苹果、梨轮纹病研究进展

顾雪迎，王洪凯，郭庆元*

(1.新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052;2.浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州 310058)

苹果和梨是世界范围内深受消费者喜爱的水果之一，中国是世界上苹果和梨的最大生产国，目前，我国苹果种植面积和总产量都位居世界第一［1］。梨的栽培面积、产量、出口量及品种数量等也均居世界前列，在我国，梨仅次于苹果、柑橘，位居第三［2］。

轮纹病是苹果、梨生产中的主要病害之一，不但在田间侵染枝干、果实和叶片，还可引起果实采后腐烂，造成贮藏期烂果，严重影响其产量和质量，成为贮藏期的重要病害［3］，带来巨大损失，严重时可给果园造成毁灭性破坏。该病在世界各苹果、梨产区普遍发生，我国以南方地区最为严重［4-5］。本文对近年来关于苹果和梨轮纹病的病原特性、发病规律、抗病机制及防治措施等方面的研究进展进行了综述。

1 病原

轮纹病病原有性态是Botryosphaeria dothidea，属子囊菌，无性态为树壳梭孢菌 (Fusicoccum aesculi)［6-8］。轮纹病菌侵染梨或苹果，引起果实轮纹烂果，多年生枝干粗皮，小枝条溃疡等症状，并导致干枯死亡［9］。关于轮纹病菌的鉴定与命名，历史上曾有争议。1907年日本首先报道在梨和苹果上发现轮纹病［10］;1925年原摄祐命名为Macrophoma kawatsukai Hara［11］;1933 年野濑直毅发现其有性世代，定名为Physalospora piricola Nose［12］。1980年，小金泽硕城和佐久间勉进行重新鉴定，认为其致病菌为Botryosphaeria［13］，并于1984年提出，苹果轮纹病菌与干腐病菌在形态上极为相似，应属同种，因其致病性存在一定差异，提议将其作为干腐病菌的一个专化定名为Botryosphaeria berengeriana de Not. f. sp. piricola (Nose)Koganezawa et Sakuma。中国科学院微生物研究所郑儒永教授将其中文名拟名为贝伦格葡萄座腔菌梨生专化型 (B．berengeriana f.sp.piricola)［14］。

近年来，经生物学特性研究、酯酶同功酶比较及RAPD基因组多态性分析，指出轮纹病菌与干腐病菌亲缘关系较近，但存在明显的差异［15-16］。余仲东等［17］从ITS-rDNA-PCR-RFLP方面研究发现轮纹病菌具有有别于干腐病菌的210 bp的特征性谱带，可以此作为2种致病菌的划分依据。近年来结合形态学和分子生物学分析，确定了苹果、梨轮纹病的致病菌属于同一个种，都是B．dothidea［8-9］。

2 生物学特性

2.1 菌丝生长条件

轮纹病菌在多种天然及半合成培养基上均可生长，其菌丝的最适生长温度为25～28℃，最适pH范围为7～8。其菌丝生长的最适碳源为蔗糖，最适氮源为天门冬素和硝酸钠，L-半胱氨酸对菌丝有明显的抑制作用［18］。

2.2 分生孢子器的形成及成熟条件

轮纹病菌的分生孢子器在15～35℃均可产生，低于15℃或高于35℃时不易形成，其最适温度为25℃。在pH 4～10时均可形成分生孢子，其适宜的pH范围为5～8，而pH值5的弱酸性环境最利于分生孢子器的产生及成熟［18-19］。分生孢子器的形成必须依赖碳素营养，无碳素则不能形成，在以蔗糖为碳源的培养基上形成的子实体最多。另外，分生孢子器的形成必须在光照条件下完成，黑暗条件下不能形成成熟的分生孢子器，360～400 nm短光波黑光灯照射培养有利于分生孢子器的形成［18］。

2.3 分生孢子的萌发

分生孢子在自由水中，温度达到15℃以上即可萌发，但其最适萌发温度为28℃［15］。在寄主的果、叶组织液中孢子萌发率明显增高［18］。

3 发病规律

轮纹病菌以菌丝体、分生孢子器及子囊壳在被害枝干上越冬，成为次年初侵染和连续侵染的主要菌源。病原菌主要通过植物皮孔侵入［20］，也可通过表面裂隙侵入，非皮孔部位的发病可能是由毛状体脱落痕侵入引起［21］，侵染后往往表现出明显的潜伏侵染特性［7］。轮纹病菌侵染果实时，分生孢子与果实接触，温、湿度适宜时萌发产生芽管，顶部膨大形成附着胞，侵入皮孔后菌丝扩展受抑制，潜伏在皮孔周围组织中。早期侵入潜伏期达80～150 d，晚期侵入仅为18 d左右。当果实进入成熟期，生理状况发生改变，如释放出可溶性养分或抑菌物质浓度降低时，病菌结束潜伏，生出入侵锥，并在机械作用和真菌水解酶作用下入侵果实［20-21］，病菌入侵后，菌丝主要分布于寄主细胞壁、细胞内、细胞间隙及细胞壁与细胞膜之间。菌丝侵入成熟果实，一般造成细胞质变性和细胞器破坏，并伴随着细胞壁的降解［22］。

