张丽娟 王昶 闵庚梅 杨晓明
摘要 根腐病是豌豆根部的重要病害之一,在世界各地豌豆产区均有发生,是制约豌豆产业持续健康发展的因素之一。世界上尚未发现对根腐病完全免疫的豌豆品种,防治方法主要以农业防治和化学防治为主。本文从豌豆根腐病的发生与分布、病原菌的分类及特点、抗性鉴定及评价标准、种质资源、分子标记及防治策略等方面对国内外豌豆根腐病研究现状进行综述。并提出抗病育种和未来豌豆根腐病综合防治的研究方向。
关键词 豌豆; 根腐病; 病原菌; 病害防治
中图分类号: S 436.43
文献标识码: A
DOI: 10.16688/j.zwbh.2018363
豌豆Pisum sativum L.是蝶形花科严格自交冷季豆类作物。生育期短,适应性强,是重要的养地作物。其富含丰富的优质蛋白及多种人体和动物需要的营养物质,具有较全面而均衡的营养,易于消化吸收,兼作蔬菜和饲料,可作为人类和动物营养来源之一[1]。随着豌豆在食用、深加工和畜牧饲料方面的利用迅猛发展,目前我国已成为世界上生产干豌豆的第二大国和生产青豌豆的第一大国[2]。但我国每年需进口80万~100万t干豌豆[3]。虽然豌豆在粮食作物生产中所占比例较小,但其栽培简单易管理,具有可净作、可间作、套作等特点,在现代农业供给侧结构性改革和整个农业生态系统的可持续发展中发挥着重要作用。近年来,随着品种抗性衰退、生态环境和种植条件变化等因素的影响,豌豆病虫害发生的多样性和复杂性问题越来越突出,特别是根腐病已遍及我国的大部分产区,危害较重,一般减产10%~30%,重病地区可以减产60%,甚至绝产,严重制约豌豆生产的健康发展。作为豌豆生产上的一种毁灭性根部病害,豌豆根腐病在世界各地豌豆产区均有发生,具有逐年上升趋势, 已成为豌豆产业发展的主要障碍之一。
针对豌豆根腐病发生的普遍性、严重性和对农业生产的危害,本文就国内外豌豆根腐病危害及分布特点、病原菌种类、抗性鉴定、抗性机理、种质资源、分子标记及防治方法等方面的研究进展进行综述,并探讨未来豌豆根腐病的防治策略及研究方向。
1 豌豆根腐病的发生与分布
1.1 豌豆根腐病发生规律及症状表现
豌豆根腐病是一种土传性根部病害,由多种病原菌、环境因素以及互作引发。其致病菌为致病真菌或卵菌,在土壤中以卵孢子、厚垣孢子、休眠孢子等多种形态长期存活,种子在萌发过程中的外渗物刺激病原孢子萌发并侵染豌豆,在豌豆成熟之后又形成各种孢子残留在根茬、病残组织或直接留在土壤中,成为以后再侵染的初侵染源。只要条件适宜,在豌豆整个生育期均有发生。
由不同病原菌所引起的根腐病其危害及症状表现有所不同。茄镰孢Fusarium solani引起的根腐病发病较早,由子叶附近侵染,主要侵染茎基部及种子节处,形成缢缩状黑腐,根部由浅褐色变为深褐色,皮层腐烂[4]。随着时间延长表现为植株发育不良,叶色变黄并出现病斑,最终植株死亡,严重时可造成整个豌豆产区绝收;燕麦镰孢F.avenaceum与茄镰孢所引起的豌豆根腐病根部症状表现完全相同,而两种病原菌在形态上有所不同,茄镰孢能产生较大的分生孢子[5]。另外它们的内转录间隔区(ITS)序列不同[6]。燕麦镰孢可产生镰刀菌素C(fusarin C)、串珠镰孢菌素(moniliformin)及白僵菌素(beauvericin)等毒素首先侵害豌豆根部,其次向茎部蔓延[7];
根腐丝囊霉Aphanomyces euteiches首先侵染根或茎基部,病原菌菌丝体迅速在根部皮层中传播[8],待根部腐烂后,卵孢子被释放进土壤,可作为病源存活数年[9];尖镰孢F.oxysporum主要侵染根、茎维管束,使之变为褐色或红褐色。
1.2 豌豆根腐病的流行与分布
根腐病是豌豆生产上的一种毁灭性病害,在世界各国豌豆产区均有发生。连片大面积种植或连续种植感病品种是诱发根腐病的直接原因。土壤带菌也是根腐病发生的主导因素。播种过深、氮肥用量大、除草剂的使用都会使病情加重。
1942年,Reinking[10]首次报道了豌豆根腐病在美国纽约发生的情况。该病害在韩国[11]、澳大利亚[12]、新西兰、日本、美国[13]、英国[14]、法国[15]、捷克[16]、荷兰[17]、加拿大等国家均有报道,目前以燕麦镰孢引起的豌豆根腐病在国外发病严重[1819]。我国以西北和西南冷凉地区及主要豌豆产区危害严重。20世纪50年代,我国首先在青海发现此病[20],随后在宁夏[21]、甘肃[22]、福建[23]等地都有报道。现在安徽、四川、内蒙古、河北等地也有发生。
2 豌豆根腐病病原菌
2.1 病原菌种类
