南瓜白粉病研究进展

黎豪 龚诗琦 宋慧娟 楚箫 孙小武 蔡雁平

摘    要：南瓜白粉病是南瓜作物生产上最主要的病害之一，严重影响南瓜的产量和品质，制约产业的经济效益和瓜农生产积极性。目前，国内外对南瓜白粉病菌研究较少，对南瓜白粉病的防治手段较为单一。笔者过对国内外南瓜白粉病的发病规律、抗白粉病种质资源现状、分子生物学研究现状、白粉病防治等方面的研究结果进行综述，以期为南瓜生产和白粉病防治相关研究提供参考。

关键词：南瓜;白粉病;抗性相关基因

中图分类号：S642.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）02-008-04

Research progress of pumpkin powdery mildew

LI Hao， GONG Shiqi， SONG Huijuan， CHU Xiao， SUN Xiaowu， CAI Yanping

（College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410000， Hunan， China）

Abstract： Pumpkin powdery mildew is one of the most important diseases in pumpkin production， which seriously affects the yield and quality of pumpkin， restricts the economic benefits of the industry and the enthusiasm of melon farmers. At present， there are few studies on powdery mildew of pumpkin at home and abroad， and the control methods of powdery mildew are not effective enough. In this paper， the incidence of pumpkin powdery mildew， powdery mildew resistance resources， molecular biology research status， powdery mildew control and other aspects of research were reviewed， in order to provide reference for pumpkin production and powdery mildew control related research.

Key words： Pumpkin; Powdery mildew; Resistance related genes

南瓜是葫蘆科南瓜属一年生蔓生草本植物，是我国重要的瓜类作物，也是最早栽培的蔬菜作物之一。南瓜主要分为5大栽培种，即中国南瓜（Cucurbita moschata Duch.，又名倭瓜），印度南瓜（C. maxima Duch.，又名笋瓜），美洲南瓜（C. pepo L.，又名西葫芦），黑籽南瓜（C. ficifolia）及灰籽南瓜（C. mixta）[1]。南瓜果肉香甜，富含多种氨基酸、维生素、多糖、果胶、矿物质，还含有葫芦巴碱、类胡萝卜素等多种生物活性物质和营养成分，具有极高的经济价值和营养价值 [2-3];南瓜还具有很高的药用价值、饲用价值及观赏价值[4-5]，深受广大消费者喜爱，因此在我国广泛种植。南瓜在我国农业种植结构调整和经济增收中起到了重要作用。

自20世纪70年代以来，随着人们饮食结构的改善和对南瓜营养成分及其保健价值的深入研究，南瓜种植面积逐年扩大，南瓜生产过程中各种病害也出现逐年加重的情况。白粉病是南瓜生产中的主要病害之一，具有潜伏久、发病快、蔓延迅速等特点，如果防治不当，轻则减产20%～30%，重则造成植株死亡，严重影响南瓜的产量和品质[6]。甘肃、新疆等多个省、自治区南瓜种植面积超过1万hm2，每年因白粉病造成的经济损失超过千万元，严重影响了瓜农的生产积极性。因而，如何有效防治白粉病在生产上带来的危害成为了一个迫切需要解决的难题。笔者综述了国内外关于南瓜白粉病的发病规律、抗白粉病种质资源、分子生物学、白粉病防治等领域的研究进展，以期为南瓜白粉病的抗病育种及防治提供技术支撑。

1 南瓜白粉病的病原菌、发病症状及发病规律

1.1 南瓜白粉病菌的种类及分布

白粉病菌种类繁多，不同作物之间的白粉病病原相差甚远，同一作物在不同地区栽培，白粉病病原也不尽相同。准确预测和鉴定南瓜白粉病病原菌的种类，并及时监测其小种分化，是开展南瓜白粉病防治、引进抗病材料和选育抗病品种的基础。据报道，引起瓜类白粉病的病原菌主要有3个属：白粉病菌属（Erysiphe）、内丝白粉病菌属（Leveillula）及单囊壳属（Podsphaera），6个种分别是E. cichoracearum、E. polygoni、E. polyphage、E. communis、L. taurica和P. xanthii。P. xanthii报道的最多，其次为E. cichoracearum[7]。已发现P. xanthii有11个生理小种，分别是生理小种0、1、2U.S、2France、3、4、5、N1、N2、N3和N4。包海青等[8]对来自海南三亚地区冬季瓜类作物主栽培区的南瓜白粉病菌进行鉴定，确定白粉病为P. xanthii所致，其生理小种是2France。王娟等[9]对来自北京地区春、秋两季的南瓜白粉病菌进行鉴定，确定侵染的南瓜白粉病菌为生理小种2France。咸丰等[10]对陕西关中地区南瓜白粉病菌进行鉴定，确定为生理小种2France。梁巧兰等[11]对甘肃省武威地区南瓜白粉病病原菌进行研究，鉴定病原菌属于单囊白粉菌P. xanthii。张怡等[12]、肖仲久等[13]利用形态观察及ITS r DNA序列分析方法，分别鉴定河南、贵州省4个城市的白粉菌，瓜类白粉病病原菌均为P. xanthii。屈淑平等[14]、綦聪等[15]通过形态观察及分子鉴定方法，鉴定出黑龙江省哈尔滨市香坊区南瓜白粉病菌为P. xanthii，生理小种为2France。传统的南瓜白粉病菌鉴定方法是使用显微镜观察病原菌形态，随着分子生物学技术的广泛应用，试验方案不断优化与完善，通过检测白粉病菌基因组序列，可以更为准确地鉴定白粉病菌种类。

