趙 輝,王喜英,劉國(guó)權(quán),譚智勇
(1. 銅仁學(xué)院,貴州 銅仁 564300;2. 貴州省煙草公司思南縣分公司,貴州 銅仁 565100)
煙草黑脛病(tobacco black shank)又稱為煙草疫 病、黑稈瘋、黑根和烏頭病,于1896 年在印度尼西亞 爪哇被發(fā)現(xiàn)并命名,隨后在全世界范圍內(nèi)迅速蔓延[1]。1950 年,煙草黑脛病首次在我國(guó)黃淮煙區(qū)被發(fā)現(xiàn),隨后逐步擴(kuò)展到其他煙區(qū)[2]。目前,由于植煙面積逐年降低、煙草企業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉的需求增加,加上種煙區(qū)主要集中到云貴川等山區(qū),導(dǎo)致煙草連作年限和品種過(guò)度集中,引起煙草黑脛病發(fā)病率較高,嚴(yán)重影響了煙葉的產(chǎn)質(zhì)量,不利于我國(guó)煙草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。煙草黑脛病是由寄生疫霉煙草致病變種引起的土傳性病害,可在土壤中存活數(shù)年并具有累積效應(yīng),可侵染煙株各生長(zhǎng)階段,已成為煙草最頑固的病害之一[4]。
鑒于煙草黑脛病對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要影響,如何對(duì)該病害進(jìn)行有效防治已經(jīng)成為許多學(xué)者和植煙人員關(guān)注的焦點(diǎn)。目前,許多科研人員已對(duì)煙草黑脛病的癥狀、機(jī)理、發(fā)生因素和防治方法等進(jìn)行了大量研 究[5-6],為該病害的防控起到了積極作用。為此,筆者對(duì)煙草黑脛病的發(fā)生因素和防治方法進(jìn)行了綜述,特別是對(duì)近幾年出現(xiàn)的生物防治技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)分析,以期為該病害的有效防治提供科學(xué)依據(jù)。
煙草黑脛病致病病原菌為煙草疫霉,該病原菌為真菌,屬于腐霉科疫霉屬,主要侵染煙草和茄子等茄科植物。煙草疫霉菌產(chǎn)生的卵孢子和厚垣孢子在適宜的環(huán)境條件下會(huì)形成孢子囊,孢子囊通過(guò)釋放出游動(dòng)孢子去侵染植物[7]。游動(dòng)孢子可通過(guò)2 種方式侵入煙株。一是直接侵染,游動(dòng)孢子在土壤弱電流的吸引下,依靠自身的鞭毛移動(dòng)到植物根系表面,其中根冠和傷口處較多;二是在水分適宜條件下,游動(dòng)孢子3 h 內(nèi)即可萌發(fā)并突破植物表皮,新長(zhǎng)出的菌絲進(jìn)入到植物細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間隙,并逐漸向植物其他部位蔓延;在水分較少的條件下,孢子囊直接萌發(fā)形成芽管并侵入到煙株[8]。
煙株在感染病菌后可產(chǎn)生分解寄生細(xì)胞的“毒素”,該毒素?zé)岱€(wěn)定性強(qiáng),不易揮發(fā),能被碳吸附[9]。該毒素主要為多元半乳糖醛酶,該酶通過(guò)分解煙株組織內(nèi)的中膠層和導(dǎo)管壁,產(chǎn)生能夠阻塞根部水分上升的果膠碎塊,最終導(dǎo)致煙株因缺水而發(fā)生萎焉[8]。