目前已报道有数十种病原菌可以导致豌豆根腐病的发生[12]。我国最早由俞大绂[24]报道了5种镰孢菌对豌豆的致病性。孙顺娣[25]对甘肃榆中、定西等地不同生育期的豌豆根腐病病原菌进行分离鉴定,认为豌豆根腐病病原以尖镰孢F.oxysporum和茄镰孢F.solani为主。伍克俊等[20]和唐德志等[26]对甘肃豌豆根腐病病原研究认为发生在甘肃中部地区的豌豆根腐病是由茄镰孢F.solani、尖镰孢F.oxysporum、立枯丝核菌Rhizoctonia solani、豌豆丝囊霉Aphanomyces euteiches和根串珠霉Thielaviopsis basicola等复合侵染引起。随后又研究发现引起豌豆根腐病的新致病菌镰孢黏帚霉Gliocladium catenulatum[27]。孙文姬等[28]对北京连作多年豌豆地根腐病病株进行病原分离鉴定,其中茄镰孢和尖镰孢是优势菌,还有少量的串珠镰孢Fusarium moniliform、木贼镰孢F.equiseti、腐霉Pythium spp.、立枯丝核菌Rhizoctonia solani和线虫。刁治民[29]发现青海省豌豆根腐病病原菌主要有茄镰孢、尖镰孢、豌豆丝囊霉、根串珠霉等, 茄镰孢和豌豆丝囊霉具有较强致病力。陈庆河等[23]对福建省豌豆根腐病病原及致病性进行研究,明确了福建省豌豆根腐病主要由茄镰孢、尖镰孢、立枯丝核菌等复合侵染引起,其中茄镰孢和丝囊霉致病力最强。许多其他的镰孢菌也从豌豆病株上分离出来,包括燕麦镰孢F.avenaceum、黄色镰孢F.culmorum、禾谷镰孢F.graminearum、接骨木镰孢蓝色变种F.sambucinum var. coeruleum、木贼镰孢F.equiseti、早熟禾镰孢Fusarium poae, 拟分枝孢镰孢F.sporotrichioides和煙草镰孢F.tabacinum[30]。国内外研究普遍认为豌豆根腐病是由多种病原菌共同侵染引起,最主要的致病菌是茄镰孢豌豆专化型F.solani f.sp.pisi、丝囊霉和燕麦镰孢[18], 茄镰孢豌豆专化型是血红丛赤壳属交配群Ⅵ Nectria haematococca mating population Ⅵ的无性态[31]。
2.2 病原菌的生物学特性研究
2.2.1 温度对病原菌生长发育的影响
引起豆类根腐病的各种主要病原菌生长发育的适宜温度范围为5~35℃。在0℃低温和40℃高温条件下,所有病原菌均不能生长。尖镰孢在20~30℃的范围内生长速度最快;茄镰孢豌豆专化型最适生长温度25~30℃,低于18℃也可进行侵染[4];其他镰孢菌和立枯丝核菌在25℃生长良好,丝囊霉菌丝4℃开始生长,适宜生长温度28~32℃[32];腐霉菌在温度为18~23℃时生长较好。
2.2.2 pH对病原菌生长发育的影响
在pH为3~9范围内,各种病原菌均能生长。其中尖镰孢喜欢偏碱性环境,其他病原菌生长发育最适pH为5~7。
2.2.3 湿度对病原菌生长发育的影响
镰孢菌和立枯丝核菌受湿度影响较小;而腐霉菌受湿度影响较大。
2.2.4 光照对病原菌生长发育的影响
光照对各种病原菌菌丝生长有很大的影响,镰孢菌生长发育所需最适光照强度为2 500~3 000 lx,立枯丝核菌对光照要求不高,生长发育所需最适光照强度为0~3 500 lx;而终极腐霉对光照有较高的要求,生长发育所需最适光照强度为2 500 lx。
2.2.5 氧气对病原菌生长发育的影响
镰孢菌和立枯丝核菌可在厌氧条件下生长;而腐霉菌在真空条件下不能生长。
3 抗性鉴定与评价
3.1 抗性鉴定及接种方法
豌豆根腐病抗性鉴定主要有田间自然发病鉴定和室内鉴定。田间环境因素变化较大,条件不易控制。室内鉴定通常采用人工接种病原菌,接种方法主要有幼苗剪根法[29]、菌片接菌法[23,32]、卷纸法[20]、灭菌土盆栽接种以及菌层接种等;国外大多采用的接种方法是孢子悬浮液浸种法[3334]以及试管法[3536],而进行抗性资源筛选最常用的是孢子悬浮液浸种法。
纸卷接种法:将纯化后的菌株在平板上培养7~10 d,打成直径0.3 cm左右的菌块,将豌豆种子均匀摆在吸水纸上,在每粒种子上贴一块菌丝块,然后将吸水纸卷起来,在20~25℃下保湿培养,不贴菌丝块作对照,10 d后观察记载。
幼苗剪根接种法:纯菌株转入培养液中,振荡培养7~10 d,制作孢子菌悬液,先用灭菌蛭石在直径6~10 cm纸筒内培植豌豆,待长出次生根后剪去纸筒下端2~3 cm,即剪掉下部根三分之一,将剪过根的纸筒浸泡在菌悬液中(1×107cfu/mL)12~24 h,然后移栽花盆中,于15~28℃下培养,以不浸菌为对照,接种20 d后观察记录。
盆栽接种法:纯菌株在PDA平板上培养5~7 d,将菌落打成直径0.3 cm的菌块用作接种。一定量的菌块与灭菌土或灭菌蛭石混合,播种豌豆种子,不接菌的作为对照。接好后在15℃条件下培养,苗龄15~20 d后取苗观察记载发病情况。