1.2 南瓜白粉病的发病症状及发病规律

南瓜白粉病从苗期到成株期均可发生，以生长中后期危害最为严重。该病主要侵染叶片，叶柄和茎也有发生，果实受害较少。发病初期，叶面产生白色近圆形的小粉斑，之后逐渐扩展成1～2 cm的圆形白粉斑，病斑逐渐连成大块，发病严重时，整个植株叶片被白色粉状霉层所覆盖，叶片组织由淡黄色变成褐色，后期变成灰白色，致使病叶枯黄变脆或卷缩，失去光合作用能力[16]。

白粉病病原菌的分生孢子对温度和湿度的适应幅度较广，分生孢子在10～30 ℃条件下均可萌发，以20～25 ℃最为适宜。该菌不像其他真菌那样需要较高的相对湿度，即便相对湿度为25%也能萌发，但湿度过高时，孢子易吸水膨胀而破裂，从而丧失生命力。白粉病始发期在5月下旬至6月上旬，此时气温适宜，田间湿度大，有利于白粉病的发生。进入6旬以后，随着气温升高，白粉病处于潜伏期。进入7月中下旬，此时温度偏高，出现干湿交替气候，白粉病菌迅速扩展蔓延，发病尤为严重，防治不及时会造成严重损失[17]。栽培管理上如种植密度过大、偏施氮肥、植株徒长、田间湿度大、通风不良等都有利于白粉病的发生与传播[18-19]。

2 南瓜白粉病抗性种质资源

2.1 白粉病菌接种体系

白粉病菌接种体系是以接种白粉病病原菌为基础，涵盖最佳温度、最佳湿度、最佳接种浓度、最佳接种方法的白粉病菌发病系统。白粉病菌的人工接种方法主要包括刷叶接种、摩擦接种、孢子悬浮液喷施接种等。王迪等[20]对甜瓜进行白粉病接种试验，结果发现，当孢子悬浮液接种浓度为106个·mL-1时采用刷叶接种法的发病率最高。张若纬等[21]研究发现，甜瓜白粉病苗期最佳接种方法为喷雾法，当幼苗长到2叶1心时，接种后发病快、发病率高，甜瓜白粉病苗期接种最适宜的孢子悬浮液浓度为 2×106个·mL-1 。刘秀波等[22]针对黑龙江省南瓜白粉病病菌进行鉴定时发现，抗性鉴定的孢子悬浮液接种浓度应为2.5×105～5.0×105个·mL-1。

2.2 白粉病菌的保存措施

白粉病菌的长期保存有利于开展病理试验，能够及时活体取样，加快抗病育种进程。目前，白粉病菌的保存技术广泛应用于多种植物，主要可分为活体保存和培养基保存。曹远银等[23]研究发现，可利用保鲜液保证小麦长时间在4 ℃条件下存活的方式间接保存白粉病菌种。孟坤[24]发现，使用烟草种子包衣粉剂将表面黏附白粉菌孢子的煙草种子制成颗粒，放置于4 ℃和-20 ℃条件下保存一段时间后检测萌发率，同时接种烟草，白粉菌的萌发率虽然随着保存时间的延长而逐渐降低，但保存120 d后仍有白粉菌孢子可以萌发并侵染烟草。2008年，张俊华等[25]发现，南瓜白粉病菌的新生孢子能在10%（w，后同）蔗糖+12%甘油+7%二甲基亚砜+8%脱脂牛乳混合液中存活，放入-20 ℃条件下保存2 a（年）仍然具有很强的活性。此后，康萍芝等[26]发现，南瓜白粉病菌的保存方法同样适用于黄瓜白粉病菌，保存条件为-20 ℃冷冻24 h，再放入-78 ℃低温保存或直接放于-20 ℃冰箱保存。