煙草黑脛病在苗期和煙株大田生長(zhǎng)期均會(huì)發(fā)病。苗期主要在晚苗床發(fā)病,始于煙苗莖基部,呈現(xiàn)出污黑色病斑,并逐漸蔓延至幼莖,最終導(dǎo)致煙苗死亡[10]。大田煙株發(fā)病于莖基部,并圍繞全頸向煙株上部蔓延,導(dǎo)致煙葉由下到上依次變黃,稱為黑脛;當(dāng)病原菌進(jìn)入到煙株髓部,通過(guò)阻礙煙株水分和養(yǎng)分運(yùn)輸,葉片由下到上逐漸變黃,大雨后若遇到高溫和烈日天氣,將導(dǎo)致煙株葉片發(fā)生萎焉,并逐步發(fā)黃和枯死,稱為“穿大褂”;煙株莖部發(fā)病后期,切開(kāi)莖稈,發(fā)現(xiàn)髓部呈現(xiàn)黑褐色,并干縮呈“碟片狀”;在多雨和濕度大的條件下,黑脛病斑初期無(wú)明顯邊緣,呈水漬狀為暗綠色,隨后快速擴(kuò)增為中央呈黑褐色,病斑形如“膏藥狀”,被煙農(nóng)稱為稱為“黑膏藥”;當(dāng)煙株中部葉片發(fā)病后,病斑由主脈和葉基擴(kuò)展到莖部,最終導(dǎo)致莖中部表現(xiàn)出黑褐色腐爛,稱為“腰爛病”[11]。
煙草黑脛病為土傳病害,可在土壤和煙株殘?bào)w中存活2~3 a 以上,當(dāng)煙草連年種植時(shí),煙株為病原物的積累提供適宜載體,加重了黑脛病蔓延。長(zhǎng)期連作煙田土壤理化質(zhì)量逐漸退化,微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,特別是土壤真菌/細(xì)菌比值增加,微生態(tài)失衡,加重土壤病害的發(fā)生[12]。在pH值<4.4的強(qiáng)酸條件下,煙草黑脛病的發(fā)病率會(huì)降低。張笑宇等[13]研究表明,隨著連作年限增加,土壤黑脛病發(fā)病率上升,連作年限與發(fā)病率呈正比。不同品種煙株具有不同的抗病基因,能夠克服不同的致病生理小種。病原菌專化性越強(qiáng)則寄主的抗病性越強(qiáng),并且病原菌的生理小種越多,寄主的抗原也就越多。
溫濕度與煙草黑脛病之間關(guān)系密切,在氣溫為28~30 ℃時(shí),黑脛病發(fā)病較快,當(dāng)氣溫低于20 ℃時(shí)較少發(fā)病[14]。王革等[15]研究表明,低溫有利于菌絲體和厚垣孢子的存活;其中4℃的存活量比25℃時(shí)增加了25%左右。在高濕條件下也有利于該病害的發(fā)生。土壤濕度也是煙草黑脛病傳播的主要途徑,因?yàn)殒咦佑蝿?dòng)需要以水分為媒介進(jìn)行侵染傳播。屈霞等[16]研究也表明,雨后3~5 d 濕度在80%以上的煙田,黑脛病發(fā)病率達(dá)到高峰。
根結(jié)線蟲(chóng)造成的傷口有利于真菌的侵入,被根結(jié)線蟲(chóng)感染的植物根部易受病原真菌的侵染[14-15]。煙草黑脛病的發(fā)生不依賴于根結(jié)線蟲(chóng)的侵染,但其存在會(huì)加重?zé)煵莺诿劜〉陌l(fā)生,凡是前期煙草根結(jié)線蟲(chóng)發(fā)病率高的田塊,后期煙草黑脛病流行廣且危害重[16]。
烤煙連作產(chǎn)質(zhì)量降低,導(dǎo)致煙草疫霉菌在土壤積累,提高黑脛病發(fā)病率??緹煂?shí)行輪作或者間作被認(rèn)為是一種比較好的農(nóng)業(yè)防治措施。釧有聰?shù)萚17]研究表明,烤煙和大蒜輪作可降低黑脛病發(fā)病率,提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量。薛超群等[18]研究也表明,烤煙與大蒜、黑燕麥、花生間作均可降低煙草黑脛病發(fā)病率,其中與大蒜間作效果最佳。布云虹等[19]研究發(fā)現(xiàn),烤煙間作紅薯、大麥和芹菜均可降低煙草黑脛病發(fā)病率。由以上研究結(jié)果可知,烤煙輪作或間作在一定程度上均可減低黑脛病病情指數(shù)。
