馬鈴薯晚疫病和早疫病田間主要識(shí)別特征及病原學(xué)研究

劉冠求，萬博，潘家荃，周樺楠，崔亮

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，遼寧沈陽110161）

馬鈴薯（Solanum tuberosum）為茄科茄屬一年生草本塊莖植物，是全球四大重要糧食作物之一，產(chǎn)量?jī)H次于玉米、水稻和小麥，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適應(yīng)力強(qiáng)。中國(guó)是馬鈴薯第一大生產(chǎn)國(guó)[1]。2015年1月，我國(guó)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略正式啟動(dòng)，因此保證馬鈴薯的產(chǎn)量與品質(zhì)是中國(guó)農(nóng)業(yè)科研中的重要研究領(lǐng)域。隨著馬鈴薯種植面積的不斷擴(kuò)大，連作馬鈴薯種植面積的不斷增加，馬鈴薯病害的發(fā)生流行逐年加重，在我國(guó)危害較重、造成損失較大的馬鈴薯病害約有15種，東北、華北北部和西北馬鈴薯產(chǎn)區(qū)，主要病害有馬鈴薯晚疫病、馬鈴薯早疫病、馬鈴薯枯萎病、馬鈴薯黑痣病、馬鈴薯病毒病、馬鈴薯黑脛病和馬鈴薯環(huán)腐病等，其中馬鈴薯晚疫病和早疫病是我國(guó)馬鈴薯種植過程中危害最為嚴(yán)重的病害，一般減產(chǎn)10%~30%，嚴(yán)重的可達(dá)70%以上，已成為限制我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的主要障礙之一。

1 馬鈴薯晚疫病和早疫病田間主要識(shí)別特征

1.1 馬鈴薯晚疫病田間主要識(shí)別特征

馬鈴薯晚疫病主要侵染馬鈴薯的葉、莖和塊莖。

1.1.1 葉部病征。發(fā)病初期，植株葉尖或葉緣開始產(chǎn)生水浸狀的蒼白色或褐色小斑，小斑周圍有淺色暈圈。隨后，病斑迅速向葉片中間擴(kuò)張，形成近圓形的褐色大斑。葉片染病部分與健康部分無明顯邊界。濕度大時(shí)，病斑周圍可產(chǎn)生一圈白色霉?fàn)钗?，即病原菌的孢囊梗與孢子囊，葉背部尤其明顯。發(fā)病嚴(yán)重時(shí)，病斑會(huì)持續(xù)擴(kuò)張直至覆蓋整個(gè)葉片，葉片萎蔫下垂，一片焦黑。天氣干燥時(shí)，病斑部分干枯，脆弱易碎。

1.1.2 莖部病征。馬鈴薯莖部很難直接被病原菌侵染，其初侵染來源主要有2種，一是帶病種薯發(fā)病后，病原菌由下至上侵染莖部；二是葉部發(fā)病后，病斑順著葉柄繼續(xù)擴(kuò)張侵染莖部。莖部侵染后，會(huì)在表層出現(xiàn)不等長(zhǎng)的褐色條斑，病斑處極其脆弱，易折斷。天氣潮濕時(shí)，病斑處也可出現(xiàn)白色霉?fàn)钗?。發(fā)病嚴(yán)重時(shí)，全株萎蔫下垂，呈現(xiàn)黑色并腐壞，發(fā)出難聞的氣味。

1.1.3 塊莖病征。塊莖被侵染后，會(huì)形成褐色不規(guī)則病斑，略有凹陷。病斑可在塊莖表皮擴(kuò)張，嚴(yán)重時(shí)可侵入內(nèi)層，造成薯肉不同程度的褐色壞死。環(huán)境潮濕時(shí)，病部可產(chǎn)生白色霉?fàn)钗铮粗?，則呈現(xiàn)皺縮狀態(tài)。塊莖被侵染后，可能在田間發(fā)病，也可能入窖后再發(fā)病。

