蕓薹屬蔬菜霜霉病研究概況及進展

高天一，任錫亮，孟秋峰，王潔，黃蕓萍

（浙江寧波市農業科學研究院，315040）

1 蕓薹屬蔬菜霜霉病的發生與為害

蕓薹屬蔬菜是我國主要的栽培蔬菜之一，主要包括大白菜、青菜、甘藍、芥菜等，霜霉病是全世界范圍內嚴重威脅蕓薹屬蔬菜生產的一種重要真菌性病害，1796年霜霉病首次在芥菜上發現，并逐漸在世界范圍內傳播至其他蕓薹屬蔬菜。目前霜霉病在我國各地區均有發生，嚴重時發病率可達到80%～90%，造成的產量損失可達20%～60%[1]，給我國蔬菜產業造成了巨大的經濟損失，成為限制我國蔬菜產業可持續發展的重要因素之一[2]。

蕓薹屬霜霉病菌的分類地位隨著人們對病原菌研究的逐步深入而發生變化。1796年Persoon首次將十字花科霜霉病病原菌定名為寄生葡萄孢（Botrytis parasitica），1849 年 Fries將霜霉病病原菌更名為寄生霜霉[Peronospora parasitica（Pers.） Fr.][3]，2002年，Constantinescu等[4]通過對病原菌的基因序列分析研究，將霜霉病病菌再次更名為寄生無色霜霉（Hyaloperonospora parasitica），并確定其分類地位為卵菌門霜霉目霜霉科無色霜霉屬，該分類地位及命名一直沿用至今。

霜霉病最易在每年的春秋季發生，適宜發病溫度為16～20℃，寒冷潮濕、連續陰雨低溫的天氣利于發生。當空氣環境濕度大時，葉片病斑背部會形成白色或灰色霉層；幼苗期和成株期均可發生霜霉病，包括子葉、真葉、花瓣和種莢等器官都能受到病原菌侵染，幼苗期是霜霉病最主要的為害時期；葉片被侵染后在葉背首先出現微小的黃色斑點，并隨著病害的發展逐漸擴展為不規則的黃色病斑，嚴重時呈現黃褐色，導致植株品質和產量的下降；花期發生霜霉病時，花瓣干癟并變為綠色，花梗出現“龍頭病”的癥狀，當環境濕度大時病斑部位可出現白色霉層；種莢發病后可出現黑色點狀病斑，種莢枯癟，無法結實。霜霉病的發生還可引起植株葉片生理水平降低，導致植株對其他病害抵抗能力下降，間接引發病毒病等其他病害[5，6]。

2 蕓薹屬霜霉病的侵染循環

霜霉菌能夠以卵孢子的形式在種子、土壤和病殘體等中進行越冬休眠，卵孢子休眠時間一般為2～3月，并于翌年萌發后成為霜霉病發生的侵染源。帶菌種子播種后，卵孢子在適宜的環境下萌發形成孢子囊，可隨著種子的萌發侵染幼苗[7，8]。在田間，霜霉菌能夠伴隨氣流和雨水傳播到鄰近的健康植株上，通過植株表皮組織、自然孔口或傷口侵入植株健康組織，導致病害發生[6，9]。霜霉病潛伏期短，在環境條件適宜和常年連作的區域極易出現大規模的流行暴發。

十字花科霜霉病病原菌分為蕓薹屬?；?、蘿卜屬?；秃退j菜屬?；?個不同的寄主?；?，其中侵染蕓薹屬蔬菜的霜霉菌主要為芥菜屬?；秃褪|薹屬?；?。芥菜屬?；退咕荒芮秩窘娌俗魑?，不能侵染其他十字花科植物。蕓薹屬?；痛嬖谏硇》N分化的情況，分為甘藍型、芥菜型和白菜型3個生理小種，甘藍型生理小種主要侵染甘藍、青菜花和花椰菜，對其他蕓薹屬蔬菜侵染能力較弱；芥菜型生理小種主要可以侵染芥菜，對甘藍和白菜等蕓薹屬蔬菜侵染力較弱；白菜型生理小種主要侵染大白菜、小白菜、芥菜、蕪菁等，對甘藍侵染能力弱[2，10]。

