龚 姝
(保山市科学技术情报研究所,云南保山 678000)
烟草青枯病是由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的具有毁灭性的土传病害之一,又称格兰维尔萎蔫病、烟瘟[1]。青枯病的发生会造成作物减产甚至绝收,且不易防治。该病害首次由印度尼西亚在1864 年报道,目前已遍布热带、亚热带和某些温带地区,在54 科450 多种寄主植物上发现有青枯病危害[2]。我国自1983 年报道花生青枯病的毁灭性危害以来,目前已在39科90 余种寄主植物上发现青枯病危害,并且在国内多个地方报道了青枯病的新寄主[3],其中以烟草和番茄等茄科作物受青枯病的危害较为严重。
青枯雷尔氏菌在10 种重要的植物病原细菌中位居第2 位[4],可通过根部伤口、根尖或次生根侵染烟草植株,最后定植于木质部,继而堵塞维管束组织,造成叶片萎蔫、发黄坏死,茎基部有条状病斑,严重时根部会变黑腐烂,髓部中空或成蜂窝状,挤压横切病茎有黄白色乳状“菌脓”粘液[5-6]。在侵染后期,整个烟株变黄、变黑,枯死,造成烟叶严重减产和经济损失[7]。烟草青枯病通常与其他病害复合发生造成更为严重的发病率,甚至会导致作物绝收[8]。据报道,2008 年保山市烤烟大田烟株茎下部出现黑色坏死症状,病情迅速蔓延,局部地块发病率达60%以上,严重时全田烟株凋萎枯死,经鉴定病害为烟草青枯病[9]。本文主要从烟草抗病品种选育、土壤理化性状与细菌群落关系、植物免疫诱抗剂及诱导抗性以及防控技术等方面综述烟草青枯病防治最新研究进展,为该病害的科学防控提供参考。
长期种植单一烟草品种会导致病害多发、品质退化。烟草的不同品种对青枯病原菌的抗性存在着差异,选育和种植抗病品种可以有效降低病害的发生程度和流行速度。在抗病育种中,抗性鉴定是至关重要的环节,传统的青枯病抗病性鉴定在田间病圃进行,病圃能展示出植株全生育期的抗性;之后由土壤盆栽苗期接种发展到苗期水培接种[10]。目前,苗期水培接种法是应用最广的一种抗性鉴定方法[11]。在苗期水培接种条件下,亲本‘Oxford 207’和‘岩烟97’以及品种‘K326’表现为中抗,利用‘Oxford 207’转育的抗病新品系‘S17’较‘K326’抗病[10]。龚杰等[12]连续2 年在田间自然发病地块对不同烟草品种进行抗病评价,明确了‘岩烟97’和‘6036’对青枯病的抗性最强,且抗性稳定,育种潜力较大,可作为后续高抗品种的参考材料。
近年来,烟草研究工作者采用常规育种手段创制抗病新种质,选育出一批高产、优质的抗性品种,其 中,‘粤 烟208’‘粤烟98’‘贵 烟5 号’‘湘烟5 号’等新品种经抗病性鉴定为中抗[13-15]。通过诱变育种技术筛选出的突变体材料153-K 经温室和田间病圃鉴定均表现为高抗青枯病,牛文利等[16]对其进行了遗传分析和抗性机制研究,以期为培育优质的抗病新品种提供理论依据。
土壤微生物群落和理化性质对烟草青枯病发生的影响极为关键[17-18]。樊俊等[19]通过对烟草青枯病发病土壤理化性状及细菌群落结构分析得出,土壤pH 值和速效磷含量是影响烟草青枯病发病的关键因子,且随着青枯病病情指数的提高,土壤pH 值、交换性钙、有效锰含量和通气孔隙度呈显著降低的趋势,土壤含水率和毛管持水量呈明显增加趋势。通过烟田pH 的变化预测烟草青枯病的发生时间及发生状况可在实际生产中有效地发挥作用[20]。申云鑫等[21]通过对保山烟草青枯病病株根际土壤细菌种群多样性分析得出,烟草青枯病的发病程度与烟株根际细菌种群丰度变化有关,健康植株根际鞘脂单胞菌科、苯基杆菌属、假诺卡氏菌科细菌群较富集,可通过调控土壤微生物群落结构来实现作物根茎类病害持续有效绿色防控。