孢子悬浮液浸种法:病原菌分离物接种到平板上培养7~10 d后,制备分离物的孢子悬浮液,并用血球计数板调整孢子的浓度,备用。用消毒液(0.1% HgCl∶95%乙醇=1∶1)进行种子表面消毒5 min后,无菌水冲洗4~6次,无菌水浸泡24 h,再将种子转移到制备好的浓度适宜的孢子悬浮液中浸泡,然后将种子播种到装有无菌沙或灭菌蛭石的塑料钵中,置于25℃培养,必要时辅以光照,3周后调查发病级数并记录[16,33]。
3.2 分级及评价标准
对于豌豆根腐病抗性的分级和评价标准,不少学者都作了阐述,根据肉眼直观观察病害程度不同,不同病原菌侵染规律和症状表现不同,从没有症状表现到植株死亡可将病害分为1到10级[3738];1到6级[39];1到5级[4041];0到5级[4243]或者0到6级[44]进行分级评价。丝囊霉引起的根腐病可根据地上部分症状表现分为1~5级:1级,健康植株;2级,下部叶片轻微发黄;3级,第3或4节位以下叶片坏死,部分萎蔫;4级,一株中至少一半叶片萎蔫,或超过一半植株死亡;5级,几乎所有植株死亡[41]。或者根据根腐烂情况分为1~5级:1级,根系和上胚轴健康;2级,根系发白,须根和上胚轴有不同程度颜色变深;3级,主根和上胚轴变色萎缩;4级,根系和上胚轴腐烂变色;5级,植株完全腐烂直至死亡[40]。也可采用0~5级分级标准,0级,健康植株;1级,没有明显症状;2级,整个根系中只有微小的损伤变色;3级,根系表面褐变,但其他部位无病症表现;4级,整个根系褐变,上胚轴或下胚轴皱缩变褐;5级,植株死亡[42]。镰孢菌引起的根腐病可采用0到6级分级标准进行分级:0级,无病害症状;1級,下胚轴少量病斑;2级,上下胚轴均有病斑出现;3级,病变开始蔓延到须根;4级,整个植株上胚轴、下胚轴和根均有受侵染,也有部分区域未感病;5级,根部全部被侵染;6级,植株死亡。燕麦镰孢引起的根腐病可采用孢子悬浮液浸种法对培养2周的幼苗按照0到3级分级标准进行分级:0级,无病害症状;1级,轻度损伤(上胚轴或下胚轴出现零星细小病斑);2级,中度侵染(病斑面积≤1 cm2);3级,重度侵染(病斑面积>1 cm2)[7]。现今常用的病级评价标准多采用Grünwald[45]和Hance[46]的0~5级评价标准:0级,根部健康,无病害症状;1级,下胚轴轻微损伤,可见少量病斑(0~10%);2级,上下胚轴均有一定程度病斑(11%~25%);3级,中等程度危害,病斑扩散到根系,根尖开始受侵染(26%~50%);4级,严重危害,植株大部分被感染,只有极少未感染组织(51%~75%);5级为非常严重,根部完全被感染,甚至植株死亡(76%~100%)。平均病级数小于或等于2.5的为抗病。根据病情指数划分品种抗性标准为,免疫(I):病情指数=0;高抗(HR):0<病情指数≤20;抗病(R):20<病情指数≤40;中抗(MR):40<病情指数≤60;中感(MS):60<病情指数≤80;高感(HS):病情指数>80。发病率和病情指数是病害评价的两个典型参数。
4 抗性种质资源
近年来,国内外学者在豌豆根腐病抗性种质鉴定方面做了许多工作,尚未发现对根腐病完全免疫的豌豆种质资源,但大量研究表明豌豆品种或资源间存在明显的抗性差异[47]。美国最早开展豌豆根腐病抗性鉴定工作,‘552和‘PI 180693首先通过鉴定具有丝囊霉根腐病抗性[48],表现出较高且稳定的抗性水平[4950]。Gritton[51] 1990年报道了‘PI 538355、‘PI 538356、 ‘PI 538357、‘PI 538358和‘PI 5383595个表现丝囊霉根腐病抗性的豌豆资源。随后Davis等[42]报道了3个具有丝囊霉根腐病抗性的豌豆资源‘W6 26201、 ‘W6 26202和‘W6 26203。美国农业部农业研究中心于2006年通過了3个抗镰孢根腐病的豌豆种质‘W6 26740、 ‘W6 26743和‘W6 26745[52];随后又鉴定通过‘RIL846-07、 ‘RIL847-08、 ‘RIL847-22、 ‘RIL847-28等8个抗丝囊霉根腐菌的豌豆种质。上述品种的推广应用在很大程度上遏制了美国豌豆根腐病的加重[53]。Bodah等[54]在温室进行豌豆镰孢菌根腐病抗性评估。基于根病严重程度(RDS)值和籽粒颜色进行根腐病抗性评价,具有根腐病抗性的种质资源分别是奥地利冬季豆‘PI 125673、绿色鲜籽粒‘5003、绿色干籽粒‘Banner、黄色干籽粒‘Carneval、绿色冬季豆‘PS 05300234和黄色冬季豆‘Whistler。