2.3 南瓜白粉病抗性种质资源筛选

目前，南瓜白粉病研究主要侧重于美洲南瓜类型，利用人工接种白粉病菌的方式，鉴定筛选出一些抗白粉病的南瓜品种。1996年，Kristkova 等[27]研究发现，只有较少的美洲南瓜品种表现出对白粉病的抗病性，对170份试验材料接种鉴定后只有4份表现为抗病，其余表现为感病。2013年，张旭业等[28-29]从武威金苹果有限责任公司提供的28份美洲南瓜材料中筛选出抗白粉病的种质资源10份。2018年，屈淑平等[14]、綦聪等[15]鉴定了64份美洲南瓜种质资源对抗生理小种2France的白粉病菌的抗感反应，筛选出13份高抗资源用于南瓜抗白粉病育种。抗白粉病种质资源的发现加快了抗病育种进程，为南瓜白粉病抗病资源研究奠定了基础。

3 南瓜抗白粉病分子生物学研究

3.1 南瓜白粉病抗性遗传机制

我国开展南瓜育种的时间比较晚，对其抗病遗传规律的研究较少，目前研究表明，美洲南瓜对白粉病的抗性是由单显性基因或者由1个不完全显性基因控制，中国南瓜对白粉病的抗性由2个基因或者单隐性基因控制[30-31]。2020年，Chen等[32]发现，南瓜幼苗对白粉病的抗性与光合作用性能维持以及防御相关酶活性有关。分子生物学技术的广泛应用，加快了南瓜抗白粉病的研究进程，为从微观层面探索南瓜白粉病发病机制提供了研究基础。

3.2 南瓜白粉病抗性基因定位

近年来，南瓜白粉病的相关抗性基因被逐步发现，其中美洲南瓜报道的最多。2003 年，Cohen等[33]利用美洲南瓜与抗白粉病野生南瓜进行杂交，从得到的F2 中选取抗病植株与美洲南瓜回交6代后发现，抗病性表现是由1个不完全显性的基因控制，将其命名为 Pm-0。2017年，王晶[34]通过BSA结合SSR的方法对抗美洲南瓜白粉病基因进行初定位，利用68对在双亲中具多态性的引物筛选抗感基因池，得到5对具有多态性的标记，对F2群体进行筛选，最终得到1个遗传距离为5.2 cM的抗病基因连锁标记SSR237。2018年，郭言言[35]在中国南瓜自交系中分离到白粉病相关基因CmSGT1，该基因的过量表达能够提高烟草对白粉病的抗性。2018年，綦聪[15]利用亲本重测序及BSA-seq技术将美洲南瓜白粉病抗性基因定位在第10号染色体103 kb区间内，该区间共包含18个基因。2018年，Guo等[36-37]通过分析白粉病接种前后的南瓜叶片转录组数据，筛选到一系列差异表达基因，并通过转基因功能验证，发现超量表达CmbHLH87能够显著提高烟草植株对白粉病的抗性。2018年，Win等[38]发现，南瓜中的MLO基因有助于南瓜白粉病的敏感性研究。到目前为止，南瓜属作物上的的遗传转化成功案例较少。2015年，Nanasato等[39-40]利用真空渗透和农杆菌介导相结合的方法在南瓜上实现了遗传转化。南瓜属作物难以转化，是目前急需解决的难题，建立南瓜属作物遗传转化体系将成为加快抗病育种进程的关键。

4 南瓜白粉病的防治

4.1 农业防治

南瓜白粉病菌主要寄生在叶片上，通过阻隔叶片进行光合作用危害植株，目前主要有以下农业防治措施。（1）适当提早播种：在湖南地区，白粉病多发生在7月底，可在條件允许的情况下适当提早播种。（2）土壤消毒：白粉病具有随病植体在土壤中越冬的特性，可在播种前适当对土壤进行翻耕消毒处理。（3）选择抗病品种：要尽量选择具有抗白粉病能力的品种进行种植。（4）培育无毒种苗：育苗阶段，用次氯酸钠对种子进行消毒处理，对苗床提前喷施灭菌剂。白粉病在南瓜整个生育期均可发病，可以在早期摘除发病的南瓜子叶、基部叶片，减少病源，延缓发病期[16]。（5）田间管理：南瓜白粉病在高温高湿的情况下容易发病。将南瓜幼苗移栽在地势高、排水好、通风光照都优良的环境下，移栽时要浇透水，前期控水，控制前期长势，提高抗病性。（6）合理施肥：在肥料使用上，以充分腐熟的有机肥和三元复合肥为基肥，基肥中N、P、K按常规用量配合施用，任何一种肥料的缺失、偏施都是影响南瓜白粉病发病率的重要因素[41]，适当的施硅肥能提高南瓜植株对白粉病的抵抗能力[42]。

