古洪輝，汪正香，蔣 雄，楊福清，陳治舟，嚴澤生，秦耀國

（四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院，成都611130）

0 引言

魔芋(AmorphophallusBlume)是天南星科魔芋屬植物的總稱，為多年生草本植物，以地下球莖作為經(jīng)濟器官?，F(xiàn)栽培利用的種中多含有豐富的葡甘聚糖(Konjac Glucomanan,KGM)[1]，是一種在植物中罕見的高分子碳水化合物，具有束水性、凝膠性、增稠性、粘結(jié)性、可逆性、成膜性與賦味性等優(yōu)良特性，還是一種優(yōu)良的可食用纖維，因而廣泛用于食品、醫(yī)藥、環(huán)保與化工等領(lǐng)域，開發(fā)利用價值極高[2]。由于魔芋具有耐陰喜溫暖濕潤，忌高溫，屬半陰性植物，耐瘠薄，怕干旱與避大風等特性，使得魔芋在中國主要分布于秦嶺以南的山區(qū)。

隨著魔芋加工的深入，規(guī)模化種植面積不斷擴大，但同時魔芋病害發(fā)生嚴重，其中軟腐病是其生產(chǎn)中發(fā)生最普遍、影響最嚴重的一種細菌性病害，常被稱為魔芋的“癌癥”[3]，造成產(chǎn)量損失往往可達20%～50%，發(fā)生嚴重的損失更高，已成為限制魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。

近些年，對魔芋軟腐病的防治進行了大量的研究，從化學防治、生物防治、農(nóng)業(yè)防治到基因工程，相關(guān)工作都取得了一些進展。如王國馨等[4]較早對該病的病原菌、侵染特點與防治進行了研究，表明其致病菌危害廣泛，確定了染病種芋與帶菌土壤是初侵染源，得出代森銨、琥膠肥酸銅、波爾多液、鏈霉素、氯霉素在發(fā)病初期使用能有效控制病害發(fā)展；何斐等[5]綜述了魔芋軟腐病生物防治方面的研究進展，是當前國內(nèi)外植病防治的研究熱點。但是，生產(chǎn)實踐中，由于各種因素，魔芋軟腐病防治難度仍大。土壤、氣候、耕作制度、農(nóng)事操作等因素都會造成魔芋不同程度的病菌感染。為獲得高產(chǎn)，除適宜的栽培措施，土壤消毒、種芋處理、苗后管理等過程，藥劑處理是必不可少的環(huán)節(jié)，其中，化學農(nóng)藥與生物農(nóng)藥應(yīng)用最為廣泛。同時，農(nóng)業(yè)防治、綜合防治與基因工程技術(shù)的應(yīng)用逐漸成為軟腐病防治研究的必要措施與研究熱點。

本研究綜述了魔芋軟腐病的發(fā)生與防治方法，并進行了展望，旨在為魔芋生產(chǎn)上更好地防治軟腐病提供參考。

1 軟腐病病原菌、致病機理與發(fā)病條件

軟腐病在很多作物上有發(fā)生，如白菜、馬鈴薯、番茄、辣椒與胡蘿卜等，主要是由腸桿菌科歐文氏菌的病原菌引起，魔芋軟腐病病原菌主要是胡蘿卜軟腐歐文氏菌胡蘿卜軟腐亞種(Erwinia carotovorasubsp.carotovora,Ecc)與菊歐文氏菌(Erwinia chrysanthemi,Ech)，還有尚待確定的致病菌[6-10]，具有多樣性。

