桑树青枯病的发生与防治研究进展

董朝霞 于 翠 邓 文 胡兴明

(1.湖北省农业科学院经济作物研究所/2.湖北省农业科学院，武汉 430064)

桑树是一种落叶乔木，属蔷薇目(Urticales)、桑科(Moraceae)、桑属(Morus)，桑种(Morusalba)，广泛分布于世界各地。在我国，桑树的自然分布和人工栽培更是遍及全国各地，以至我国成为世界上桑树品种资源最为丰富的国家。与大部分农作物相同，在桑树栽培过程中，同样会受到多种病害的侵扰，如桑疫病、根结线虫病、青枯病等，其中青枯病对桑树来说可谓毁灭性病害。1969年在广东顺德县勒流镇发现桑树青枯病，1972年以后，该病害迅速蔓延，1978年调查结果显示广东省约10%的桑园有青枯病发生，严重地块植株死亡率近60%，严重影响蚕桑产业发展[1]。近年来，桑青枯病在我国重点蚕区广西危害愈发严重，宜州、宾阳、柳州等地均有发生，造成桑园大量缺株，面积骤减，桑叶产量大幅下降，对蚕桑产业的稳定和可持续发展造成威胁[2]。我国是世界上蚕桑主产国，对于桑青枯病的研究也越来越深入，从表型观察、病原分离鉴定到分子水平的致病机制探索，以及各种防治措施的开发与应用等等。本文主要综述我国桑树青枯病的研究概况，总结桑青枯病的发生规律、病原及致病机制，探讨桑青枯病的有效防治措施。

1 植物青枯病

1.1 青枯病分布与危害

青枯病是一种世界性的植物细菌病害，被认为是“植物的癌症”，严重威胁着多种农作物及重要经济作物的生长。青枯病主要分布在热带、亚热带及部分暖温带地区，感染植物涉及范围广泛，包括番茄、马铃薯、烟草、香蕉等草本植物，还包括桑树、柑橘、油橄榄等林木植物[3-4]。青枯病最早在印度尼西亚发现，当时对当地烟草生产造成了严重损失，1880年美国北卡罗来纳州爆发此病，澳大利亚也报道了马铃薯和番茄的青枯病，之后相继在世界各国发现该病害[5]。植株感染青枯病后，首先是少量叶片萎蔫，但仍是青色，故称青枯病，之后叶片凋萎现象蔓延至整个植株，这种青枯现象在傍晚或阴雨天可以恢复，但二三天后不再恢复，最终病株死亡。横切病株茎基部或根部，发现木质部呈黄褐色或黑色，用力挤压有乳白色粘液渗出，为细菌溢脓[6]。

青枯病危害巨大，是许多农作物生产的限制因素，造成的损失更是不可估量。青枯病在东南亚、美洲及西欧等地区曾经广泛流行，一度成灾，致使农作物生产损失严重。我国关于该病的报道于上世纪60年代，当时广东省农科院从多种植物上分离到青枯菌，之后青枯病日趋严重，面积不断扩大。上世纪70年代，南方马铃薯生产受到青枯病的严重侵扰，据统计，福建省马铃薯每年因青枯病减产20%～30%，花生青枯病更是普遍，一般造成减产10%～20%，严重者达50%，甚至绝收。我国大部分油橄榄种植区均有青枯病发生。自1969年发现桑树青枯病以来，广东10%的桑园发现青枯病，个别桑园发病率达80%[7]。上世纪90年代，广西烟草青枯病发病面积达67.67万hm2(1015万亩)，造成直接经济损失1 000万元以上，华南地区桉树青枯病发病率高达30%～70%[8]。