与苹果轮纹病的研究相比，梨轮纹病的研究相对较少。苹果轮纹病在其潜伏侵染时，菌丝细胞中形成微体-脂肪粒复合体，储备营养，并通过乙醛酸循环，提供能量和酶类，使病菌抵抗不良环境并度过潜伏侵染阶段，在条件适宜时结束潜伏状态，完成侵染，引起发病［23］。苹果轮纹病菌能在培养基及活体内产生一系列果胶酶，其中多聚半乳糖醛酸酶 (PG)、聚甲基半乳糖醛酸酶 (PMG)参与致病过程［4］。

4 抗病机制研究

4.1 组织结构与抗病性关系

皮孔是病原菌侵染、传播的主要部位及病原菌潜伏的重要部位。有研究报道，皮孔的密度及大小影响着轮纹病的发病情况，可用皮孔密度或皮孔密度×直径作为鉴定轮纹病抗性的指标［24］。在接种试验中发现，枝干轮纹病病斑在皮孔部位发病率达92%，从而证实了关于皮孔是主要侵入途径的推测［25］。孙月丽等［26］通过对几种苹果砧木杂交后代及其父母本的皮孔性状调查和抗病菌侵染力测定，证明皮孔密度与面积之积与侵染率之间存在极显著正相关。

病原菌感染后的细胞壁发生木质化是寄主在侵染过程中的抗性反应，木质素的沉积可加强细胞壁的木质化，阻止病原菌的扩散，切断病原菌营养来源，钝化真菌生长点，抑制其生长繁殖;也可减少真菌的细胞壁降解酶与多糖接触，从而减少细胞壁降解，增强抗病性［27］。许多研究结果都证实了木质化反应是植物抵抗病菌侵染的最有效的手段之一［28］。

4.2 抗病生化因子

4.2.1 糖酸类

糖类与酸类是果实中主要的代谢物质，也影响着病原菌的生长发育。果实中总含糖量与果实发病呈正相关，而果实总酸度则与果实发病呈负相关［29］。推测原因是因为糖类物质可为病菌的生长提供碳源和氮源［30］，有利于病菌的生长;而酸类物质则有利于组织细胞的木质化而对病菌有抑制作用。果实采后糖含量升高，而各种有机酸和总酸含量呈下降趋势，致使病原菌从潜伏态发展为发病态［31］。但在对鸭梨中有机酸抗病性研究中发现，奎宁酸可以抑制病原菌的生长，但浓度较低时反而促进病原菌的生长［32］。

4.2.2 酚类物质

酚类化合物是植物体内重要的次生代谢产物，酚类物质的快速积累可减缓 (甚至停止)病原菌的生长，对植物的抗病性起重要作用［33］。在离体条件下，部分酚类化合物达到一定浓度时对病菌菌丝的生长、分生孢子的产生、萌发及附着孢的形成有抑制作用［34］。研究表明，苹果果实的总酚含量在幼果期、膨大期、成熟期都与苹果轮纹病的发生程度呈显著负相关，刘海英等［35］认为果实中酚类物质对轮纹病病菌侵入有显著的抑制作用，可抑制病原菌的生长。果实中酚类物质的成分及含量由遗传因素及生长环境所决定，同时也受采后贮藏和加工过程的影响［36］。如苹果品种红玉中酚类物质含量较高，其抗性就较强;而酚类物质含量较少的金冠则抗病性较弱。

4.2.3 相关酶类

在植物抵抗病原微生物侵染的过程中，抗性相关酶起着重要的作用，主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶 (POD)和苯丙氨酸解胺酶(PAL)［37］。其抗性表现为:POD通过催化木质素的合成促进细胞壁的木质化，抵制病原菌的侵染;POD主要通过催化木质素及将酚类物质氧化为对病原菌有更大毒性的醌类物质，来抑制病原菌的生长繁殖，也可通过形成醌类物质直接发挥抗病作用。PAL是苯丙烷类代谢 (病原菌入侵时植物细胞的特征反应)的关键酶和限速酶，在木质素的积累、植保素和酚类物质的合成中起重要作用。鸭梨果实贮藏期对病原菌抗性下降与SOD，POD，PAL等酶活力的下降密切相关［38］。?