研究表明，魔芋軟腐病致病菌是通過群體感應(yīng)機制(quorum sensing,QS)來調(diào)控致病效應(yīng)，該機制是由Fuqua和Winans等于1994年首次提出[11]。所謂群體感應(yīng)，是指細菌能夠自發(fā)產(chǎn)生與釋放一些特定的信號分子，并能感知其濃度變化，進而調(diào)控自身群體行為的系統(tǒng)[12-13]。引起魔芋軟腐病的歐文氏菌屬于革蘭氏陰性細菌，它主要是以氮-?；呓z氨酸內(nèi)酯類物質(zhì)(NAHLs)作為信號分子，當這些信號分子積累到一定閾值濃度時，可以與胞內(nèi)相應(yīng)受體結(jié)合，引起受體蛋白的構(gòu)象或基因發(fā)生變化，啟動細菌內(nèi)相應(yīng)基因表達，控制合成細胞降解酶，主要是果膠酶與纖維素酶，分泌到胞外，作用于植株，降解植株細胞壁，破壞并引起植株細胞的死亡和組織瓦解，進而導(dǎo)致軟腐病的發(fā)生[14-16]。因此，適宜的N-AHLs濃度是引發(fā)病原菌致病因子表達的關(guān)鍵因子，為生物防治細菌病害提供了作用靶點[14]。

種芋帶菌與土壤帶菌是軟腐病發(fā)生的主要初侵染源，病殘體、雜草根、堆肥、昆蟲咬傷、農(nóng)事操作碰傷與風吹雨打等都可為病原菌的生存與侵染創(chuàng)造條件，病原菌主要從傷口侵入發(fā)病并傳播蔓延。誘發(fā)軟腐病的主要環(huán)境條件是濕度與溫度，降雨多、溫度高時，該病發(fā)生更嚴重[1]?？刂瞥跚秩驹?、切斷傳播途徑與創(chuàng)造不利于病害發(fā)生的條件是防治軟腐病的重要環(huán)節(jié)。

2 魔芋軟腐病防治方法

2.1 化學防治

化學防治是無公害蔬菜生產(chǎn)中病蟲害防治所不可或缺的環(huán)節(jié)。目前，魔芋生產(chǎn)中為降低病害發(fā)病率，提高產(chǎn)量，化學藥劑使用較普遍。魔芋軟腐病屬于土傳病害，一般情況下，其發(fā)病規(guī)律是始發(fā)期為6—7月，盛發(fā)期為7—8月[17]，并且種芋易帶菌，防治工作應(yīng)貫穿于整個栽培管理過程。

栽種前，進行土壤消毒，常用的方式是藥劑熏蒸與撒施。將氯化苦熏蒸劑用注射器注入土壤，然后覆膜14天以上，用量一般為30 L/hm2；或用福爾馬林或二甲苯噴灑，用量約40 L/hm2[1]；也可用三元消毒粉（草本灰:生石灰:硫磺=50:50:2）撒施在土壤中，用量一般為750 kg/hm2[18]。

種芋處理必不可少，常用的方式為藥劑浸種或噴霧，用40%甲醛200～250倍液浸種20～30 min，或0.1%高錳酸鉀溶液浸種10 min，取出晾曬1～2天；或利用兩者對種芋進行熏蒸[19]；也可將種芋芽向上擺在地面，利用廣譜性殺菌劑對種芋噴霧，尤其是主芽周圍；或者將藥劑做種芋粉衣消毒，用量為種芋重量的2%～3%，以石膏或草木灰做填充劑與藥劑混勻，將浸種后的種芋取出趁濕裹上粉衣[1]。另外，也可采用種芋包衣或藥袋套芋的方式，前者主要是利用海藻酸鈉的透氣性與火棉膠的成膜性，并在其中加入適量的防治藥劑，即成種芋包衣劑，后者主要是利用藥物熏蒸的作用，將種芋放入內(nèi)外兩層均涂有藥劑的紙袋[20]。