1.2 青枯病致病菌

1892年，Janse证实引起印度尼西亚烟草青枯病的是一种细菌。1896年，Erwin Smith确定马铃薯、番茄青枯病是由细菌引起的，分离出病原菌病命名为茄芽胞杆菌(Bacillussolanacearu)[9]，1914年又将其归入假单胞菌属(Pseudomonassolanacearum)。在随后的一系列基因组测序及聚类分析的基础上，1995年最终决定将青枯假单胞菌列入青枯劳尔氏菌属(Ralstoniasolanacearum)，于1996年被国际细菌命名委员会正式改名为青枯劳尔式菌，此后在国际刊物上发表的文章均使用该名[10]。2012年，植物病理学家就植物病害进行了统计评估，青枯劳尔式菌在10大植物病原细菌中排名第2，该病原菌也被亚太地区植保组织、欧共体、泛非植保组织等列为检验检疫对象[11]。另外，有研究报道引起桑树类似青枯症状的不仅有青枯劳尔式菌，还有肠杆菌(Enterobacterspp.)[12]。

青枯劳尔氏菌为革兰氏阴性菌，属β变形菌纲(Betaproteobacteria)，伯克氏菌目(Burkholderiales)，伯克氏菌科(Burkholderiaceae)，劳尔氏菌属(Ralstonia)， 可侵染50多个科，200多个种的植物。菌体呈长椭圆形，大小约(0.5～0.8)×(1.3～2.2) μm，1～4根极生鞭毛[13]。不同的青枯劳尔式菌菌株致病性有差异，在TTC培养基上培养48 h左右，强致病性菌株的菌落中心呈粉红色，边缘白色，具有很强的流动性；致病性弱或丧失致病力的变异型菌株的菌落为玫瑰红或暗红色，较干燥，会使菌体周边的固体培养基变灰。

青枯劳尔式菌种类丰富多样，目前有3种分类方法，生理小种、生化型和分子生物学分类。根据菌株对不同植物的致病性差异，青枯劳尔式菌可划分为5个生理小种(表1)；根据菌株糖代谢特征，Hayward将青枯劳尔式菌分为5个生化型；根据限制性片段长度多态性技术和16SrRNA序列的差异可将青枯劳尔式菌分为亚洲分支“Asiaticum”和美洲分支“Americanum”两个群体[14-15]。

表1 青枯劳尔式菌的生理小种

1.3 青枯病致病机制

关于青枯劳尔式菌的致病机制在很多寄主上都有研究，已经有系列的报道。普遍认为病原菌先侵入寄主根部，在维管束增殖导致其堵塞，阻碍水分和营养的运输，引起病害。

青枯劳尔式菌为土传病原细菌，在土壤中通过鞭毛运动向根系分泌物移动，利用多糖、粘附蛋白、菌毛等细胞表面附属成分吸附到植物根表，通过根部伤口或一些自然的开口进入根部，移动到维管束，并在24 h内进入导管，病原菌在导管中大量繁殖，分泌相关毒力因子，形成生物膜结构，阻碍植株水分的运输[16-17]。

病原菌在侵入植物之后，繁殖并产生大量致病因子，包括细胞壁降解酶、胞外多糖(EPS)、胞外蛋白及多种III型效应因子等[18]。胞外多糖可保护细菌避开宿主及噬菌体的识别和攻击，促进细菌移动和定殖，并且可以阻塞导管；胞外蛋白包括果胶酶、糖醛酸酶和纤维酶。病原菌的III型分泌系统分泌的过敏性反应蛋白是主要的致病因子，与细菌在植物体内的定殖和增殖密切相关[8]。另外有报道称，DNase也是青枯劳尔式菌的毒力因子，DNase可使细菌分散，调控生物膜的形成，导致植株发病[19]。这些致病因子的表达受以Phc群体感应系统为主导的复杂系统的调控[20]，以Phc A调节基因的启动和转录为核心，由随细菌密度变化而变化的3-羟基棕榈酸甲基酯水平作为信号，调节有关致病基因的表达与关闭，并控制细菌生长[8]。当前对于肠杆菌所导致的青枯病机制的研究还很少，多集中在桑树枯萎病方面，可引起该病的病原菌涉及肠杆菌科的多个属，另外克雷伯氏菌属及泛菌属同样可引起相应的桑树靑枯症状。

2 桑树青枯病

桑树青枯病主要分布在中国、印度和印尼[21]。在我国主要分布在处于亚热带的广东、广西及江浙等地，在其他蚕区桑园也时有发生，使蚕桑生产损失严重，被列为植物检疫的对象。