3 蕓薹屬蔬菜霜霉菌保存方式

由于霜霉病病原菌為活體營養型真菌，具有極強的寄主?；?，目前尚無法在人工合成的培養基上進行離體培養，因此關于霜霉病菌的保存方法也是現有研究的重點和難點。目前最常用的霜霉菌保存方法是活體植株葉片接種保存，即將植株病斑部位的霜霉菌孢子洗下，通過不斷接種新鮮植株葉片進行活體保存[11]。除此之外還有葉片冷凍保存的方法，楊麗娟等[12]通過比較離體子葉冷凍法、離體葉片冷凍法和10%二甲基亞砜+5%脫脂乳冷凍法3種保藏霜霉病菌的方法，發現離體子葉冷凍法適用于寄生霜霉病菌的保藏，冷凍保藏12個月后病菌孢子囊仍可保持較高的萌發率。更多霜霉菌保存方法還在進一步的研究和探索中。

4 蕓薹屬蔬菜霜霉病防治措施

及時有效地防治霜霉病對蕓薹屬蔬菜產業發展意義重大，目前防控霜霉病主要采用以下幾種措施。

4.1 選育抗病品種

選用抗病品種是防治霜霉病最有效的方式，抗病品種具有對病害防治的穩定性和特異性。不同品種對霜霉病的抗性具有顯著差異，目前國內已選育出了一些對霜霉病抗性優良的蕓薹屬蔬菜育種材料。李穎等[13]從260份大白菜材料中篩選出對霜霉病抗病性好的自交系17份、組合系12個。同時一些商業品種，例如大白菜品種晉菜3號、中白76號、北京新5號、天正秋白2號、天正秋白5號、太原二青等，小白菜品種夏綠2號、京冠1號、京冠3號、抗熱 605、華綠四號等，芥菜品種牛勒巴芥菜、寬葉青1號等，甘藍品種中甘11號、報春等，都對霜霉病有比較好的抗性[6，14～17]。

4.2 農業措施管理

霜霉病田間的發生與栽培管理方式密切相關，科學的農業管理措施可以有效降低田間霜霉病的發生率。栽培過程中，應注意適時播種，播種期不宜過早。種植時應注意合理密植，選擇高壟地塊進行栽培，種植地塊應排水良好，防止由于積水導致的高濕度環境引發病害。栽培時應密切注意水肥管理，保持土壤疏松，施足底肥，少施氮肥，多施磷、鉀肥，并進行輪作倒茬。在種植時應注意播種間距，間苗不宜過晚，留苗密度要小。當田間發現病株時應及時清除病葉，銷毀焚燒和深耕掩埋，防止病殘體成為侵染源導致霜霉病再侵染情況的發生。

4.3 化學藥劑防治

目前常用的霜霉病防治方式是使用化學試劑，對霜霉病有效的殺菌劑有很多種，包括滅克錳鋅（氟嗎·錳鋅）、百菌清、甲霜靈、烯肟菌酯、普力克（霜霉威）等，化學藥劑的使用方法可分為種子消毒處理和田間藥劑噴施，種子處理通常是在播前以種子質量0.4%的25%甲霜靈可濕性粉劑或75%百菌清可濕性粉劑拌種[16，18]。藥劑噴施處理應在田間霜霉病發生初期進行，施藥過程中應注意噴施均勻，避免在陰雨天氣施藥，一般每隔7～10 d施用1次，連續2～3次即可起到防治效果，同時應注意不同藥劑的交叉施用，防止病菌對單一藥劑產生抗藥性，影響防治效果[9，15]。施用過程中應注意農藥使用劑量，避免高濃度農藥產生藥害。雖然采用化學藥劑對霜霉病防治效果明顯，但化學藥劑存在毒性強、對環境污染大的缺點，長期施用還會導致病菌產生抗藥性和生理小種變異，因此化學防治方式應受到嚴格監控。