在烤煙黑脛病防治工作中,還應(yīng)做好田間管理。在預(yù)防黑脛病時(shí),前期要做好漂浮盤(pán)的消毒,煙苗的病蟲(chóng)害管理,培育健壯苗,杜絕病株移栽到大田。在煙株栽培中,杜絕平地栽煙,做到地膜覆蓋高起壟,井窖式小苗栽培,及時(shí)查苗補(bǔ)缺。李勇等[20]研究表明,烤煙采用膜下小苗栽種可降低煙草黑脛病發(fā)病指數(shù)。在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中,及時(shí)中耕除草、高培土,并做好田間排水,減少雨水與煙株基部接觸,降低黑脛病發(fā)病率。發(fā)病煙株在晴天及時(shí)拔除并帶出煙田集中處理,減少感染源[21]。移栽是煙草栽培管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。曾琛等[22]研究發(fā)現(xiàn),煙苗移栽期如果提前10 d 左右,可明顯降低煙草黑脛病發(fā)病率,推遲移栽期會(huì)加重黑脛病的發(fā)生,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)病程度增加。
鑒于煙草抗病品種在黑脛病防治中的安全性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn),是一種有效的防治措施。當(dāng)前,我國(guó)育種工作者已經(jīng)選育出多個(gè)煙草抗黑脛病品種。黃成江等[23]研究表明,云煙311、云煙317 和K596 為高抗品種,K326 和吉永一號(hào)為中抗品種。李梅云等[24]研究表明,K326 為高抗品種,烏江1 號(hào)和筑波1 號(hào)等為中抗品種。于海芹等[25]通過(guò)對(duì)55 個(gè)烤煙種質(zhì)資源開(kāi)展抗黑脛病田間試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不同品種間抗病能力差異顯著。由于立地條件的差異性,因此在不同的種植區(qū)域需因地制宜地選擇抗病品種。
化學(xué)方法基于高效和便捷等特點(diǎn),已成為煙農(nóng)黑脛病防治的首選方法?;瘜W(xué)藥劑可分為內(nèi)吸性、保護(hù)性、內(nèi)吸性和保護(hù)性混合幾種類型。內(nèi)吸性藥劑被煙株吸收后,直接在煙株維管束的導(dǎo)管和細(xì)胞間隙內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移,具有較好的防治效果。當(dāng)前使用較多的內(nèi)吸性藥劑主要有甲霜靈、烯酰嗎啉、惡唑菌酮、惡霜靈等。舒正義等[26]通過(guò)開(kāi)展甲霜銅對(duì)煙草黑脛病的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)施用43%甲霜銅800 倍液防治效果可達(dá)80%~90%。Kang[27]研究也發(fā)現(xiàn)甲霜靈對(duì)煙草黑脛病防治效果顯著。保護(hù)性藥劑主要通過(guò)抑制黑脛病菌孢子囊釋放游動(dòng)孢子及萌發(fā),可針對(duì)黑脛病多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行防治。鑒于該藥劑不能在煙株體內(nèi)進(jìn)行移動(dòng),因此對(duì)未與藥劑接觸的部位無(wú)防治效果。目前,煙農(nóng)施用的保護(hù)性藥劑主要有代森錳鋅、代森鋅和丙森鋅等。該藥劑雖然不易產(chǎn)生抗藥性,但用藥量大、效果不顯著,并且容易對(duì)土壤環(huán)境造成污染。由于內(nèi)吸性和保護(hù)性藥劑本身具備的優(yōu)缺點(diǎn),因此2 種藥劑混合施用效果較好,既可增強(qiáng)藥效又可延緩抗藥時(shí)間。目前,甲霜靈和代森錳鋅的混合藥劑甲霜靈錳鋅被廣泛應(yīng)用于煙草黑脛病防治,既可被煙株吸收,又可在煙株體內(nèi)移動(dòng),具有較好的防治效果[28]。沈元戶等[29]通過(guò)開(kāi)展金雷多米爾錳鋅(精甲霜靈和代森錳鋅混合)對(duì)植物黑脛病的試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)金雷多米爾錳鋅對(duì)易感染和未感染的植物組織均有顯著防效。Jaarsveld[30]研究發(fā)現(xiàn)代森錳鋅分別與烯酰嗎啉和惡唑菌酮混合施用對(duì)黑脛病有一定的防治效果。
