箭筈豌豆非真菌病害研究进展

王 琼，马莉霞，段廷玉，南志标

（兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室 / 兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室 /兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020）

箭筈豌豆(Vicia sativa)为豆科野豌豆属一年生重要栽培品种[1]，原产于地中海沿岸和中东[2]，广泛分布于世界五大洲温暖地区[3]。我国自40年代开始引种栽培后，已在西至新疆、青海、西藏和甘肃，东至安徽、江苏和台湾等20多个省区种植，是我国草地农业系统中重要的豆科牧草及绿肥作物[4]。箭筈豌豆耐寒耐旱[5]，适应性好[6]，固氮能力强[7-8]，与其他牧草混播后可提高草地生产力[9-10]，也对后续作物有增产作用[11]，对防止水土流失，稳定和改善生态环境具有积极的作用[12]。箭筈豌豆具有蛋白质含量高、适口性好等特点[13-14]，除作饲料、干草、收种、青贮外[8,15-16]，还可作为优良的绿肥作物[17-18]，为农田土壤提供丰富的有机肥，促进了农业系统内养分的循环利用，对发展生态农业具有重要意义[12]。良好的经济、社会和生态效益，使箭筈豌豆在我国草地农业生态系统中发挥着不可替代的作用。

在实际生产中，箭筈豌豆的生长受到许多生物和非生物因素的胁迫，其中病害一直是限制其优质、高产的重要因素之一[19]。2016年徐杉和李彦忠[20]，2018年马莉霞等[21]已对箭筈豌豆真菌病害研究进展进行了详细论述。诸多真菌病害可造成其产量和品质的严重下降，显著影响箭筈豌豆产业发展。如锈病使箭筈豌豆根系干重和叶片中粗蛋白和氨基酸总量分别下降46.14%、37.45%和34.56%[22]；白粉病使箭筈豌豆干物质中氮素积累量降低41.0%～45.4%[23]，箭筈豌豆种带真菌大豆镰孢(Fusarium culmorum)和厚垣镰孢(Fusarium chlamydosporum)，使种子萌发率分别降低了26%和44%[24]。除真菌外，细菌、病毒、线虫和寄生性种子植物也是引致箭筈豌豆病害的重要生物因素[25]，但由于危害的隐蔽性、相似性、潜伏性等特点，在生产上往往不被重视[26]，很大程度上制约了箭筈豌豆的生产。我国目前对箭筈豌豆非真菌病害的研究相对较少，存在研究内容不够深入等问题，对大部分病害仅为病原报道，缺乏病害发生、流行、危害、防治等方面的系统研究。

随着国家“粮改饲”、种植业结构调整，绿肥、有机肥替代化肥等战略的实施[27]，箭筈豌豆栽培面积日益增加，病害的发生和危害可能日益严重[28]。因此，本文对截止2017年底国内外箭筈豌豆非真菌病害进行了归纳，综述了箭筈豌豆病毒、细菌、线虫和寄生性种子植物四大类病原生物引致病害的危害和损失评定、发生规律、防治方法等，并根据产业需求和研究现状，分析了我国箭筈豌豆非真菌病害研究中存在的问题，探讨了病害研究和发展前景，以期为箭筈豌豆非真菌病害的防控提供参考。

1 箭筈豌豆非真菌病害研究历史

早在1940年，Price[29]报道了烟草环斑病毒(Tobacco ringspot virus)可引致箭筈豌豆环斑病毒病，苜蓿花叶病毒(Alfalfa mosaic virus)可引起箭筈豌豆花叶病毒病。1971年，Sutic[30]系统研究了由李痘病毒(The plum pox virus)引起的李痘病毒病。另外，英国、德国、叙利亚和澳大利亚等国家的学者陆续报道了花叶病毒病、卷叶病毒病、李痘病毒病和丛矮病毒病[31-37]。