4.4 生物防治

生物防治方法由于其對環境友好的特性而逐漸開始受到人們的重視，目前對霜霉病的生防研究也取得了一定的進展。劉繼紅[19]利用從土壤中篩選出的5株生防鏈霉菌對白菜霜霉病防治效果進行測定，發現其對白菜霜霉病具有較好的防治效果。洪海林等[20]研究發現，枯草芽孢桿菌水分散粒劑對田間白菜霜霉病具有良好的防效，防治效果最高可達到88.6%。馬華升等[21]研究發現，木霉誘變菌株HZ0510制劑可以有效防治田間霜霉病的發生，防治效果可達到77.5%，同時還能夠提高白菜產量。姚文飛等[22]利用懸滴法進行試驗，發現植物乳油對白菜霜霉病孢子萌發具有顯著的抑制作用。生物防治具有對環境友好、不會使病蟲害產生抗藥性等優勢，但目前在田間的應用還有一定的難度，存在例如生防菌種類少、田間防治效果不穩定等問題，更多關于霜霉病生防菌株的研究目前還在進一步的探索中。

5 寄主抗性反應機制和抗性遺傳規律

霜霉病菌生理小種分化很多，不同生理小種的霜霉病菌侵染后，寄主防衛信號途徑中相關基因的表達存在顯著的差異，因此，目前推測蕓薹屬蔬菜對霜霉病的抗性可能存在多種不同機制，包括激活植物體某些信號通路途徑、激活抗性基因表達和抗逆相關酶活提升等?？共∑贩N與病菌互作后，寄主能夠依賴R基因激活自身水楊酸信號途徑相關基因表達，產生系統抗性，阻止霜霉病菌的進一步侵染，而茉莉酸和乙烯信號介導的基礎抗性途徑也會對防御霜霉病侵染起到一定的作用[23]。在大白菜與霜霉病菌的互作中，幾丁質酶基因和β-1，3葡聚糖酶基因在大白菜對霜霉病的免疫反應起到重要的作用，同時霜霉病菌的侵染可誘導大白菜2種α-微管蛋白基因表達，并且同感病品種相比，抗病品種葉片細胞微管結構更加完整[24，25]。冷月強[26]通過比較白菜霜霉病抗病品種與感病品種間與抗性反應相關酶活的差異，發現在霜霉菌侵染后，與感病品種相比，抗病品種的POD、PPO等酶活性顯著升高，申姍娜[27]研究發現，抗病品種葉片的葉綠素和木質素含量顯著高于感病品種,而可溶性糖的含量顯著低于感病品種。Xiao等[28]通過比較小白菜抗病品種與感病品種間基因表達模式，發現抗病品種中與抗性通路相關的基因表達量顯著高于感病品種。Li等[29]對大白菜基因組全轉錄組手段分析，發現與感病品種相比，抗病品種有68個基因上調表達，這些基因與病原菌寄主互作通路的抗病反應密切相關，并涉及到轉錄因子、蛋白合成、代謝通路、細胞壁形成等許多方面。王彥華等[30]用霜霉病菌接種蘇州青白菜抗病自交系，其寄主抗性表達結果表明，BCWRKY1是對霜霉病菌早期應答的基因，在寄主抗病信號轉導中具有重要的作用。

蕓薹屬蔬菜對霜霉病的遺傳抗性機制十分復雜。目前包括單顯性基因控制[31～34]、單隱性基因控

制[35]、雙顯性基因控制[36]、雙隱性基因控制[37]的霜霉病抗性遺傳方式均有報道。蕓薹屬蔬菜對霜霉病的抗性可能受到主效基因和微效多基因共同調控，不同作物的不同品種對霜霉病的抗性遺傳規律均有所不同[32，38]。因此目前對霜霉病的抗性遺傳規律尚不明確。并且植株在成株期和苗期等不同生育期對霜霉病的抗性機制也不同，Monteiro等[36]研究發現，在不同生育期的甘藍，植物成株期對霜霉病的抗性由單顯性基因調控，而幼苗期的抗性則有由2個顯性基因調控。