出苗后，根據(jù)其發(fā)病規(guī)律和發(fā)病程度安排防治工作。在生產(chǎn)上多用各種含銅制劑（波爾多液、氫氧化銅、氧化亞銅、噻菌銅、喹啉銅與噻森銅等）、異氰尿酸類殺菌劑（氯溴異氰尿酸、三氯異氰尿酸）、噻唑類（噻唑鋅、葉枯唑）等或與抗生素類農(nóng)藥混合施用，葉面噴施或灌根處理，都有一定的防治效果。從軟腐病始發(fā)期到盛發(fā)期，與其他殺菌劑交替使用[21]，可以降低發(fā)病率，增加魔芋產(chǎn)量。

2.2 生物防治

生物防治是指利用植物活性物質(zhì)、微生物或微生物代謝產(chǎn)物來控制病蟲草害的技術(shù)，具有無毒、無殘留以及病蟲害不易產(chǎn)生抗性等特性，是植物保護中不可缺少的組成部分。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的研究與發(fā)展，化學農(nóng)藥受到了一定的約束，而農(nóng)用抗生素（生物活性物質(zhì)）、拮抗微生物等在病蟲害防治研究中得到了較好的應(yīng)用。

2.2.1 生物活性物質(zhì)的利用 生物活性物質(zhì)指的是來自生物體內(nèi)對生命現(xiàn)象具有影響的少量或微量物質(zhì)。在生物農(nóng)藥研究領(lǐng)域，主要利用一些微生物代謝產(chǎn)物或植物提取物來研究其對植物病蟲害的抑制作用。微生物提取物利用方面，農(nóng)用鏈霉素是最常用的防治魔芋軟腐病的抗生素類殺菌劑，以其為主要成分的復(fù)合制劑——汰腐凈，通過浸種、噴葉和灌根對軟腐病與白絹病都有較好的防效。中生菌素、四霉素、春雷霉素等均是可用于防治細菌性病害的農(nóng)用抗生素，可作為農(nóng)用鏈霉素退市后的替代品來使用。此外，用抗生素與生長調(diào)節(jié)劑配合處理，防治作用也比較好。覃宇等用1000萬單位農(nóng)用鏈霉素+40 mg/kg NAA、1000萬單位農(nóng)用鏈霉素+100 mg/kg 6-BA處理魔芋植株，結(jié)果表明不僅能提高植株抗性，降低軟腐病的田間發(fā)病率，還能提高產(chǎn)量[22]。植物提取物研究方面，Petrovic等以水為溶劑從菊苣中提取到的水提取物[23]、周燚等以乙醇為溶劑從瓦松中提取到的有機提取物[24]、張偉從大蒜種提取的大蒜素[25]均發(fā)現(xiàn)對軟腐病具有較強的抑制作用。

2.2.2 生防菌的研究利用 目前，利用生防菌來防治植物病蟲害，是一種環(huán)保的防治方式，也是生物防治研究的熱點。生防菌主要有生防細菌和生防真菌，如枯草芽孢桿菌，是一種生防細菌，利用其生產(chǎn)出的生物制劑在生產(chǎn)上應(yīng)用普遍且殺菌效果較好。魔芋軟腐病防治研究中的生防菌主要是從魔芋根際土壤和病健組織中篩選的拮抗微生物，該類微生物多數(shù)是溶桿菌屬類、放線菌類與芽孢桿菌類。