在我国,宋刚等[21]对7个豌豆品种(系)进行根腐病抗性鉴定,结果表明‘9034-1、‘8711-2、‘S9107三个品种(系)抗根腐病能力强。青海省农业科学院育成的‘草原11号、‘草原12号,定西市农业科学研究院选育的定豌系列都是具有根腐病抗性的优良品种[22]。刘小娟[55]对20个豌豆品种进行根腐病抗性初步评价,不同品种对豌豆根腐病的抗性有明显差异。其中‘RZ-1-1对镰孢菌均表现出一定抗性,‘陇豌1号、‘CS1001、‘Haflia 3个品种也都表现出较强的抗性,而‘古2010对5种镰孢菌都表现出不同程度的感病。程亮[56]进行的豌豆苗期鉴定结果表明‘草原28号、‘草原224、‘品系9625、‘99-23和‘WD03-08均属于抗根腐病品种(系)。向妮[47]从350份豌豆资源中鉴定出37份抗镰孢根腐病的品种,这些抗性品种可以作为抗源材料加以利用。
5 抗性基因发掘与利用
20世纪90年代随着分子标记技术的发展,各国学者先后开展豌豆根腐病抗性基因挖掘、遗传图谱构建和抗性QTL定位等研究。Weeden等[57]研究发现MN313所含的一个基因对于豌豆根腐病的耐病性具有显著效应,该基因位于LG IV的P393附近并与花色相关联[58]。Ruiz-Lozano等[59]和Choi等[60]发现具有防御功能的DRR206基因家族中pI 206的表达很可能与豌豆镰孢根腐病和丝囊霉根腐病抗性有关。Chiang等[61] 研究发现DRR230与茄镰孢抗性相关,后由 Lai等[62]鉴定为DRR230-C。Pilet-Nayel等[41]以感丝囊霉根腐病豌豆品种‘Puget和抗病品种‘90-2079杂交获得127个重组自交系(RILs),利用分子标记、同工酶和形态学标记共检测到324个连锁标记分布于13个连锁群,全长1 094 cM,27个标记分别锚定于其他已报道的豌豆遗传图谱,其中有7个是与丝囊霉根腐病抗性相关的基因。第一个主效基因位于LG IVb,命名为Aph1,不受年限、地域和鉴定标准影响始终表现抗性。另外2个QTL命名为Aph2和Aph3,分别定位在LG V和Ia,解释表型变异率分别为32%和11%,Aph2和Aph3分别与r基因(控制皱缩/光滑籽粒)和af(控制叶片普通/afila)基因紧密连锁。4个微效基因中Aph4、Aph5定位在Ib连锁群,Aph6和Aph7分别位于VII和B连锁群,且受环境和抗性鉴定标准差异影响。其中主效基因Aph3和微效基因Aph4、Aph5均来源于感病品种‘Puget。Hamon等[63]采用抗丝囊霉根腐病豌豆品种‘PI 180693和‘552分别与感病品种‘Baccara杂交获得的2个RIL群体并分别构建遗传图谱,共检测到135个加性效应QTL对应在23个基因组区域,其中13个与豌豆丝囊霉根腐病抗性上位性互作。在23个基因组区段中,有5个区域在不同的病原菌菌株、环境因素、抗性鉴定方法和侵染条件的鉴定中始终表现稳定抗性。前期研究发现抗性基因常与一些无关性状基因连锁,如控制株高(Le),花色(A)和籽粒色(Pl)的基因,会阻碍抗性育种[64]。这些年育种工作者试图通过分子手段打破有害的连锁,结合一些有益的性状进行抗性育种[42,51,65]。发掘与豌豆根腐病抗性有关的QTL及其连锁的分子标记,并通过分子手段解析抗性机理[6667],为提高豌豆根腐病抗性水平和结合优良农艺性状提供了一个新的方法。
6 豌豆根腐病的防治方法
由于根腐病为顽固性土传病害,可由多种病原菌复合侵染引起病害发生,且受土壤及环境等因素影响大,较难控制[68]。科学、合理、有效的防治措施尤其重要。豌豆根腐病的防治方法包括化学防治、农业防治、抗性遗传和生物防治等。
6.1 化学防治
化学防治可通过药剂拌种或药剂喷施进行,用种子重量0.25%的20%三唑酮乳油拌种、种子重量0.2%的75%多菌灵可湿性粉剂拌种均有一定效果[69]。发病初期喷施或浇灌70%甲基硫菌灵可湿性粉剂600倍液、50%多菌灵可湿性粉剂500倍液、50%苯菌灵可湿性粉剂800倍液或70%敌克松可湿性粉剂800倍液等,每隔7~10 d再处理一次,对豌豆根腐病有一定的抑制作用[70]。农药使用时注意交替轮换,以防产生抗药性。Chittem等[71]研究发现添加碳酸钙可降低豌豆镰孢菌产孢率、分生孢子萌发率和菌丝干重,从而抑制根腐病的发生和发展,可用于豌豆田间根腐病的防治。
6.2 农业防治
防治根腐病没有可完全依赖的化学杀菌剂,需要集成多种方法进行综合防治。农业防治多采用精细农业措施预防或减轻根腐病的流行和发生,减少损失。1)避免在感病地区种植,避免农机工具带菌及水源传播;2)实行轮作,及时耕翻,减少田间积水,使土壤质地疏松透气;3)种植抗病品种、适期早播、增施磷肥,可促根壮苗在一定程度上减轻豌豆根腐病的危害[72]。
6.3 抗性利用