1.2 馬鈴薯早疫病田間主要識(shí)別特征

馬鈴薯早疫病主要侵染植株的葉片，莖稈和塊莖部位較少發(fā)病。

1.2.1 葉部癥狀。初侵染易發(fā)生在植株下部的葉片上，首先出現(xiàn)褐色、略凹陷的小病斑，與健康部分有明顯分界。隨后，逐漸擴(kuò)大成具有明顯同心輪紋的大斑，邊緣一圈顏色較淺，濕度大時(shí)出現(xiàn)黑褐色霉?fàn)钗?。病斑多?shù)呈圓形或橢圓形，部分病斑受葉脈限制呈不規(guī)則形。發(fā)病嚴(yán)重時(shí)，病斑相互連接覆蓋整個(gè)葉片，最終葉片枯黃壞死。

1.2.2 莖部癥狀。莖部感染時(shí)，病斑與葉部相同，后期變?yōu)楹谏?/p>

1.2.3 塊莖癥狀。塊莖發(fā)病后，表皮形成暗褐色略凹陷病斑，圓形或橢圓形，病部深入皮下，逐漸侵蝕薯肉，變成褐色海綿狀，最終干腐。貯藏期塊莖發(fā)病后，呈現(xiàn)腐爛狀。

2 馬鈴薯晚疫病和早疫病病原學(xué)

2.1 馬鈴薯晚疫病菌形態(tài)特征

馬鈴薯晚疫病病原菌為致病疫霉（Phytophthora infestans），屬藻物界卵菌門疫霉屬，為半活體營(yíng)養(yǎng)型異宗配合卵菌，多數(shù)為二倍體。致病疫霉基因組大小約240 Mb，與已經(jīng)測(cè)序的其他疫霉菌相比要大3~5倍，基因組中轉(zhuǎn)座子和重復(fù)序列極高。病原菌菌絲體為透明管狀結(jié)構(gòu)，無隔，多核，菌絲體膨大后，中部會(huì)分節(jié)，并沿特定角度不對(duì)稱生長(zhǎng)，呈現(xiàn)出鏈狀或簇狀。孢子囊無色、單胞、形狀近似檸檬，頂端多有一個(gè)乳頭狀突起。孢囊梗頂端形成一個(gè)孢子囊后，還會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)，已生成的孢子囊頂端會(huì)形成新的孢子囊，因此孢囊梗呈現(xiàn)粗細(xì)不一的竹節(jié)狀，每一節(jié)的基部寬而頂端窄小[2]。致病疫霉有2種萌發(fā)方式：一種是直接萌發(fā)，條件適宜時(shí)，孢子囊會(huì)萌發(fā)出芽管，芽管從馬鈴薯葉部（主要是葉片背面）的氣孔侵入植株；另一種是間接萌發(fā)，孢子囊通常可以產(chǎn)生4~8個(gè)游動(dòng)孢子，呈卵形或腎形。游動(dòng)孢子從孢子囊頂端的孔口逐個(gè)排出。游動(dòng)孢子被釋放后，可在外界水環(huán)境中游動(dòng)十幾秒，之后鞭毛消失，生成細(xì)胞壁，靜止不動(dòng)，形成厚垣孢子，等待環(huán)境條件適宜時(shí)再度萌發(fā)，通過植株表皮的裂隙侵入[3]。