土传病害发生区域中存在发病较轻或不发病的地块,称为抑病型土壤[22-23]。烟草抑病型土壤中存在多种青枯菌的拮抗菌,可以显著降低青枯菌的丰富度,从而减少青枯病的爆发。因此,在土传病害的生物防治中,通过分析抑病型土壤中优势微生物的种类,筛选并应用抑病型土壤中的拮抗菌,既可达到防治土传病害的目的,也可实现土壤资源的合理利用。
诱导抗性是通过增强植物抗逆性与抗病潜力,使植物对病原菌产生持续、广谱抗性,是当前有效的植物抗病策略[24]。为探究类黄酮诱导烟草抗青枯病的生理机制,余峰等[25]研究得出,浓度1 mmol/L 橙皮素可显著提高烟草对青枯病的抗性。同样,用槲皮素、芦丁通过灌根和喷雾不仅可诱导提高烟草青枯病的田间防效,还可促进烟草团棵期根系的生长[26]。用黄腐酸通过喷雾可有效降低青枯病的发病率和病情指数,达到对烟草青枯病的防控效果,且浓度为10 mmol/L 时防效最高[27]。韦学平等[28]用20 种诱抗剂及其不同组合开展青枯病抗性测定,结果表明所选诱抗剂对烟草青枯病均有一定的抑制作用,其中以噻菌铜、多肽保、绿色木霉菌、青枯立克、奇农素、氨基酸酶和乙蒜素的作用较好,使用后,烟草青枯病病情指数明显下降,2 年的大田试验结果表明,诱抗剂不同组合对诱导烟草提高抗病性具有较好的效果,可作为烟区防治烟草青枯病的新方法。
合理的田间管理与农艺措施可有效减少田间青枯病的发生。烟草是典型的连作不耐受作物,长期连作不仅使烟田土壤质量下降,还会降低土壤细菌的多样性,破坏土壤的生态系统,诱发青枯病大面积爆发。采用烟草和玉米轮作、烟草与万寿菊间作不仅可丰富烟草根际土壤群落,还可降低烟草青枯病的发病率和病情指数[29-30]。稻草秸秆和黑麦草还田等措施能降低青枯病发病率[29]。冬翻晒白等栽培措施可通过改变土壤理化性质来提高烟株青枯病抗性[16]。大蒜根系分泌物浓度为1 g/mL 时,对烟草青枯病菌抑制效果(53.67%)最好,这为采用大蒜与烟草间作套种方式防治烟草青枯病提供了理论依据[31]。
烟草田块可综合应用石灰调酸、合理增施磷肥、施用农家肥和生物有机肥、灌施生防菌剂等措施,提高土壤酸碱度,改善土壤微生物群落结构,防控烟草青枯病的发生[32]。适当减氮15%并配施生物有机肥能有效改善土壤质量,提高烟叶产量和质量,降低烟草青枯病的发生[33]。生石灰、草木灰、白云石粉对烟草青枯病的防效可达47%,其中以生石灰的改良效果最好[20]。土壤中施一定量的生物炭对青枯菌有抑制作用,能吸附青枯菌、减弱其运动并抑制青枯菌的生长,从而降低青枯菌的侵染能力[34]。以青枯菌的拮抗菌种荧光假单胞菌为微生物菌剂的活性成分,在烟草移栽时窝施菌肥或灌根菌液,均对烟草青枯病具有一定的防效作用[35]。
植物根际促生菌是一类对病原菌具有拮抗作用,可诱导植物系统抗性的微生物,已成为生物防治的重要资源[36]。贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)作为芽胞杆菌的一个新种备受关注,该菌具有广谱抑菌活性,被广泛应用于植物病害的生物防治[37]。从发病烟区的健康烟株根际土壤中获得的GZYCT-4 和GZYCT-9 两个贝莱斯芽孢杆菌对烟草青枯病菌具有较好拮抗作用,能有效防控烟草青枯病,降低发病程度,且GZYCT-4 对红花大金元根系分泌物及其含有的草酸有较强的趋化反应,而GZYCT-9 则对K326 根系分泌物及其含有的柠檬酸有较好的趋化反应[38]。