化学防治和一般的农业措施很难控制豌豆根腐病的发生,利用抗病品种是被广泛认可的安全、经济、有效的防治方法。早在20世纪50年代就开始了豌豆根腐病抗性育种的研究,但豌豆根腐病抗性育种较为困难,主要原因有:1)豌豆根腐病抗性由多基因控制且遗传性较小[39,73];2)豌豆根腐病抗性属于部分抗性和微效抗性[63];3)病害反应及病原菌可变异[74];4)在土壤中可与其他根部病原菌相互作用[75]。尽管存在诸多困难,育种工作者通过多次反复选择的策略来提高豌豆根腐病局部抗性。20世纪20年代,美国最早开始豌豆根腐病抗性育种的研究[76],尤其对丝囊霉根腐病抗性育种贡献突出,先后育成并通过了许多抗性种质资源,如‘552、‘PI 180693、‘PI 538355、‘PI 538356、‘PI 538357、‘PI 538358、‘PI 538359、‘W6 26201、‘W6 26202、‘W6 26203、‘W6 26740、‘W6 26743和‘W6 26745等[5154]。20世纪80年代末90年代初,豌豆根腐病研究及抗根腐病育种受到了我国农业科技部门重视,在“七五”至“九五”期间列项研究。定西市农业科学研究院选用根腐病抗性较好的优良品种(系)如‘草原11号、‘草原12号、‘贡井选、‘711-2-2等作为亲本杂交选育而成‘定豌1号、‘定豌2号、‘定豌4号、‘定豌5号等一系列适合不同生态类型、不同用途的高抗(耐)根腐病豌豆品种,基本解决了生产中因根腐病导致的减产、绝收现象[22]。所有品种均通过甘肃省品种审定委员会审(认)定,分别获得省市级科技进步奖。青海省农林科学院也根据当地生产的需要选用国内外优良品种杂交选育而成一系列抗旱、丰产并且抗(耐)根腐病的草原系列豌豆品种[7778]。国内外育成的众多抗病品种在很大程度上遏制了豌豆根腐病的发展,同时作为抗性亲本进行抗性基因的挖掘和抗病育种的研究[41,63]。但国外也有研究表明种质资源的局部抗性逐渐减退[38,42,65,7980]。现今科学家们通过收集尽可能多的种质资源,进行抗性鉴定和筛选抗性种质;研究植物与病原菌生物学特性、变异性;寄主病原菌之间互作关系、遗传结构和地理分布;准确可行的鉴定技术,使得抗性遗传很可能成为根腐病综合防治的有效手段[52]。
6.4 生物防治
生物防治通过改善土壤理化性质,利用细菌、真菌等拮抗生物竞争效应增强寄主植物抗病性。有研究表明,对寄主植物的根部或茎秆接种非致病菌能诱导植物对病原菌产生系统抗性,可有效减缓病害的发生和扩展[81]。例如,芽胞杆菌既能有效地防治病害发生又能很好地促进植物生长。Xue[82]采用粉红黏帚霉菌株ACM941对于由多种病原菌复合侵染所引起的豌豆根腐病抑制效果显著,可同时对多种病原菌产生抑制作用,是一种抑制豌豆根腐病的有效生物制剂。Wakelin等[83]从土壤中分离得到的芽胞杆菌菌株对豌豆根腐丝囊霉Aphanomyces euteiches有较强的室内抑菌作用和田间防治效果,其中菌株MW27使豌豆根部病原菌产孢率下降83%。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可有效抑制豌豆丝囊霉根腐病的发生[84]。
生物防治因其低成本、环境友好和无药物残留等特点已成为当前国内外防治植物土传病害的研究热点[8587],将逐步取代传统的化学防治手段,具有较为广阔的应用前景。
7 展望
豌豆作为重要的豆类作物,在农业可持续发展中发挥着重要作用,但豌豆根腐病严重制约着产业的发展,文章通過综述国内外豌豆根腐病研究现状,提出今后的研究方向。国内外在细胞水平、分子水平及生理生化水平对豌豆根腐病抗性机理研究较少,充分利用丰富的豌豆种质资源,深入研究豌豆根腐病抗性机理,挖掘潜在的抗性基因,重点研究多因素互作对病害发生的影响。利用基因编辑等新型技术,以选育具有广谱抗性和持久抗性的豌豆品种作为抗性育种的方向。
培育和种植抗病品种是防治豌豆根腐病害最经济、安全、有效的方法,但是现有的能广泛应用于生产的豌豆抗病品种非常有限。随着同一抗病品种栽培面积的不断扩大,品种抗性很可能因环境条件改变,病原菌变异等因素影响而丧失。尽管生物防治理论已得到人们的肯定, 但是受外界条件影响大,防治效果不稳定,目前没有用于田间大面积生产的成功防治实例,因此,研究作物环境病害多因素互作,筛选更有价值的生防因子是今后豌豆根腐病生物防治研究的重点之一。最终,多种防治方法互补长短,协同防治,达到提高防效的目的。
参考文献
[1] GEPTS P, BEAVIS W D, BRUMMER E C, et al. Legumes as a model plant family. Genomics for food and feed report of the cross-legume advances through genomics conference[J]. Plant Physiology, 2005, 137(4):12281235.