箭筈豌豆细菌性病害研究开始于1970年，如英国学者Allen等[38]报道了箭筈豌豆细菌性赤斑病，病原为黎豆假单胞菌(Pseudomonas stizolobii)；20世纪80至90年代，中国和法国学者相继报道了丁香假单胞菌(Pseudomonas syringaepv.syringae)引起的箭筈豌豆细菌性赤斑病[39-41]。西班牙学者Martín-Sanz等[42-45]报道了丁香假单胞菌引致的箭筈豌豆细菌性疫病，为该国新病害，且造成较大危害。此外，美国、中国和澳大利亚学者也开展了箭筈豌豆细菌性矮化病、冠瘿病和条纹病的研究[46-49]。

箭筈豌豆线虫病的研究略晚于病毒病，Staniland和Southey[50]和Goodey[51]分别于1951年报道了发生于英国的由鳞球茎茎线虫(Ditylenchus dipsaci)引致的线虫病，到20世纪80到90年代，学者们集中开展了艾伦短体线虫(Pratylencbus alleni)、三叶草根结线虫(Meloidogyne trifoliophila)、甘蓝根结线虫(Meloidogyne artiellia)、豌豆胞囊线虫(Heterodera goettingiana)和大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)等引致病害的研究[52-57]。中国、荷兰、叙利亚、尼泊尔和澳大利亚等国家的学者们也记录并报道了几种线虫病害[58-70]。21世纪初期，美国学者开始关注并报道线虫病害，研究主要集中在南方根结线虫(Meloidogyne incognita)、花生根结线虫(Meloidogyne arenaria)、爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)、滑刃线虫属(Aphelenchoides)和真滑刃线虫属(Aphelenchus)线虫引致的病害上[61,71]。

关于寄生性种子植物引致病害的报道，仅在摩洛哥、西班牙和叙利亚等国家有明确记载，如Linke等[72]在叙利亚首次发现了由锯齿列当(Orobanche crenata)引致的箭筈豌豆病害。Rubiales等[73-74]于2005年和 2008年分别报道了发生于摩洛哥和西班牙的胜蚓列当(Orobanche foetida)和锯齿列当引起的新病害，均由混入的箭筈豌豆种子引致。

我国对箭筈豌豆非真菌病害的研究始于20世纪80年代。我国学者[39]于1989年在甘肃发现并报道了由丁香假单胞菌引起的细菌性赤斑病。Wang等[46]于2006年报道了由根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)引致的细菌性冠瘿病。Chen和Tsay[62]从箭筈豌豆根系中分离出穿刺短体线虫(Pratylenchus penetrans)、咖啡短体线虫(Pratylenchus coffeae)、南方根结线虫(Meloidogyne incognita)和北方根结线虫(Meloidogyne hapla) 4种线虫，均对箭筈豌豆造成不同程度的为害。除上述报道的文章外，一些出版的书籍，如《草地保护学——牧草病理学手册(第二版)》[75]、《甘肃中部种草养畜农牧结合研究》[39]等，也有部分箭筈豌豆非真菌病害的报道和记录。

2 病害及病原种类

截至2017年底，国内外共报道箭筈豌豆非真菌病害38种，发生于15个国家(表1)。其中病毒病5种，发生于希腊[62]、英国[32-33]、德国[34]、叙利亚[31]和澳大利亚[36]，中国尚未见报道。环斑病毒病由菊芋黄环斑病毒(Artichoke yellow ring spot virus)和烟草环斑病毒2种病毒引致，花叶病毒病由苜蓿花叶病毒、豇豆花叶病毒(Cowpea mosaic virus)、豌豆耳突花叶病毒(Pea enation mosaic virus)和菜豆黄花叶病毒(Bean yellow mosaic virus) 4种病毒引致，其他病害只有1种病原引致。

细菌病害4种，由假单胞菌属(Pseudomonas)、根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)和苛求木杆菌(Xylella fastidiosa)等引致，症状包括赤斑、条纹、冠瘿等，发生于中国[39,46]、美国[47]、英国[38]、西班牙[42-45]和澳大利亚[48]，我国尚无细菌性条纹病和细菌性矮化病的报道(表1)。

线虫病是箭筈豌豆非真菌病害中种类最多，危害最重的病害之一。国内外已报道24种线虫病害(表1)，其中仅美国报道的箭筈豌豆线虫病害有11种，占全世界箭筈豌豆线虫病害的45.8%；其次为中国和叙利亚，分别有4和3种。在24种线虫病害中，咖啡短体线虫病和北方根结线虫病仅在我国报道[62]，南方根结线虫病、穿刺短体线虫病和地中海短体线虫(Pratylencus mediterraneus)病在国内外均有发生，其余19种线虫病只在国外报道。