4.2 药剂防治

南瓜白粉病在整个生育期均可发病，在开花结果期发病最为严重，对白粉病的治理应当以预防为主。可喷施营广宝、根力多等微生物有机菌剂[43]预防白粉病，提高南瓜植株抗病能力。发病初期，可使用27%高脂膜乳剂、20%三唑酮、5%己唑醇、30%肟菌·乙嘧酚、25%乙嘧酚、20%吡噻菌胺等药液防治白粉病。

5 问题与展望

南瓜在瓜类作物生产中具有重要地位，是保证我国粮食安全和农民经济收入的重要作物。目前，白粉病在南瓜生产中主要依靠化学农药来防治，然而长期的药剂治理不仅使得白粉病菌产生抗药性，还影响南瓜的品质和产量，对环境造成重大危害。选育抗白粉病能力强的品种成为最经济有效的防治南瓜白粉病的措施和主要研究方向。目前南瓜白粉病发病机制尚不明确，抗白粉病基因的定位还处于初步阶段，南瓜作物上遗传转化成功的相关报道较少，利用分子标记辅助育种的试验方案还停留在设想阶段。因此，借鉴甜瓜、黄瓜、烟草等其他易感白粉病作物的遗传转化途径及抗病育种的技术和方法，加快南瓜抗白粉病育种进程，是防治南瓜白粉病的基本思路和有效途径。

参考文献

[1] 林德佩.南瓜植物的起源和分类[J].中国西瓜甜瓜，2000，13（1）：36-38.

[2] 胡立玉.超微粉碎对南瓜营养成分提取率及抗氧化能力的影响[D].哈尔滨东北农业大学， 2013.

[3] 彭红，黄小茉，欧阳友生，等.南瓜多糖的提取工艺及其降糖作用的研究[J].食品科学，2002（8）：260-263.

[4] 王昱，李海燕，张世忠.南瓜功能性成分的研究及其发展[J].天津农业科学，2010，16（5）：133-135.

[5] 陈威.饲用南瓜的特点及其栽培技术[J].现代畜牧科技，2019，38（3）： 42-43.

[6] 魏照信，李波，荆爱霞.南瓜白粉病的主要影响因素及防治技术[J].中国蔬菜，2012（7）：28-29.

[7] VAKALOUNAKIS D J，KLIRONOMOU E，PAPADAKIS A.Species spectrum host range and distribution of powdery mildews on Cucurbitaceae in Grete[J].Plant Pathology，1994，43（5）：813-818.

[8] 包海清，许勇，杜永臣，等.海南三亚地区葫芦科作物白粉病菌生理小种分化的鉴定[J].长江蔬菜，2008（1）：49-51.

[9] 王娟，宫国义，郭绍贵，等.北京地区瓜类蔬菜白粉病菌生理小种分化的初步鉴定[J].中国蔬菜，2006（8）：7-9.

[10] 咸丰，张勇，马建祥，等.陕西关中地区瓜类白粉病菌生理小种的鉴定[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2010，38（10）：115-120.

[11] 梁巧兰，徐秉良，颜惠霞，等.南瓜白粉病病原菌鉴定及寄主范围测定[J].菌物学报，2010，29（5）：636-643.

[12] 张怡，徐克东，陈佩佩，等.河南省周口地区瓜类白粉病的分子鉴定与分析[J].华中师范大学学报（自然科学版），2013，47（6）：830-835.

[13] 肖仲久，李小霞，李斌.贵州省南瓜白粉病病原菌初步鉴定[J].北方园艺，2012（9）：146-148.

[14] 屈淑平，綦聪，王云莉，等.南瓜白粉病病原菌及种质资源抗性鉴定[J].东北农业大学学报，2018，49（12）：9-17.

[15] 綦聪.美洲南瓜白粉病病原菌鉴定及抗病基因的精细定位[D].哈尔滨：东北农业大学，2019.

[16] 周爱军.制种南瓜白粉病的发病原因及防治措施[J].上海蔬菜，2012（2）：51-52.

[17] 周敏亚，汤凯毅，曾瑞柳.蜜本南瓜白粉病的发生与防治[J].上海蔬菜，2016（2）：47-48.

[18] 陈方景，程义华，刘赵康，等.日本南瓜白粉病的综合防治[J].中国蔬菜，2005（2）：56.

[19] 孙洪助，孙文华，刘士辉.观赏南瓜白粉病的识别与防治[J].上海蔬菜，2016（1）：50-51.