[2] 贺晨帮,宗绪晓. 豌豆种质资源形态标记遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报,2011, 12(1):4248.
[3] FAO.FAOSTAT database [DB/OL].2017[20170808].http:∥www.fao.org/faostat.
[4] KRAFT J M, PFLEGER F L. Compendium of pea diseases and pests [M]. 2nd ed. Saint Paul:APS Press,2006.
[5] LESLIE J F, SUMMERELL B A.The Fusarium laboratory manual [M]. USA: Blackwell Publishing,2006.
[6] TAN M K, NIESSEN L M. Analysis of rDNA ITS sequences to determine genetic relationships among, and provide a basis for simplified diagnosis of, Fusarium species causing crown rot and head blight of cereals[J]. Mycological Research,2003,107: 811821.
[7] FENG J, HWANG R,CHANG K F,et al.Genetic variation in Fusarium avenaceum causing root rot on field pea[J]. Plant Pathology, 2010,59: 845852.
[8] KJLLER R,ROSENDAHL S.Enzymatic activity of the mycelium compared with oospore development during infection of pea roots by Aphanomyces euteiches[J]. Phytopathology,1998,88: 992996.
[9] OLOFFSON J. Sjukdomar och skadedjur prter [R].Nordisk Jordbrugsforskeres Forening, Rapport Nr. 15,rtodling,1984, 26:18.
[10]REINKING D A.Distribution and relative importance of various fungi associated with pea root rot in commercial pea growning areas in New York [M]. N.Y.(Cornell)Agricultural Experiment Station Technical Bulletin,1942,264:43.
[11]JUNG Y S,KIM Y T, YOO S J, et al. Mycological characteristics of Fusarium solani f.sp. pisi isolated from pea, ginseng and soybean in Korea [J]. Plant Pathology Journal(Korean), 1999, 15(1):4447.
[12]KRAFT J M,PFLEGER F L. Compendium of pea diseases and pests[M]. 2nd ed.St. Paul, Minnesota, America:Phytopathological Society Press, 2001.
[13]ZACCARDELLI M, VITALE S, LUONGO L, et al. Morphological and molecular characterization of Fusarium solani isolates [J]. Journal of Phytopathology,2010,156(9):534541.
[14]ETEBU E, OSBORNA M. Molecular assays reveal the presence and diversity of genes encoding pea footrot pathogenicity determinants in Nectria haematococca and in agricultural soils[J].Journal of Applied Microbiology, 2009, 106(5):16291639.
[15]WICKER E,HULLM, ROUXEL F.Pathogenic characteristics of isolates of Aphanomyces euteiches from pea in France[J].Plant Pathology,2001,50(4):433442.
[16]ONDRˇEJ M, DOSTLOVR,TROJANR.Evaluation of virulence of Fusarium solani isolates on pea [J]. Plant Protection Science,2008,44(1):918.
[17]OYARZUN P, LOON J V. Aphanomyces euteiches as a component of the complex of foot and root pathogens of peas in Dutch soils [J].Netherlands Journal of Plant Pathology, 1989,95(5):259264.
[18]FENG J, HWANG R, CHANG K F, et al. Genetic variation in Fusarium avenaceum causing root rot on field pea [J]. Plant Pathology,2010, 59:845852.
[19]CHITTEM K, MATHEW F M, GREGOIRE M, et al. Identification and characterization of Fusarium spp.associated with root rots of field pea in North Dakota [J]. European Journal of Plant Pathology, 2015,143:641649.
[20]伍克俊,謝正团,李秀君.甘肃中部地区豌豆根腐病病原研究[J].甘肃农业大学学报,1992,27(3):225231.
[21]宋刚,徐玉明.豌豆品种抗根腐病鉴定初报[J].杂粮作物,2001,21(4):4041.