寄生性种子是重要的病原物，国内外报道共有5种由寄生性种子植物可引致箭筈豌豆病害(表1)，发生于叙利亚[70,72]和摩洛哥[73]等国家，我国目前尚无寄生性种子植物危害箭筈豌豆的报道，应加强此方面的检疫工作。

共有1目7属9种病毒引致箭筈豌豆病害(表2)，其中线虫传多面体病毒属(Nepovirus)[29,35]和马铃薯Y病毒属(Potyvirus)[34,36]所占比例最大，达22.2%。有3目3属5种细菌对箭筈豌豆造成病害，大多是假单胞菌属(Pseudomonas)，占60.0%[38,40,45,48-49]。国内外已报道1目7属24种线虫为害箭筈豌豆，除1种分类地位无详细记载外，其余均有记录。其中根结线虫属(Meloidogyne)最多，占43.5%[53-54,56,60-63]。引致病害的5种寄生性种子植物均属列当属(Orobanche)[72-74,76-80]。

3 危害与损失评定研究

箭筈豌豆非真菌病害可在世界多个国家不同程度地危害箭筈豌豆生产，并且伴随箭筈豌豆的各个不同生长期[81](表3)。引致病害的病原微生物会影响牧草生产中的3个生产层，包括植物生产层、动物生产层和后生物生产层[20]。病害会降低牧草的种子产量和草产量，也会阻碍植物体内营养物质的积累，从而使牧草的营养价值下降。此外，病害会导致牧草适应性下降、抗逆性减弱及越冬越夏能力衰退。牧草的果实和种子受病害侵染后会携带病原微生物。这些微生物在种子萌发时会再次进入种子或幼苗，成为草地新的病害传播源[82]。病害对箭筈豌豆的影响都随着春种开始，伴随着秋收结束[82]。牧草所携带的病原微生物有时也会侵害农作物，导致农作物减产，而且这种影响的时间要比农作物本身所带病原微生物的存续期长。受病害侵染的牧草茎秆或籽实有时会产生对人畜有毒有害的物质，会直接或间接地危害人类和家畜。

表1 国内外发生的箭筈豌豆非真菌病害Table 1 Non-fungal diseases of common vetch worldwide

续表1Table 1 (Continued)

Porta等[37]在箭筈豌豆上发现由豇豆花叶病毒引起的花叶病毒病，病害发病率为50%；在西班牙箭筈豌豆受丁香假单胞菌侵染后，引致细菌性赤斑病，在田间的茎、叶和花上可观察到坏死病变等症状。多数情况下，病变扩展到茎中，导致植株完全枯萎，病害发病率约为20%[42]。病原物接种后10 d，在箭筈豌豆上观察到坏死症状，并且1周后，所有植物完全枯萎并死亡。线虫病是潜在的、毁灭性的、最难于防护的病害之一[83]。这种土壤里生长的、人眼难以看见的小虫能够侵袭和破坏植物的机能[84]，导致植株倒伏、生长缓慢，最终造成减产[85]。佛罗里达根结线虫(Meloidogyne floridensis)、马雅圭根结线虫(Meloidogyne mayaguensis)、花生根结线虫(Meloidogyne arenaria)和南方根结线虫侵染箭筈豌豆后，使其株高分别降低了17.2%、29.9%、64.4%和43.7%[61]；地上部干重分别降低了6.4%、16.0%、43.2%和28.0%[61]。受北方根结线虫和穿刺短体线虫侵染后，箭筈豌豆草产量分别降低了3.3%和46.2%[62]；箭筈豌豆根际分离出来的三叶草根结线虫会使50%～75%的根系统功能失效[53]。