[20] 王迪，田丽美，李德泽，等.甜瓜白粉病苗期接种方法和接种浓度的研究[J].北方园艺，2010（11）：185-186.

[21] 张若纬，彭冬秀，武云鹏，等.甜瓜白粉病苗期抗病性鉴定方法[J].中国瓜菜，2017，30（2）：25-26.

[22] 刘秀波，张俊华，崔崇士.南瓜白粉病病原菌鉴定及抗性鉴定方法研究[J].中国瓜菜，2006，19（1）：10-13.

[23] 曹远银，于基成，刘秋，等.小麦白粉病纯化菌种保存方法[J].植物保护学报，2005，32（3）：271-274.

[24] 孟坤.煙草白粉病病原菌致病力分化与遗传多态性研究[D].北京：中国农业科学院，2014.

[25] 张俊华，崔崇士，刘学敏，等.一种南瓜白粉病菌的保存方法[P].2008-10-29.

[26] 康萍芝，白小军，张丽荣，等.宁夏黄瓜霜霉病和白粉病病原菌种类鉴定及保存方法研究[J].宁夏农林科技，2018，59（10）：7-9.

[27] KRISTKOVA E，LEBEDA A.Influence of developmental stage and plant habit of Cucurbita pepo L. genotypes on field resistance to cucurbit powdery mildew[J].Zahradnictvi Horticulture Science，1999，26（1）：19-24.

[28] 张旭业.美洲南瓜4CL基因和抗白粉病相关性研究[D].兰州：甘肃农业大学，2015.

[29] 张树武.美洲南瓜种皮PAL基因RNAi表达载体构建及品种抗病性研究[D].兰州：甘肃农业大学，2014.

[30] CONTIN M，MUNGER H M.Inheritance of powdery mildew resistance in interspecific crosses with Cucurbita martinezii [J].Hort Science，1977，12：397.

[31] 刘文君，王日升，黄凤婵，等.密本南瓜白粉病抗性遗传规律分析[J].北方园艺，2013（14）：31-33.

[32] CHEN B H，GUO W L，YANG H L，et al.Photosynthetic properties and biochemical metabolism of Cucurbita moschata genotypes following infection with powdery mildew[J].Journal of Plant Pathology，2020，102：1021-1027.

[33] COHEN R，HANAN A，PARIS H S.Single-gene resistance to powdery mildew in zucchini squash （Cucurbita pepo）[J].Euphytica，2003，130（3）：433-441.

[34] 王晶.西葫芦抗白粉病遗传分析及基因定位初步分析[D].河北邯郸：河北工程大学，2017.

[35] 郭言言.南瓜抗白粉病相关基因的分离及功能研究[D].河南新乡：河南科技学院，2018.

[36] GUO W L，CHEN B H，CHEN X J，et al.Transcriptome profiling of pumpkin （Cucurbita moschata Duch.） leaves infected with powdery mildew[J].PLoS One，2018，13（1）：e0190175.

[37] GUO W L，CHEN B H，GUO Y Y，et al.Expression of pumpkin CmbHLH87 gene improves powdery mildew resistance in tobacco[J].Frontiers in Plant Science，2020，11：163.

[38] WIN K T，ZHANG C，LEE S.Genome-wide identification and description of MLO family genes in pumpkin （Cucurbita maxima Duch.）[J].Horticulture，Environment，and Biotechnology，2018，59（3）：397-410.

[39] NANASATO Y，TABEI Y.Cucumber （Cucumis sativus L.） and kabocha squash （Cucurbita moschata Duch.）[J].Methods in Molecular Biology，2015，1223：299-310.

[40] NANASATO Y，KONAGAYA K I，OKUZAKI A，et al.Agrobacterium-mediated transformation of kabocha squash （Cucurbita moschata Duch.） induced by wounding with aluminum borate whiskers[J]. Plant Cell Reports，2011，30（8）：1455-1464.

[41] 张焕春，尹国香，刘学卿，等.保护地南瓜白粉病的发生及综合防治技术研究[J].安徽农业科学，2014，42（2）：431-432.

[42] PARVANE M，ABDOLRAHMAN M，ALIAKBAR F T.Effects of silicon on the growth ion distribution and physiological mechanisms that alleviate oxidative stress induced by powdery mildew infection in pumpkin[J].Crop Protection，2015，4（3）：419-429.

[43] SIMMONS T，BAUDOIN A，LANGSTON D.Efficacy of organic fungicides for control of powdery mildew， downy mildew， and plectosporium in pumpkins[R].Blacksburg： Virginia Polytechnic Institute and State University，2017.