[22]王梅春,连荣芳,墨金萍,等.甘肃豌豆根腐病研究及抗病育种[J].杂粮作物,2008,28(4):272273.
[23]陈庆河,翁启勇,何玉仙,等.福建省豌豆根腐病病原及致病性研究[J].福建农业学报,2004,19(1):2831.
[24]俞大绂.中国镰刀菌属(Fusarium)菌种的初步名录[J].植物病理学报,1955,1(1):118.
[25]孙顺娣,李乾坤,李敏权.豌豆根腐病病原的初步研究[J].甘肃农业大学学报,1987(3):6368.
[26]唐德志,何苏琴,李玉奇.根串珠霉引起豌豆根腐病的研究初报[J].植物保护,1992,18(6):1314.
[27]谢正团,伍克俊.豌豆粮腐病新的致病成员——链孢粘帚霉的研究[J].甘肃科技情报,1995(6):1415.
[28]孙文姬,丁之铨,籍秀琴.豌豆根腐病的病原菌鉴定[J].植物保护,1995,21(3):3536.
[29]刁治民.青海豌豆根腐病病原菌种类及致病性的研究[J].微生物学杂志,1996,16(1):3134.
[30]CLARKSON J D S. Pathogenicity of Fusarium spp. associated with foot-rots of peas and beans [J]. Plant Pathology, 1978,27(3):110117.
[31]FUNNELL D L, MATTHEWS P S, VANETTEN H D.Breeding for highly fertile isolates of Nectria haematococca MPVI that are highly virulent on pea and in planta selection for virulent recombinants [J].Phytopathology,2001, 91(1):92101.
[32]唐德志,何苏琴,李玉奇,等.甘肃豌豆丝囊根腐病及其病原鉴定[J].植物保护,1991,17(4):45.
[33]KRAFT J M, KAISER W J.Screening for disease resistance in pea [M]∥SINGH K B,SAXENA M C, eds. Breeding for stress tolerance in cool-season food legumes. New York:John Wiley and Sons,1993:123144.
[34]KRAFT J M,HAWARE M P,JIMNEZDAZ R M,et al.Screening techniques and sources of resistance to root rots and wilts in cool season food legumes [J]. Euphytica,1993,73(1/2):2739.
[35]VANETTEN H D,MATTHEWS P S,TEGTMEIER K J,et al.The association of pisatin tolerance and demethylation with virulence on pea in Nectria haematococca[J].Physiological Plant Pathology,1980, 16(2):257268.
[36]VANETTEN H D, MATTHEWS P S.Naturally occurring variation in the inducibility of pisatindemethylating activity in Nectria haematococca mating population Vl [J].Physiological Plant Pathology,1984,25(2):149160.
[37]SHEHATA M A, DAVIS D W, BISSONNETTE H L.A new testing approach for breeding peas resistant to common root rot caused by Aphanomyces euteiches Drechs.[Fungus diseases][J]. Journal of the American Society of Horticultural Science,1976,101: 257261.
[38]GRITTON E T.Registration of five root rot resistant germplasm lines of processing pea[J]. Crop Science,1990,30(5): 11661167.
[39]SHEHATA M A, GRAU C R, DAVIS D W, et al.Breeding for resistance to Aphanomyces euteiches root rot and Rhizoctonia solani stem rot in peas [J]. Journal of the American Society of Horticultural Science, 1983,108:10801085.
[40]RAO A, GRITTON E T, GRAU C R,et al.Aeroponics chambers for evaluating resistance to Aphanomyces root rot of peas (Pisum sativum)[J]. Plant Disease,1995,79(2):128132.
[41]PILET-NAYEL M L, MUEHLBAUER F J, MCGEE R J, et al. Quantitative trait loci for partial resistance to Aphanomyces root rot in pea[J].Theoretical and Applied Genetics, 2002, 106(1):2839.
[42]DAVIS D W, FRITZ V A, PFLEGER F L, et al. MN 144, MN 313, and MN 312: garden pea lines resistant to root rot caused by Aphanomyces euteiches Drechs [J]. Hortscience A Publication of the American Society for Horticultural Science, 1995,30(1): 639640.
[43]MALVICK D K, PERCICH J A. Identification of Pisum sativum germplasm with resistance to root rot caused by multiple strains of Aphanomyces euteiches[J]. Plant Disease,1999, 83(1):5154.
[44]BODAH E T,PORTER L D, CHAVES B, et al. Evaluation of pea accessions and commercial cultivars for fusarium root rot resistance [J]. Euphytica, 2016,208(1):6372.
[45]GRNWALD N J,COFFMAN V A,KRAFT J M. Sources of partial resistance to Fusarium root rot in the Pisum core collection [J].Plant Disease,2003,87(10):11931200.
[46]HANCE S T,GREY W,WEEDEN N F.Identification of tolerance to Fusarium solani in Pisum sativum ssp. elatius [J]. Pisum Genetics, 2004,36:913.
[47]向妮,段燦星,肖炎农,等.豌豆资源抗镰孢根腐病鉴定[J].植物保护,2014,40(1):162164.