2.1 桑树青枯病的分布和危害

桑树青枯病最早于1969年在广东省顺德县发现，但未受重视，1972年以后，在顺德县勒流公社、南海县九江公社均发现该病害，之后桑树青枯病为害迅速且具有毁灭性，在杏坛、化州、均安、伦教、广州市郊、湛江、惠阳及佛山等地都有发生，1978年普查发现全省桑树青枯病面积达1 220.2 hm2，约占普查桑地的10%[22]。1995年底，桑树青枯病面积上升到2 382.2 hm2，占全省总面积的12.5%[23]。

广西最早于上世纪80年代初发现桑树青枯病，但未引起足够重视。1992年前后在贵港市的大圩乡、三里乡和博白县的英桥乡发病严重[24]，2010年调查结果显示象州、宜州、上林、宾阳、蒙山、融安、环江、合浦等地都有桑青枯病发生，病原菌主要有劳尔式菌属和肠杆菌属细菌[25]。浙江省于1992年在衢州市高家镇发现青枯病株，1993年夏季发病率高达48.3%，之后周围各县市都有桑青枯病发生，2002年桐庐县桑园有零星青枯病株，2006年蔓延至全县[26]。江西省于1988年在全南县金龙镇天龙村发现桑青枯病，之后陆续在临近的6个乡镇以及遂川、广丰等地的桑园中发现病害，造成严重损失[27]。

以上省市是我国桑树青枯病发生较严重地区，此外有报道称陕西、宁夏、云南、山东桑树种植区也有青枯病发生[28-29]。

2.2 桑树青枯病发病特点及规律

2.2.1 症状

青枯病是木质部维管束病害，无论桑苗或不同树龄的桑树均能受害。地上部症状有两种，一种是叶片首先失去光泽，之后上部叶片卷曲萎蔫，但仍呈青色，随后大部分叶片青枯凋萎，直至全部掉落；另一种是发病初期中上部叶片的叶尖、叶缘先失水，随后叶片褐化干枯，之后大部分叶片枯萎且呈褐色，最后腐烂掉落。地下部初期症状不明显，撕开根部表皮，木质部有褐色条纹，随着病情的发展，病株茎枝出现同样症状，发病后期木质部变成黑褐色，病根或纸条切口有污白色脓状菌液溢出[8,30]。桑青枯病一半是个别植株或零星植株开始发病，之后病情向临近植株扩展蔓延形成发病中心，若有多个发病中心，则蔓延至全田，造成整块地的植株死亡[22]。

2.2.2 气候与发病的关系

霍兆江等[31]在上世纪70年代对广东省桑树青枯病的发生情况进行了为期5年的调查，系统研究的桑青枯病的发病规律。该病发生于每年4—11月间，8—10月为植株死亡高发期，这期间死亡植株占病死株的78.04%，9月份死亡率最高，占总病死株的40.27%。据其分析，每年4—10月广东地区温度为20～30 ℃，且湿润多雨，利于病原菌的繁殖和传播。通过田间观察，高温多雨季节有利于发病，雨后晴天使发病率急剧增加。接种实验证实发病率高低主要决定于温度和湿度，发病迟早与空气湿度密切相关，当湿度在85%以上时，发病较早(接种后4～11 d)，低于80%时，发病迟(接种后15～26 d)[32]。

2.2.3 剪伐与发病的关系

桑树的采伐收获方式与桑青枯病的发病轻重密切相关。陈爱萍等[33]的研究结果显示，夏伐桑比春伐桑死亡率增加28%，桑树伐条后根系受损，体液及营养消耗极大，同时要供给新芽的萌发生长，植株抗病性大大下降，夏伐时正值高温多雨，细菌生长繁殖旺盛，故桑树极易感染青枯病而死亡。但是，春伐桑在5月份已进入旺盛生长期，树势好，抗病性强，所以发病较少，危害也相对较轻。王越等[26]指出桑树树形养成与青枯病的发生也有一定关系，矮干速成法造成桑树抗病性差容易感染发病，而成林早树龄长的桑树根系发达，吸收营养能力强，树体营养充足，相对不易感染发病。