4.3 防御相关基因

对苹果基因组进行生物信息学分析，并结合半定量PT-PCR和荧光定量技术对防御相关基因进行研究，发现了6个响应轮纹病病原菌侵染的基因。对这些基因进行基因功能分析时发现:MdPR-4-1通过编码抗菌蛋白，直接抑制病原菌的生长，且该基因的抑菌作用具有广谱性;MdMBP2则可能编码识别蛋白，通过参与对病原菌的识别作用参与对苹果轮纹病的防御反应，荧光定量PCR结果显示，该基因在皮和叶中的表达量较高。另外，MdACBP2基因的表达还能被轮纹病病原菌侵染所抑制，且不同胁迫处理的结果表明，该基因能被B．dothidea侵染和10%PEG渗透胁迫所抑制，但低温可以诱导该基因的表达，推测该基因可能参与了苹果对生物或非生物胁迫的抗性反应［39］。

5 防治措施

轮纹病菌为弱寄生菌，因此，轮纹病的发生与树势强弱关系密切。对于轮纹病的防治，应在加强栽培管理、增强树势、提高树体抗病能力的基础上，进行药剂防治。药剂一般采用波尔多液、代森锰锌、多菌灵等。袁自更［40］从田间管理、药剂防治及果实储藏等方面详细论述了苹果轮纹病的防控措施。迟福梅等［41］通过室内杀菌剂毒力试验表明，10%苯醚甲环唑微乳剂对苹果轮纹病病原菌的抑菌效果最佳，其次为43%戊唑醇悬浮剂。

随着人们对食品安全问题的关注及环保意识的不断增强，以及对农药残留、病原菌抗药性等问题认识的加深，越来越多的研究者开始致力于寻找和开发安全高效的生物农药。枯草芽孢杆菌B-903是赵白鸽等［42］从苹果树皮上分离获得的一种光谱拮抗菌株，其对离体的苹果轮纹病菌株有明显的抑菌效果，经田间喷淋保护和水果贮前浸果处理结果表明，该菌株对轮纹病菌有明显的抑制作用。纪兆林等［43］从土壤中分离获得的地衣芽孢杆菌W10，对苹果轮纹病菌的抑制及防效试验结果表明，W10菌液、培养滤液、抗菌蛋白对病菌的形态、菌丝生长、产孢和分生孢子的萌发都具有明显的破坏或抑制作用。分离筛选获得的拮抗细菌No.1［44］和生防放线菌［45］等也均对轮纹病菌有很好的拮抗作用，而且生防菌与NaHCO3协同作用可提高生防菌对轮纹病采后防治的效果［46］。同时，苦参碱提取物［47］及植物内生代谢物鲍曼菌素［48］等植物源农药也对轮纹病有较好防效。

6 问题与展望

轮纹病是苹果和梨生产上的重要病害，可引起严重的经济损失。虽然在病原分化、寄主抗性机理、药剂筛选方面取得了一定进展，但是基础研究相对并不深入，对轮纹病的防治效果并不理想，需要进一步加大研究投入，为病害的有效防治打下坚实的基础。

随着生物技术的迅速发展，利用分子遗传学手段研究植物病害取得了很大发展。但轮纹病的致病机理研究还处于初级阶段，基因水平研究轮纹病的致病机理还未见报道。研究轮纹病菌致病的分子机制有利于深入了解轮纹病发生发展的详细情况，为制定相应的防治策略提供科学依据;可以开发分子靶标，为新型农药的开发提供药物靶点，促进新农药的研发。特别是轮纹病菌基因组序列的发表公布，为轮纹病菌功能基因组学的研究开辟了道路。当前需要建立稳定高效的轮纹病菌的基因转化体系，充分借鉴当前生物学发展的新技术和新成果［49-52］，深入开展轮纹病的基础研究。

虽然有效的田间管理可以降低轮纹病的发生，但是轮纹病依然是苹果和梨贮藏期的重要病害，可造成严重的烂果损失。因此，在深入研究轮纹病菌致病机理的基础上，开发环境友好型的高效农药，是病害防治的关键。生物防治是很好的研究方向，也取得了一些进展，但如何确保生物农药在田间使用的高效性，及植物源农药的储存及生产，都是目前迫切需要解决的问题。因此，在不断筛选新的高效的生防菌种的同时，合适的配套施用技术的研究也是安全持续有效防治轮纹病贮藏期为害的关键。

［1］ 中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴［M］.北京:中国农业出版社，2006.