[48]LOCK WOOD J L.Pea introductions with partial resistance to Aphanomyces root rot [J]. Phytopathology, 1960,50:621624.
[49]WICKER E, MOUSSART A, DUPARQUE M, et al. Further contributions to the development of a differential set of pea cultivars (Pisum sativum) to investigate the virulence of isolates of Aphanomyces euteiches[J]. European Journal of Plant Pathology, 2003, 109(1):4760.
[50]PILET-NAYEL M L,COYNE C,HAMON C.Understanding genetics of partial resistance to Aphanomyces root rot in pea for new breeding prospects [C]∥Third International Aphanomyces Workshop on Legumes, Rennes, France, 2007, 11(7/9): 36.
[51]GRITTONE T. Registration of five root rot resistant germplasm lines of processing pea [J]. Crop Science, 1990,30(5):11661167.
[52]INFANTINO A, KHARRAT M, RICCIONI L, et al. Screening techniques and sources of resistance to root diseases in cool season food legumes [J]. Euphytica, 2006, 147(1/2):201221.
[67]COLDITZ F, NYAMSUREN O, NIEHAUS K, et al. Proteomic approach: Identification of Medicago truncatula proteins induced in roots after infection with the pathogenic oomycete Aphanomyces euteiches [J]. Plant Molecular Biology,2004, 55(1):109120.
[68]MATHEW F M, LAMPPA R S, CHITTEM K, et al. Characterization and pathogenicity of Rhizoctonia solani isolates affecting Pisum sativum in North Dakota[J].Plant Disease, 2012, 96: 666672.
[69]豌豆病虫害防治技术[EB/OL].(20161227)http:∥www.bzw315.com/zx/shrd/390946.html.
[70]豌豆根腐病的防治方法[EB/OL].(20140714)https:∥www.nongyao001.com/insects/show-11542.html.
[71]CHITTEM K,KHAN M F R, GOSWAMI R S. Efficacy of precipitated calcium carbonate in managing Fusarium root rot of field pea [J]. Phytoparasitica,2016,44(3):295303.
[72]伍克俊,谢正团.豌豆根腐病综合防治研究[J].兰州科技情报,1994,23(3):69.
[73]LEWIS M E, GRITTON E T. Use of one cycle of recurrent selection per year for increasing resistance to Aphanomyces root rot in peas [J]. Journal of the American Society for Horticultural Science,1992,117(4):638642.
[74]MALVICK D K, GRAU C R, PERCICH J A. Characterization of Aphanomyces euteiches strains based on pathogenicity tests and random amplified polymorphic DNA analyses[J]. Mycological Research, 1998, 102(2):465475.
[75]PAPAVIZAS G C, AYERS W A.Aphanomyces species and their root diseases in pea and sugarbeet [R]. Agriculture Research Service-United States Department of Agriculture,1974.
[76]SHEHATA M A, DAVIS D W, PFLEGER F L. Breeding for resistance to Aphanomyces euteiches root rot and Rhizoctonia solani stem rot in peas [J]. Journal of Biological Chemistry,1920,45(6):10801085.
[77]郭高球.草原12號豌豆选育和应用[J].青海科技,1996,3(2):610.
[78]贺晨邦,冯钦华,严青彪,等.草原26号豌豆品种[J].中国种业,2007(10):69.
[79]KRAFT J M, COFFMAN V A. Registration of 97261 and 972154 pea germplasms [J]. Crop Science,2000,40(1):302303.
[80]ROUX-DUPARQUE M, BOITEL C, DECAUX B, et al. Breeding peas for resistance to Aphanomyces root rot: current main outputs of three breeding programmes [M]∥Dijon, France:Proceedings of the 5th European Conference on Grain Legumes.2004(7/11):133.
[81]李兴龙,李彦忠.土传病害生物防治研究进展[J].草业学报,2015,24(3):204212.
[82]XUE A G.Biological control of pathogens causing root rot complex in field pea using Clonostachys rosea strain ACM941 [J].Phytopathology,2003, 93(3):329335.
[83]WAKELIN S A,WALTER M, JASPERS M,et al.Biological control of Aphanomyces euteiches root-rot of pea with spore-forming bacteria[J].Australasian Plant Pathology,2002,31(4):401407.
[84]THYGESEN K, LARSEN J, BDKER L.Arbuscular mycorrhizal fungi reduce development of pea root-rot caused by Aphanomyces euteiches using oospores as pathogen inoculums [J]. European Journal of Plant Pathology,2004,110(4):411419.
[85]CHARUDATTAN R.Biological control of weeds by means of plant pathogens:Significance for integrated weed management in modern agroecology [J].Biocontrol,2001,46(2):229260.
[86]BOTELHO G R,MENDONCA-HAGLER L C. Fluorescent Pseudomonads associated with the rhizosphere of crops:an overview [J].Brazilian Journal of Microbiology, 2006,37(4):401416.
[87]ABOELYOUSR K A M,HASHEM M,ALI E H.Integrated control of cotton root rot disease by mixing fungal biocontrol agents and resistance inducers [J].Crop Protection,2009,28(4): 295301.
(责任编辑:田 喆)