溶桿菌屬細菌是一類具有極大生防潛力的生防菌，能夠溶解一些病原細菌、真菌及線蟲[26]。用溶桿菌屬生防菌13-1、06-4來研究對其魔芋軟腐病抑制效果，發(fā)現(xiàn)該類菌對軟腐病具有良好的抑制作用[27-28]。通過從魔芋根際施入抗生素溶桿菌菌劑，表明不僅能有效地控制魔芋軟腐病，還能增產(chǎn)，防控效果達79.16%且增產(chǎn)達14.30%[29]。放線菌是抗生素的主要產(chǎn)生菌，具有防病促生多種功能，對作物根域微生物區(qū)系及作物生長有顯著影響。從魔芋根際土壤中分離得到的11株魔芋軟腐病拮抗放線菌中篩選出的放線菌SJK18對魔芋軟腐病具有顯著的拮抗作用[30]。另外，生防芽孢桿菌能夠產(chǎn)生多種抗生素、植物激素或植酸酶等物質(zhì)，能夠有效預(yù)防和控制農(nóng)作物病害的發(fā)生和發(fā)展，并且能夠直接或間接促進植物生長[31]。周盈等從被細菌污染的花魔芋愈傷組織中分離的魔芋內(nèi)生菌中篩選到了能抑制軟腐病病原菌生長、產(chǎn)芽孢的桿狀菌BSn5，發(fā)現(xiàn)其能夠削弱軟腐病的致病能力，具有生防菌的潛力[32]。蘇娜等利用從魔芋不同生育期體內(nèi)分離到的枯草芽孢桿菌YUPP-1、固氮類芽孢桿菌YUPP-2、解木聚糖類芽孢桿菌YUPP-3、枯草芽孢桿菌YUPP-4、蠟狀芽孢桿菌YUPP-5等5種高效抑制軟腐病病菌的生防菌，按等比例混配灌根處理，能有效控制軟腐病的發(fā)生，防治效果好于農(nóng)用鏈霉素[19]。

2.3 農(nóng)業(yè)防治

農(nóng)業(yè)防治是為防治作物病蟲草害所采取的農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合措施，調(diào)整和改善作物的生長環(huán)境，以增強作物對病蟲草害的抵抗力，創(chuàng)造不利于病原物、害蟲和雜草生長發(fā)育或傳播的條件，以控制、避免或減輕病蟲草的危害[33]。依據(jù)魔芋的生物學特性，優(yōu)選適宜其栽培的地區(qū)與地塊；培育與選用無病中小型球莖或根狀莖做種芋；深溝高畦栽培；在高溫強光季節(jié)，適當遮蔭栽培有利于魔芋植株生長，降低發(fā)病率與提高產(chǎn)量。近年來，關(guān)于增加田間生物多樣性進行作物抗病蟲害的研究多有報道。有人認為，多樣性種植控制病害的主要機制是能對病原菌起阻隔效應(yīng)，通過合理搭配形成的作物條帶群落，互為病害蔓延的物理障礙，阻隔病害傳播[34]。將魔芋與生態(tài)相對較好的麥類、豆科、玉米、高粱等作物通過輪作、間套作等方式，一方面能直接增加地上部物種多樣性，有效改善栽培環(huán)境的生態(tài)功能，另一方面能間接增加地下部微生物多樣性，有助于減輕連作障礙危害，降低魔芋軟腐病的的發(fā)病率[35-36]。在與玉米輪作的條件下再進行間作同單作相比，不僅能延遲發(fā)病高峰期，還能提高59%控病效果。此外，合理的施肥制度也能降低魔芋軟腐病的發(fā)生概率，根據(jù)崔鳴等的報道，每公頃增施300 kg氧化鉀，病株率較單一施純氮減少48.28%，產(chǎn)量提高27.52%[37]。因此，防治魔芋軟腐病除用前述的藥劑處理，還要結(jié)合農(nóng)業(yè)栽培措施等進行綜合防治。

2.4 基因工程的應(yīng)用

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用基因工程改良植物已成一大趨勢。Dong等首次從芽孢桿菌240B1中克隆到?；呓z氨酸環(huán)內(nèi)酯酶基因aiiA，aiiA蛋白能降解軟腐病病原菌的信號分子N-AHLs[38]。此后利用該基因，通過基因工程技術(shù)獲得生防菌株或轉(zhuǎn)化魔芋獲得抗病植株的研究均有報道。