［2］ 张亮，赵邦宏.改革开放30a来我国梨果产业经济发展研究［J］.西北林学院学报，2009，24(4):234-236.

［3］ 王英，师校欣，杜国强.苹果轮纹病病菌分生孢子离体人工诱导技术研究 ［J］.中国农学通报，2009，25(1):194-197.

［4］ 李广旭，沈永冰，高艳敏，等.苹果轮纹病菌侵染机制的研究 ［J］.果树学报，2007，24(1):16-20.

［5］ 李明桃.梨轮纹病的发生规律及防治技术 ［J］.农业灾害研究，2013，3(4):25-28.

［6］ 赵嘉平，梁军，吕全，等.葡萄座腔菌属 (Botryosphaeria)系统分类评述 ［J］.林业科学研究，2007，20(3):415-422.

［7］ Slippers B，Wingfield M J.Combined multiple gene genealogies and phenotypic characters differentiate several species previously identified as Botryosphaeria dothidea［J］.Mycologia，2004，96(1):83-101.

［8］ Xu C，Wang C，Sun X，et al.Multiple group I introns in the small-subunit rDNA of Botryosphaeria dothidea:implication for intraspecific genetic diversity ［J］. Plos One， 2013， 8(7):e67808.

［9］ Tang W，Ding Z，Zhou ZQ，et al.Phylogenetic and pathogenic analyses show that the causal agent of apple ring rot in China is Botryosphaeria dothidea ［J］.Plant Disease，2012，96:486-496.

［10］ 曹若彬.果树病理学 ［M］.1版.北京:中国农业出版社，1997.

［11］ Nose T.On the ring disease of Pears and the causal organism，especially on its perfect generation Physalospora pincola n.sp［J］.N.Agric Exp Stn Chosen，1933(7):156-163.

［12］ 北岛博.果树病害各论 ［M］.东京:养贤堂，1989:256-261.

［13］ 小金泽硕城，佐久间勉.リソゴ粗皮病及ぴいば皮病病斑より分离てれゐ系状菌.(日本)果树试验场报告［C］.1980，7:83-99.

［14］ Kohn F C，Hendrix F F.Temperature，free moisture，and inoculum concentration effects on the incidence and development of white rot of apples［J］.Phytopathology，1982，72(3):313-316.

［15］ 徐梅，尚忠海，王平，等.苹果轮纹病菌与干腐病菌的研究［J］.河南林业科技，1999，19(2):7-9.

［16］ 黄春燕，刘开启.苹果轮纹病及相关病害病原菌的RAPD分析 ［J］.植物病理学报，2001，31(2):164-169.

［17］ 余仲东，曹支敏，张星耀.杨树溃疡病、苹果轮纹病等病原菌的ITS-rDNA-RFLP解析 ［J］.中国森林病虫，2004，23(2):15-18.

［18］ 吴贵本，刘传德，王继秋，等.苹果轮纹病和炭疽病病原菌生物学研究［J］.中国果树，2001(1):7-11.

［19］ 张定法，刘起丽，张建新，等.苹果轮纹病菌分生孢子器产生条件研究［J］.西北农业学报，2008，17(6):214-216.

［20］ 董娟华，李保华.苹果轮纹病的研究进展［J］.北方果树，2009(1):1-2.

［21］ 康玲，郝红梅，杨振英，等.苹果轮纹病研究进展 ［J］.中国农学通报，2009，25(9):188-191.

［22］ Kim K W，Park E W，Kim Y H，et al.Latency-and defenserelated ultrastructural characteristics of apple fruit tissues infected with Botryosphaeria dothidea ［J］.Phytopathology，2001，91(2):165-172.

［23］ Kim K W.Glyoxysomal nature of microbodies complexed with lipid globules in Botryosphaeria dothidea ［J］.Phytopathology，2004，94(9):970-977.

［24］ 阎振立，张全军，张顺妮，等.苹果品种对轮纹病抗性的鉴定 ［J］.果树学报，2005，22(6):654-657.

［25］ 李广旭，高艳敏，杨华，等.轮纹病菌在苹果枝干上侵入途径的扫描电镜观察 ［J］.果树学报，2005，22(2):169-171.

［26］ 孙月丽，于秋香，徐继忠.皮孔的组织结构与苹果枝干轮纹病抗性的关系 ［J］.河北农业大学学报，2011，34(6):55-59.

［27］ 李淼，檀根甲，承河元，等.植物抗病性研究现状与前景展望［J］.江西农业大学学报:自然科学版，2002，24(5):731-736.