2.2 馬鈴薯晚疫病菌生物學(xué)特性

馬鈴薯晚疫病菌寄主?；暂^強(qiáng)，在一般培養(yǎng)基上不易生長(zhǎng)，只能在黑麥培養(yǎng)基、燕麥培養(yǎng)基和白蕓豆培養(yǎng)基等特定培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。在我國(guó)主要侵染馬鈴薯、番茄等茄科作物。病原菌菌絲生長(zhǎng)溫度范圍為13℃~30℃，最適溫度范圍為20℃~23℃，在此溫度下，菌絲體在寄主組織內(nèi)生長(zhǎng)最快，潛育期最短。致病疫霉在相對(duì)濕度達(dá)到85%以上時(shí)才產(chǎn)生孢囊梗，孢子囊則需要95%以上的濕度才能大量形成。孢子囊形成的溫度范圍為7℃~25℃，最適溫度范圍為18℃~22℃。孢子囊和游動(dòng)孢子需要在水中才能萌發(fā)，孢子囊萌發(fā)產(chǎn)生游動(dòng)孢子的溫度范圍為10℃~13℃，所需時(shí)間較短，僅1~2 h。孢子囊直接萌發(fā)產(chǎn)生芽管的溫度范圍為4℃~30℃，但以15℃以上時(shí)為多，直接萌發(fā)需5~10 h，游動(dòng)孢子萌發(fā)最適溫度為12℃~15℃。孢子囊在低濕高溫條件下很快失去生存力，游動(dòng)孢子壽命更短，但在土壤中的孢子囊可在夏季維持2個(gè)月左右的生存力。卵孢子具有厚壁，可抵御寒冷、微生物降解或化學(xué)熏蒸等惡劣環(huán)境條件。影響致病疫霉菌卵孢子萌發(fā)的重要條件有菌株組合、保存和培養(yǎng)時(shí)間、溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、化學(xué)處理和酶處理等。馬鈴薯晚疫病存在有性生殖和無性繁殖2種生殖方式，田間多以無性繁殖方式為主，有性生殖方式為異宗配合，為完成有性生活史需正反交配型，即A1和A2。2種交配型同時(shí)存在可通過有性生殖發(fā)生基因重組[5]。馬鈴薯晚疫病具有明顯的生理分化現(xiàn)象，目前采用的是一套分別具有R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11基因的12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鑒別寄主進(jìn)行活體鑒定，根據(jù)在鑒別寄主上的反應(yīng)表型劃分為不同的生理小種。在我國(guó)，馬鈴薯晚疫病菌群體生理小種種群組成日趨復(fù)雜，能克服目前11個(gè)已知抗病基因（R1~R11）的超級(jí)生理小種在我國(guó)云南、四川、黑龍江、河北以及內(nèi)蒙古等馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)均有發(fā)現(xiàn)。

2.3 馬鈴薯早疫病菌形態(tài)特征

馬鈴薯早疫病病原菌主要有茄鏈格孢（Alternariasolani）、A.alternata、A.interrupta、A.grandis、A.tenuissima、A.dumosa、A.arborescens和A.infectoria等8種。其中茄鏈格孢為優(yōu)勢(shì)病原菌，屬無性類真菌鏈格孢菌，病原菌分生孢子梗單生或簇生，直或彎曲，圓筒形，淡褐色或暗褐色，有1~7個(gè)隔膜。分生孢子從分生孢子梗頂端生出，通常單生，黃褐色或暗褐色，倒棒型，有7~12個(gè)橫隔膜，0~5個(gè)縱隔膜。頂端有喙，與分生孢子等長(zhǎng)或長(zhǎng)于孢子，淺色。馬鈴薯早疫病菌在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)的菌落近圓形，中心菌落顏色較深，近黑色，邊緣顏色較淺，邊緣菌絲比中部密集，菌落背面黃色至褐色，一些菌株可在培養(yǎng)基上產(chǎn)生黃紅色色素[6]。

2.4 馬鈴薯早疫病菌生物學(xué)特性

馬鈴薯早疫病菌對(duì)培養(yǎng)條件要求較低，在PDA培養(yǎng)基和燕麥培養(yǎng)基上，菌絲生長(zhǎng)速率最快，在TA培養(yǎng)基上產(chǎn)孢量最大。全光照條件菌絲生長(zhǎng)速率最快，全黑暗條件生長(zhǎng)較慢，光照是菌絲分化形成分生孢子梗的必要條件。菌絲生長(zhǎng)溫度范圍為5℃~35℃，最適溫度范圍26℃~28℃，分生孢子梗形成的最適溫度范圍為19℃~23℃，菌絲生長(zhǎng)最適pH為6~8，孢子萌發(fā)溫度范圍為15℃~33℃，最適溫度范圍為19℃~23℃，孢子萌發(fā)最適pH為7~8。紫外線照射10 min和菌絲損傷可顯著提高產(chǎn)孢量[7]。茄鏈格孢在液體培養(yǎng)基搖培條件下可產(chǎn)生毒素，目前已經(jīng)從茄鏈格孢的培養(yǎng)濾液中分離到11種毒素。其中交鏈孢酸和茄格孢吡喃酮a、b、c能夠產(chǎn)生與馬鈴薯早疫病相似的壞死癥狀。