2.2.4 土壤与发病的关系

青枯病是一种土传性的细菌病害，土壤状态与发病的关系密切。地势低洼，排水不良的地块容易发病。韦广锋等[34]调查研究显示，水田的发病更为严重，广东象州县沿河一带桑树发生比较普遍。不同土壤类型发病情况有差异，王越等[26]研究表明沿江溪旁的沙壤土种植的桑园发病率在60%以上，而偏辟山区山垅田壤土发病较轻，易发病的土壤依次是砂壤土>壤土>沙砾土。霍兆江等[31]认为，土壤肥力状况与桑青枯病的发生无明显相关性。不过桑园的肥培管理对青枯病的发生有影响，如果常年偏施氮肥，会造成土壤理化性质改变，土壤偏酸性，气候潮湿时更有利于病菌繁殖侵染，但是常年施用有机肥或配施磷钾肥桑园的桑树发病率低[26]。

2.2.5 桑树品种与发病的关系

在桑青枯病发现之初，研究者就发现不同桑树品种抗病力有差异，霍兆江等[31]发现上世纪七八十年代广东推广种植的伦40、本地桑及一代杂交桑均为易感病品种。王越等[26]也指出浙江农桑系列品种易感病，而种植湖桑系列品种的桑园几乎未发生或极少发生青枯病。广东省选育出的抗青10号、顺农2号等品种抗病力较强，其中抗青10号抗性在90%以上，但是需无性繁殖，速度慢，并且桑叶品质不理想，顺农2号则易繁殖，成本低，叶质好，但抗性只有70%左右[35]。

2.2.6 间作套种与发病的关系

桑园间作套种、轮作等栽培措施对发病率也有一定影响。桑园套种茄科、豆科等作物易引起交叉感染，使病情加重，轮作甘蔗可明显降低发病率，轮作年限越长，重新种桑时发病率越低，霍兆江等[31]指出在重病地种植甘蔗3年后重新栽桑，发病率可降到1%以下，轮作6年后则全无发病。

2.3 桑树青枯病的传播途径

青枯劳尔式菌多存在于土壤和感病植株中，传播途径广泛。主要传播途径包括土壤传播、苗木传播和枝条传播。发病区土壤普遍带菌，病原菌可随土壤流水向四周蔓延，往往可见发病中心的扩展随水流方向弯弯曲曲的延伸。在带病园区繁育出的实生苗或嫁接苗均携带病原菌，待移栽后，病菌会传播到其他桑园，这也是病原远距离传播的主要途径。感病植株的枝条也携带病原菌，在病地取枝进行嫁接可把病害传到新桑园[31]。另外，耕作、剪伐刀具也可造成病菌传播，剪伐刀具可直接带病，造成病原交叉感染[36]。

2.4 桑树青枯病的发生机制

赖文姜等[37]于1978年初次对桑青枯病的病原进行了分离鉴定，通过生理生化特性鉴定和血清学反应实验推断引起桑树青枯病的为假单胞杆菌属青枯菌(Pseudomonassolanacearum，后更名为Ralstoniasolanacearum)，通过寄主范围实验初步认为桑青枯病病原菌与番茄青枯病病原菌可能是同一个种的不同小种，1982年，赖文姜等[38]认为桑青枯病菌属于生理小种1。但是，任欣正等[39]在对九种寄主植物青枯菌菌株的致病性进行研究后指出桑青枯菌株不能列入小种1，可能为一个新的生理小种。华静月等[40]通过对80个青枯菌株的生化型研究表明桑青枯菌有生化型III和生化型V两种类型，吕志强等[41]也得出了同样的结论。而李磊[8]对110株感染桑树的青枯劳尔式菌进行鉴定发现，80%的菌株为生化型I型，其余为III型或V型。由此可见，感染桑树的青枯劳尔式菌的生理小种和生化型划分相当复杂，不能单一的归为一种生理小种或生化型。