4 发生规律研究

4.1 初侵染来源及传播方式

带菌种子、载体昆虫、杂草和植物残体都是丁香假单胞菌的接种物来源[45]；受污染的种子在箭筈豌豆外部和内部都会引致细菌性赤斑病。病原物可以在杂草和地面覆盖物上繁殖，从而确保接种物的恒定来源。此外，也可在植物残体、落叶和土壤中存活相当长的一段时间。丁香假单胞菌可通过自然和人为两种方式传播[45]。该病原物可以在气溶胶中携带，从而通过风雨传播成为初侵染来源。细菌可能被雨水溅落或携带在被污染的土壤颗粒上，当病斑中产生的病菌被传播时，会形成二次传播。次级接种物可通过多种方式传播，包括风雨和灌溉水，以及在受感染的田地里移动的人和动物等[45]。

表2 箭筈豌豆非真菌病害病原类群Table 2 Pathogens in common vetch non-fungal disease

4.2 病原物侵入途径

病原物侵入植物的途径包括直接穿透侵入、自然孔口侵入和伤口侵入3种[25]。鳞球茎线虫和豌豆胞囊线虫可用口针刺伤并进入健康箭筈豌豆幼嫩组织的内部[51,55]。植物病原细菌主要以菌体随着水滴或植物表面的水膜从自然孔口和伤口侵入。丁香假单胞菌可通过气孔、排水器和毛状体进入箭筈豌豆体内。此外，由生物(人类、昆虫、其他动物)和非生物因素(冰雹、霜冻)造成的伤口是菌体进入植物体的另一个入口。细菌可从潮湿叶片的细胞进入皮层和髓薄壁细胞，形成由细菌填充的空腔，并且从血管组织扩散到托叶、小叶和豆荚内部，还可通过细胞和微孔，进入种子[45]。植物病毒从各种微伤或介体昆虫直接注入而被动地侵入箭筈豌豆[29,31-37]。

表3 病害对箭筈豌豆的影响Table 3 Effect of diseases on common vetch

4.3 发病条件与流行

箭筈豌豆细菌性赤斑病在凉爽潮湿的天气条件下更容易发病。干燥和高温可以防止病害蔓延，而霜冻和高水分含量的土壤可以加快病害的传播速度[45]。豌豆胞囊线虫的数量在温度为10～13℃，土壤水分充足和足够食物供应的条件下最多[55]；有研究表明，在秋冬季，低温和高土壤含水量可使其所有发育阶段持续更长的时间，而其寿命在春天极短[57]。另外，季节和温度会影响穿刺短体线虫的数量[65]；外扁小环线虫的数量在低温环境中较多[58]。病毒病害的流行与介体蚜虫的种类、翅型和虫态等有关。黑豆蚜(Aphis craccivora)是一种比豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)更有效传播鹰嘴豆褪绿丛矮病毒(Chickpea chlorotic stunt virus)的载体[31]。在传播菜豆卷叶病毒(Bean leaf roll virus)过程中，豌豆蚜比桃蚜(Myzus persicae)更有效，其传毒率增加87.5%；而甜菜蚜(Aphis fabae)不是传播此类病毒的载体。豌豆蚜和桃蚜在传播豌豆耳突花叶病毒过程中的效果无差异。豌豆蚜的无翅蚜可比有翅蚜更有效地传播蚕豆卷叶病毒，传毒率增加50%；其若虫比成虫更有效传播蚕豆卷叶病毒和豌豆耳突花叶病毒，传毒率增加75%和80%；相比3、4龄若虫，其1、2龄若虫的传毒率分别增加33%和80%[33]。

5 防治技术研究

箭筈豌豆非真菌病害寄主范围广，差异性大，目前仅有对个别病害的防治报道。但考虑到箭筈豌豆多用于饲草和绿肥作物，其病害防控应坚持“绿色植保，公共植保”方针和“预防为主，防大于治”的理念[86]，保证作物的旺盛生长和有效利用，以提高草地农业系统的整体生产能力为目的[19]，强调管理并使化学防治处于次要和辅助地位。结合选育利用抗病品种、农业防治(牧草混播[87]、合理施肥、焚烧残茬、草地合理利用)、物理防治(种子播前处理)、生物防治(微生物防治和动植物源农药)和辅助的化学防治等防治手段协同进行。国内外对箭筈豌豆非真菌病害防治技术的研究主要集中在抗病品种选育、农业防治和化学防治等方面。