周向平等[39]从发病较重烟区的健康烟株根系中分离获得对青枯病菌具有较强抑菌活性的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)Xe01,通过温室盆栽和小区试验,发现该菌对烟草青枯病的防治效果分别达56.32%和61.46%;用前期获得的植物根际促生菌贝莱斯芽胞杆菌CBMB205 显著降低了烟草青枯病发病率和病情指数,在温室盆栽和大田小区试验中的相对防效优于化学药剂溴菌·壬菌铜[36,39]。水稻秸秆生物炭能增强贝莱斯芽孢杆菌B4-7 对烟草青枯病的防治效果,菌株B4-7联合5%水稻秸秆生物炭是烟草青枯病综合防控的一种有效措施,具有较大的应用前景,值得进一步推广和应用[40]。
濮永瑜等[41]从发病烟株根际土壤中分离得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解淀粉芽孢杆菌,在盆栽试验中对烟草青枯病的防效分别为69.54%和72.49%。为提高生防菌在酸性土壤中对烟草青枯病的生防效果,赵倩等[42]从烟草根际土壤中筛选出嗜酸性枯草芽胞杆菌,该菌株在pH 5.5 条件下对青枯病的防效为76.99%,且对烟草生长具有促进作用。林志坚等[43]从烟草根际土壤中分离获得裂解性噬菌体RPZH6,采用室内盆栽法测定接种后21 d,噬菌体RPZH6 对烟草青枯病的防治效果为60.98%,接种后35 d,防治效果为53.85%,显著高于化学药剂氢氧化铜处理。
及时使用化学药剂能够降低田间青枯菌的数量,减少损失,还可以清除田间大部分病原微生物。牟文君等[44]测定了烟草青枯菌对氟啶胺、双苯菌胺、噻霉酮、链霉素和春雷霉素等杀菌剂的敏感性,结果表明氟啶胺、双苯菌胺可有效抑制青枯菌生长,且抑菌效果优于链霉素等药剂。王垚等[45]采用滤纸片法和田间试验的方法筛选出四霉素、中生菌素和噻霉酮对青枯菌抑制作用最强,且四霉素与噻霉酮5∶1、四霉素与中生菌素4∶1 对青枯病菌均有较好的增效作用,防治效果均高于单剂防效。
化学杀菌剂和生防菌联用可协同防控烟草青枯病。冯永新等[46]研究表明,短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)与化学杀细菌剂具有协同防治烟草青枯病的作用;为研究化学杀菌剂与噬菌体联合防治烟草青枯病的可行性,崔晓东等[47]调查了3个青枯菌噬菌体在7 种细菌杀菌剂和无致病力青枯菌中的存活情况,研究结果表明,生产上可将噻唑锌、中生菌素、辛菌胺醋酸盐、春雷霉素、喹啉铜等药剂与噬菌体P1556-2 混合使用,噻唑锌与P7-1 混用,喹啉铜与P1556-1 混用,以扩大青枯病防治药剂的选择范围和提高防治效果,而氢氧化铜与王铜制剂对噬菌体有明显的抑制作用,不适宜与噬菌体混合使用。
烟草青枯病是典型的维管束土传病害,具有寄主范围广、地理分布复杂,致病性和生理特征多样性等特点,造成防治困难。环境因子对烟草青枯病的发生以及流行有很大的影响,高温高湿的环境以及酸化程度较高的土壤条件均有利于青枯病的发生。目前世界范围内对烟草青枯病的防治无特效化学药剂,青枯病常年发生的地区一般采用抗病性品种无菌育苗,同时结合深冬翻耕、提前移栽、水旱轮作、深挖沟高起垄和土壤调酸等农事操作,在发病之前使用药剂保护或防治病害的发生等综合措施,来降低青枯病的发病率,减少其危害[48]。因此,青枯病的防治不能局限于化学药剂的单独使用,应该结合其它措施来综合防治,才能保证防效最大化。