與葡萄白腐病抗性相關(guān)的候選基因[26]。賈云飛等對(duì)在白腐病侵染后的Mlo基因家族進(jìn)行了差異表達(dá)分析,初步篩選出了一個(gè)具有白腐病抗性的候選基因VdMlo15[27]。Su等通過(guò)QTL定位,共獲得了4個(gè)與白腐病抗性相關(guān)的穩(wěn)定QTL位點(diǎn),發(fā)現(xiàn)了2個(gè)參與白腐病抗性的基因[28]。

6 葡萄白腐病防治措施

6.1 選擇抗病品種

不同品種葡萄對(duì)白腐病的抗性呈現(xiàn)出很大差異,研究發(fā)現(xiàn),易感白腐病的品種有紅地球、美人指、長(zhǎng)相思、雷司令、黑比諾和梅鹿輒等,受白腐病影響較小的有葡萄園皇后、赤霞珠、白玉霓和西拉。因此在病害經(jīng)常流行地塊,盡可能避免種植感病品種,盡量選擇抗性好、品質(zhì)好、商品率高的高抗和中抗品種。

6.2 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)管理

生長(zhǎng)季及時(shí)剪除病果、病葉和病蔓,落葉后結(jié)合冬剪徹底清除病果、病枝和病葉,帶出園外集中處理,減少當(dāng)年再侵染菌源。科學(xué)施肥灌水、防治病蟲(chóng)害、合理負(fù)載,增強(qiáng)樹(shù)體抗病能力。通過(guò)摘心、抹芽、綁蔓、摘副梢、中耕除草、雨季排水和適時(shí)套袋等田間管理工作,保持葡萄園通風(fēng)透光,降低果園濕度,科學(xué)疏花疏果。

6.3 化學(xué)防治

發(fā)芽前后、花前、套袋前是白腐病防治的關(guān)鍵時(shí)期,發(fā)芽前可將50%福美雙粉劑、3～5 °Be石硫合劑、碳酸鈣混勻后撒在葡萄園地面上,每666.7 m2撒1～2 kg。開(kāi)花前后,噴波爾多液、波爾錳鋅等保護(hù)劑預(yù)防病害。從病害始發(fā)期(一般在6月中旬)開(kāi)始,每隔7～10 d噴1次藥,連噴3～5次,直至采果前15～20 d。可選擇藥劑有50%苯菌靈可濕性粉劑1 500倍液、70%甲基硫菌靈可濕性粉劑1 000倍液、50%福美雙800倍液或70%代森錳鋅700倍液等。

6.4 生物防治

目前,利用拮抗微生物防治葡萄白腐病也多有報(bào)道。貝萊斯芽孢桿菌、放線菌、皮爾瑞俄類(lèi)芽孢桿菌等對(duì)葡萄白腐病菌有良好的拮抗作用[29-31]。胡?，幍壤梦⑸鷳B(tài)制劑與化學(xué)農(nóng)藥交替施用,對(duì)葡萄白腐病的防效可達(dá)90.8%[32]。但將生防菌研發(fā)成微生物制劑用于田間的菌株仍然較少。

7 總結(jié)與展望

葡萄白腐病是葡萄生產(chǎn)中的重要病害,同時(shí)侵染葉片、枝條和果實(shí),造成葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的嚴(yán)重降低。目前國(guó)內(nèi)葡萄白腐病的病原主要為Coniellavitis,病菌主要以分生孢子器和菌絲體在病株殘?bào)w和土壤中越冬,翌年春天條件適宜時(shí)產(chǎn)生分生孢子隨風(fēng)、雨進(jìn)行傳播,主要通過(guò)傷口侵入,引起初次侵染,7～8月是發(fā)病盛期,高溫高濕、多雨和傷口是病害發(fā)生的關(guān)鍵因子。葡萄白腐病菌的寄主范圍較窄,除了危害葡萄外,也可侵染葡萄科的爬山虎[33]。

目前葡萄白腐病的防治主要以化學(xué)防治為主,病原菌極易產(chǎn)生抗藥性。2007年已有報(bào)道檢出了對(duì)多菌靈高抗的白腐病菌[34]。李寶燕等明確膠東地區(qū)的葡萄白腐病菌對(duì)抑霉唑的敏感性及抑霉唑與常規(guī)殺菌劑之間的交互抗性。供試69株葡萄白腐病菌株對(duì)抑霉唑和吡唑醚菌酯的EC50分別在0.13～55.53 μg/mL和0.176～6.012 μg/mL之間,田間已出現(xiàn)抑霉唑低抗菌株,占檢測(cè)總株數(shù)的8.70%,抑霉唑與戊唑醇存在一定的交互抗性。與吡唑醚菌酯單獨(dú)作用相比,添加水楊肟酸(SHAM)后,吡唑醚菌酯對(duì)葡萄白腐病菌的毒力提高了1.17倍[35,36]。今后研發(fā)重點(diǎn)將向綠色防控技術(shù)研究發(fā)展,以綠色防控機(jī)理研究為基礎(chǔ),將生防菌劑與化學(xué)藥劑防治相結(jié)合,為葡萄白腐病的防治提供新的策略,為葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。