早在1982年，赖文姜等[38]就发现桑青枯病有两种症状，一种是叶子失水而青枯，一种是叶缘由黄变褐而干枯。2006年，在浙江桑园发现一种由肠杆菌(Enterobacter)引起的桑树枯萎病，与桑青枯病极为类似，首先下部老叶开始出现症状，逐步蔓延至嫩叶，叶片先局部褐化，进而全部变成棕褐色直至掉落，当时研究者称这种症状的病害为桑树细菌性枯萎病[42]。李磊[8]在对广西、广东地区的桑青枯病进行调查时也发现有两种病症，一种是青枯，一种是褐枯，本文暂且把由肠杆菌引起的桑树褐枯型枯萎病也一同介绍。

对于桑青枯病发生机制的研究多数是病原菌的分离及鉴定，具体的病原因子及致病机制的研究还很少有报道。2011年，E. mori菌株LMG25706的全基因组被测序，发现其基因组中没有与毒力相关III型分泌系统，但是有I型、II型及VI型分泌系统相关基因[43]。李磊[8]对桑青枯劳尔式菌的侵染途径进行了初步研究，认为病原菌首先定植于桑根维管束内，之后大量繁殖，堵塞导管，阻止桑根进行水分运输，最终导致植株萎蔫死亡。

3 桑树青枯病的防治

青枯病是植物“癌症”，关于青枯病的防治也是世界性的难题，目前主要是预防为主。我国研究者在发现了桑树青枯病之后，对其防治措施也进行了系统的研究，主要包括优化栽培措施、药剂防治和抗性品种选育等方面。

3.1 栽培措施

青枯病菌主要通过苗木和土壤水流传播，针对传播途径可进行有效防治。在苗木选择上，首先是加强植物检疫，严禁带病苗木、接穗进入无病区；其次要培育无病桑苗，选择无病土地做苗圃，用无病的接穗或砧木进行嫁接。在田间，一旦发现病株，应及时将病株清除，并对病穴土壤进行消毒。对于低洼积水地块应及时排水，注意合理密植，通风透气。对于发病严重的地块，可进行轮作，栽种水稻、小麦、玉米等非青枯病寄主植物可有效降低发病率[44]。

3.2 药剂防治

王越等[26]提出，在田间发现少量病株时，可适时进行药物防治，在病穴及周围土壤用1∶100福尔马林溶液进行消毒或含1.0%有效氯的漂白粉液7～7.5 kg灌注病穴并覆土盖膜。对病株周围的健康植株用铜氨合剂(碳铵3 kg+硫酸铜0.5 kg混合，密闭24 h)稀释液浇灌。黄汉能[45]在调查象州桑青枯病时提出，72%农用硫酸链霉素WP4 000倍液，77%可杀得WP500倍液，20%噻菌铜SC对细菌性病害的防治效果均在70%以上。不过，由于化学药剂残留污染土壤，并且化学药剂对家蚕有一定的毒性[46]，在防治过程中应慎重使用。

3.3 抗性品种选育

上世纪70年代末，研究人员就开始了抗性品种的选育工作。由湛江市蓖麻蚕科学研究所选育的“抗青10号”对桑青枯病具有很高的抗性，在病区栽植该品种，发病率在1%以下。该品种在1988年通过了技术鉴定，1990年获得广东省科技进步三等奖，并得到广东省农作物品种审定委员会审定通过[23]。后来又选育出顺农2号、顺农3号、桑抗1号等抗性品种，对于青枯病都有较好的防治效果。但是抗青10号需无性繁殖，速度慢，且叶质不够理想。顺农系列易繁殖，叶质好，不过抗性只有中抗[35]。

4 展 望

目前，对于桑青枯病的研究主要在病情调查，病原菌的分离鉴定，对致病机制的研究非常有限，在防治方面也提出了多种行之有效的措施，培育出了抗病品种等，但是在生物药剂防治方面还有所欠缺，抗病品种也主要是叶用桑树品种，抗病果桑品种非常少。近年来发现，土壤微生物环境对于土传植物病害具有重要影响，但桑青枯病的微生态作用机制研究还是空白。今后，多角度研究桑青枯病的发生机制及防治措施，对于蚕桑产业的可持续发展具有十分重要的意义。