5.1 利用抗病品种

选育和利用抗病品种是防治箭筈豌豆病害最经济、有效的措施。Bhardwaj等[54]和Mosjidis等[56]发现箭筈豌豆抗线虫品种能不同程度抵抗南方根结线虫、甘蓝根结线虫、爪哇根结线虫和大豆胞囊线虫的侵染。Fernández-Aparicio等[80]做了31份箭筈豌豆种质对列当属植物的抗性评价研究，发现PI-183723品种具有较强的抗性。品种选育方面，为提高箭筈豌豆对细菌性赤斑病的抗性，可增强箭筈豌豆的遗传多样性，插入抗病基因，使其抑制菌株的毒力机制增强[45]。

5.2 农业防治

合理的农业栽培管理措施是控制病害流行、减少损失的有效途径之一[88]。为减少箭筈豌豆根际线虫的数量，可休耕土地[65]或使箭筈豌豆与其他作物轮作[54,57]。在对箭筈豌豆细菌性赤斑病的防治中，可采用多重聚合酶链反应(Multiplex PCR)的方法，检测其种子是否带菌[44]。此外，为减少或消除接种病原体，可使箭筈豌豆与作物混播、轮作或间作；也可清除杂草，因为菌源可在杂草中存活和繁殖[45]。

5.3 生物防治

植物病害生物防治是指利用有益微生物或微生物代谢产物对植物病害进行有效防治的技术和方法，其实质就是利用微生物种间或种内的抗生、竞争、重寄生、溶菌作用，或者通过微生物代谢产物诱导植物抗病性等，来抑制某些病原物的活动[89]。用于植物病害防治的生防因子很多，包括拮抗微生物、抗生素和植物诱导子等[90]，如噬菌体可以有效防治一年生植物的细菌病害，因其简便性和低成本等特点已成为许多发展中国家在病害综合管理中优先选择的防治措施，在防治箭筈豌豆非真菌病害上有很大的应用前景[91]。

5.4 化学防治

在草地农业系统中，由于草地本身的特点及经济、环境和食品安全等因素，化学防治措施处于次要和辅助的地位[92]，多用于种子田或科学研究。如杀线威(Oxamyl)等杀线虫剂可有效减少荷兰箭筈豌豆根际较小根结线虫(Meloidogyne minor)的数量[63]，以改善箭筈豌豆的生长状况。苯并噻二唑(Benzothiadiazole)促使箭筈豌豆产生系统获得性抗性，以抵抗细菌性赤斑病的侵染[45]；播前施用草甘膦(Glyphosate)可用来防治分枝列当(Orobanche aegyptiaca)引致的箭筈豌豆病害[76]。

6 问题与展望

2015年，农业部提出，到2020年实现“一控两减三基本”的目标，制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。而种植、利用绿肥作物箭筈豌豆，恰好是一项保护农田生态环境和减量施用化肥的技术措施[93]。因此，对箭筈豌豆非真菌病害的研究极为重要。了解病害发生规律并提出防治措施，对保障农产品安全、保护农田生态环境及促进农业可持续发展有着重要意义。箭筈豌豆非真菌病害的研究中存在诸多问题：如对大部分病害仅为病原报道，研究内容不够深入，缺乏病害发生、流行、危害、防治的系统研究。细菌病害中，仅对丁香假单胞菌引致的细菌性赤斑病进行了较为系统的研究；病毒病的流行条件只提到了介体昆虫，缺乏对环境条件影响的研究，对病毒病防治方法的研究几乎为空白。因此，今后在对箭筈豌豆的研究中，应对重点病害进行深入研究。明确病害对箭筈豌豆生长、营养和品质及对家畜健康的影响，开展箭筈豌豆病害对间作、套作和轮作作物的影响。在明确病原生物学特性和病害发生规律的基础上，借鉴农作物及其他豆科牧草病害防治技术，建立箭筈豌豆-主栽作物病害一体化，绿色、健康和可持续的病害管理体系，将病害为害水平调节并保持在经济阈值水平之下，从而达到提高草地农业生态系统整体生产力和稳定性的目的。