6 霜霉病分子標記

隨著分子生物學的快速發展，采用分子標記技術篩選霜霉病的抗病材料已經逐漸受到科學研究者的關注。目前在蕓薹屬霜霉病分子標記的研究方面取得了一定的進展，并且已經發現一些與霜霉病抗性相關的分子連鎖標記，已經應用的分子標記技術包括 AFLP、RAPD、SSR、ISSR 等。 Farinhσ 等[39]通過AFLP、RAPD和ISSR等技術，篩選出2個與霜霉病緊密連鎖的分子標記OPK17-980和AT.CTA-133/134。王神云[2]發現，霜霉病抗性由單基因顯性控制，并擴增到一條與霜霉病抗性緊密連鎖片段BoRAAG/CTC113。冷月強[26]利用RAPD方法獲得一條與霜霉病基因緊密連鎖的多態性片段AY121238，遺傳距離為6.7 cM。邸青[10]研究表明，大白菜霜霉病抗性由單顯性基因控制，并通過SRAP標記的方法篩選出2個與霜霉病抗性基因連鎖的標記Me1E40和Me3E33。Kim等[40]利用RAPD方法在大白菜基因組中篩選到一條與霜霉病抗性緊密連鎖的片段BrRHP1。虞慧芳等[41]利用 SSR方法獲得了一個與大白菜抗霜霉病基因抗性緊密連鎖的標記 RPP13MK。只升華[42]利用3482個SLAF標簽和己公布的206個SSR標記和Indel標記組成1064個bins，最終構建一個總長度為858.98 cM的高密度bin遺傳圖譜，檢測出6個與霜霉病相關的QTL。隨著霜霉病抗病新材料的不斷培育，更多蕓薹屬蔬菜霜霉病的分子標記正在開發中。

7 展望

霜霉病是蕓薹屬蔬菜生產上的重要病害，目前關于蕓薹屬蔬菜霜霉病的研究取得了一定的進展，但仍存在許多亟需解決的問題，特別是在抗病品種選育方面的研究還存在著諸多難點。其主要的原因因有以下幾個方面：①病菌無法進行離體培養，由于霜霉病菌為活體營養型真菌，目前為止還沒有探索出病菌離體培養的方式，因此對從傳統生物學角度研究霜霉病菌產生了很大的障礙，降低了霜霉病研究的效率；②霜霉病菌生理小種具有多樣性，不同生理小種間的致病力和寄主范圍具有一定程度的差異，并且在田間能夠不斷地進行分化變異，因此寄主對病原菌的抗性持續性較弱，病原菌小種的變異使得篩選出的抗性材料在短時間內很容易喪失對霜霉病的抗性；③霜霉病抗性遺傳規律復雜，目前研究表明，霜霉病抗病遺傳規律受不同生理小種之間影響很大，不同寄主對霜霉病菌的抗病機制不同，抗性遺傳規律十分復雜，寄主與病原菌的互作關系尚未完全明確，給抗病品種的選育造成了很大的困難。

同時由于霜霉病在我國分布面積廣泛，而不同地區的栽培品種差異性很大，因此加快抗病品種的布局，推進病害綠色防控體系建立，是從源頭上預防蕓薹屬蔬菜霜霉病發生的根本方式。隨著分子生物學研究的不斷深入，利用基因組學在分子水平層面進行霜霉病菌的研究展現出巨大的潛力，白菜、小白菜、芥菜等蕓薹屬蔬菜全基因組序列的公布，為從基因層面研究霜霉病與寄主的互作關系奠定了基礎。霜霉病抗病相關分子標記的篩選，寄主對不同生理小種的互作關系和遺傳抗性機制，霜霉病抗病品種的選育等研究方向，都將是蕓薹屬蔬菜霜霉病未來研究的重點目標。