［28］ 李洪连，王守正，王金生，等.黄瓜对炭疽病诱导抗性的初步研究Ⅱ.诱导抗病机制的研究 ［J］.植物病理学报，1993，23(4):327-333.

［29］ 刘海英，李川，范永山，等.影响苹果果实轮纹病抗性的寄主因素及相关性分析［J］.河北农业大学学报，2003，26(1):56-60.

［30］ Charles R D.Effect of pH and carbon on growth of the apple rot fungus， Botryosphaeria ribis ［J］. Phytopathology，1966，56:876.

［31］ 赵晓芳.鸭梨果实抗性物质与轮纹病菌互作关系研究［D］.郑州:河南农业大学，2008.

［32］ 王艳娜.鸭梨果实轮纹病寄生-病原菌互作机理［D］.北京:中国林业科学研究院林业研究所，2007:47-54.

［33］ Proceedings of 5th International Congress of Plant Pathology［C］.Kyoto，1988，55:111-116.

［34］ 刘国坤，陈启建，吴祖建，等.几种植物提取物对4种植物病原真菌的抑制作用［J］.福建农业大学学报:自然科学版，2004，33(3):295-299.

［35］ 刘海英，李川，范永山，等.影响苹果果实轮纹病抗性的寄主因素及相关性分析［J］.河北农业大学学报，2003，26(1):56-60.

［36］ 杨丽丽，庄艳，王忆，等.不同抗性苹果果实受轮纹病菌侵染后亚显微结构的变化［J］.园艺学报，2012，39(5):963-969.

［37］ 李广旭，杨华，高艳敏，等.轮纹病菌对不同抗性苹果品种防御酶的影响［J］.果树学报，2005，22(4):416-418.

［38］ 祝美云，赵晓芳，王贵禧，等.鸭梨果实接种轮纹病菌及生长期、贮藏期防御酶系活性变化的研究 ［J］.农业工程学报，2008，24(3):251-255.

［39］ 柏素花.苹果轮纹病防御相关基因的鉴定及功能分析［D］.长沙:湖南农业大学，2012.

［40］ 袁自更.苹果轮纹病防治方法［J］.果农之友，2014(1):28-29.

［41］ 迟福梅，周宗山，吴玉星，等.5种杀菌剂对苹果轮纹病菌的室内毒力测定［J］.中国果树，2008(5):41-43.

［42］ 赵白鸽，孔建，王文夕，等.枯草芽孢杆菌B-903对苹果轮纹菌的抑菌作用及其对病害的控制效果［J］.植物病理学报，1997(3):213-214.

［43］ 纪兆林，凌筝，张清霞，等.地衣芽孢杆菌对苹果轮纹病菌和炭疽病菌的抑制及其对贮藏期苹果轮纹病的防治作用［J］.果树学报，2008，25(2):209-214.

［44］ 杨华，纪明山，李广旭，等.不同发酵条件对苹果轮纹病拮抗细菌生长的影响 ［J］.果树学报，2007，24(6):799-802.

［45］ 展丽然，张克诚，冉隆贤，等.苹果轮纹病菌拮抗放线菌的筛选与鉴定 ［J］.中国农学通报，2008，24(4):341-344.

［46］ 刘邮洲，陈志谊，王克荣，等.碳酸氢钠 (NaHCO3)对生防菌防治采后梨轮纹病的影响［J］.果树学报，2010(5):757-763.

［47］ 康斌斌，李林，张存瑞.植物源农药防治苹果树轮纹病的研究与应用［J］.杭州化工，2012，43(2):24-26.

［48］ 蔺经，杨青松，李晓刚，等.鲍曼菌素对梨轮纹病病菌的毒力及其药效评价［J］.湖南农业大学学报:自然科学版，2011，37(1):52-54.

［49］ 陈其军，肖玉梅，王学臣，等.植物功能基因组研究中的基因敲除技术［J］.植物生理学通讯，2004，40(1):121-126.

［50］ 李彩红，李志芳，冯自力，等.农杆菌介导的基因敲除技术在丝状真菌基因功能研究中的应用［J］.棉花学报，2013，25(3):262-268.

［51］ Wang D Y，He D，Li G Q，et al.An efficient tool for random insertional mutagenesis:Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of the filamentous fungus Aspergillus terreus［J］.Journal of Microbiological Methods，2014(98):114-118.

［52］ 陈亮，孙庚午，王洪凯，等.葡萄座腔菌原生质体的制备及gfp的转化 ［J］.林业科学，2014，50(6):131-137.