Molina等將該基因轉(zhuǎn)入熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)P3，產(chǎn)生了能使AHLs降解的生物菌株[39]；周燚等將從蘇云金芽孢桿菌中擴增出的aiiA基因克隆到pET28a表達載體中，轉(zhuǎn)化大腸桿菌BL21(DE3)，經(jīng)IPTG誘導(dǎo)表達aiiA蛋白，室內(nèi)檢測結(jié)果表明，aiiA蛋白能較好地抑制魔芋軟腐病的致病性[40]。柴鑫莉等采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法將來自蘇云金芽孢桿菌經(jīng)密碼子優(yōu)化的aiiA基因?qū)牖в?，以提高魔芋抗軟腐病的能力，通過對?；呓z氨酸環(huán)內(nèi)酯酶活性檢測表明轉(zhuǎn)基因魔芋葉片的蛋白可以降解?；呓z氨酸環(huán)內(nèi)酯信號分子[41]。隨著對aiiA基因的克隆應(yīng)用，魔芋軟腐病防治找到了一種新方法，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得更多的生防菌與抗病材料，不再僅限于傳統(tǒng)的“田間管理+農(nóng)藥處理”的模式。

3 展望

從現(xiàn)有的魔芋種質(zhì)資源看，除少數(shù)品種外，一般所用品種多數(shù)屬于沒有經(jīng)過品種選育和更新的“原始種”，區(qū)域性強，抗病材料少，且大多從群體中篩選而來，生產(chǎn)上尚無抗軟腐病品種[1]；中國栽培品種比較單一，長期栽培的一些優(yōu)良品種在不斷退化，現(xiàn)有的魔芋品種已不能滿足生產(chǎn)的需求[42]；同時，在魔芋的品種選育與抗性育種方面的工作嚴重滯后。因此，有必要廣泛收集種質(zhì)資源并加以研究，采用多種育種相關(guān)技術(shù)（雜交育種、誘變育種、生物技術(shù)育種、建立良種繁育體系等）選育出更多既抗病、經(jīng)濟價值又較高的魔芋新品種。

生產(chǎn)上對魔芋軟腐病的防治主要選用化學藥劑，長期使用藥性長的化學農(nóng)藥，不僅使病菌逐漸產(chǎn)生抗藥性，還會增加環(huán)境中的農(nóng)藥殘留。但化學農(nóng)藥自產(chǎn)生以來，一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中病蟲害防治最有效、最經(jīng)濟、最簡便的方法，隨著對環(huán)境保護意識的加強和食品質(zhì)量安全要求的提高，對化學農(nóng)藥開發(fā)利用的要求越來越高，高效、低毒、低殘留與易降解的化學農(nóng)藥將成為研發(fā)重點。

生物防治方面，雖然中國微生物防治已步入世界先進行列，但理論研究在應(yīng)用領(lǐng)域仍然不足。首先拮抗菌的研究方面，一些研究報道了從根際微生物中或魔芋軟腐病發(fā)病組織中篩選出的微生物具有較好的抑制軟腐病的能力，但在實際生產(chǎn)應(yīng)用中可供選擇的抗軟腐病的微生物菌劑種類還是比較單一，而自然界中能夠通過培養(yǎng)獲得的拮抗菌種類極少，有待進一步加強對拮抗微生物的篩選和培養(yǎng)技術(shù)。其次抗生素研究方面，市場上能夠用來防治魔芋軟腐病的農(nóng)用抗生素藥劑種類較多，生產(chǎn)上采用與化學農(nóng)藥交替使用，有較好的效用。雖然目前仍沒有找到能很好的防治軟腐病的方法，但生物農(nóng)藥具有環(huán)境相容性、不易產(chǎn)生抗性、資源豐富且開發(fā)成本低等優(yōu)勢。加大對生物制劑研究力度，配合合理的栽培技術(shù)，軟腐病防治現(xiàn)狀將有所改觀。

綜上所述，魔芋軟腐病的防治已做了大量研究工作，取得了一些進展，但迄今仍未能找到防治該病特別有效的方法，防治仍較為困難，加強以預(yù)防為主的綜合防治是魔芋生產(chǎn)中的必要措施。