化學(xué)藥劑雖然對(duì)黑脛病的防治效果快且顯著,但長(zhǎng)期使用易產(chǎn)生抗藥性。Kang[27]研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期(12 a)施用甲霜靈,煙草黑脛病病原菌對(duì)甲霜靈的EC50值上升了100 倍。Shew[31]研究也發(fā)現(xiàn)隨著甲霜靈使用年限逐漸增加,抗藥性逐漸提高。袁宗勝等[32]研究也發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用甲霜靈煙草黑脛病菌產(chǎn)生了耐藥性。鑒于黑脛病菌對(duì)甲霜靈的抗藥性,云南和四川等地不斷加大甲霜靈用藥量,以達(dá)到防治要求[33]。胡燕等[34]研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期施用烯酰嗎啉導(dǎo)致煙草黑脛病防治效果下降,使黑脛病病原菌產(chǎn)生了抗藥性。基于以上分析可知,科學(xué)合理的施用化學(xué)藥劑可延緩煙株黑脛病產(chǎn)生抗藥性,因此化學(xué)藥劑混合施用是重要的防治措施,可有效利用資源。
目前,隨著分子生物技術(shù)的快速發(fā)展,從微生物拮抗角度對(duì)黑脛病防治進(jìn)行了大量研究,并取得了一系列成果。生物防治具有無(wú)毒害無(wú)殘留的特點(diǎn),適合綠色生態(tài)煙葉的發(fā)展方向。微生物通過(guò)產(chǎn)生抗生素,抑制黑脛病菌的生長(zhǎng),并最終導(dǎo)致游動(dòng)孢子和菌絲的消解。芽孢桿菌和假單胞桿菌主要通過(guò)拮抗作用來(lái)抑制黑脛病菌的生長(zhǎng)[35]。黃建等[36]通過(guò)開(kāi)展對(duì)黑脛病的化學(xué)藥劑和生物藥劑對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)寡雄腐霉菌的防治效果顯著高于烯酰嗎啉和精甲霜靈·代森錳鋅。Han 等[37]研究發(fā)現(xiàn),Tpb55 枯草芽孢桿菌的盆栽黑脛病防治效果可達(dá)70.66%。王靜等[38]從土壤篩選出的鏈霉菌F8 對(duì)黑脛病盆栽防治效果可達(dá)70.3%。Cartwright 等[39]研究認(rèn)為,雙核絲核菌NBR 對(duì)煙草黑脛病的防治效果可達(dá)到70%。李祝等[40]研究發(fā)現(xiàn),蠟狀芽孢桿菌1205 對(duì)煙草苗期黑脛病防治效果較好。龍春瑞等[41]研究發(fā)現(xiàn),木霉菌和青霉菌滅活菌絲體復(fù)合物對(duì)煙草黑脛病的防治效果顯著,可明顯提高出苗率。楊珍福等[42]從煙草內(nèi)生細(xì)菌中分離出的銅綠假單胞菌YN201458,對(duì)黑脛病的防治效果可達(dá)76.07%。王革等[43]研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)枝木霉對(duì)煙草黑脛病菌具較強(qiáng)拮抗作用。奚家勤等[44]研究發(fā)現(xiàn),鏈霉菌中的菌株92121對(duì)煙草黑脛病菌的抑制效果最佳。English 等[45]研究發(fā)現(xiàn),農(nóng)田土壤中添加細(xì)菌可顯著降低黑脛病菌侵染率。
3.3.1 植物源殺菌劑 植物源農(nóng)藥也是生物農(nóng)藥的一種,具有低毒害、無(wú)殘留和不易產(chǎn)生抗藥性等特點(diǎn),是一種有很好應(yīng)用前景的新型環(huán)保農(nóng)藥。植物源農(nóng)藥的作用機(jī)理主要是通過(guò)植物活性成分來(lái)抑制黑脛病菌絲的生長(zhǎng)和游動(dòng)孢子的形成。商勝華等[46]通過(guò)開(kāi)展大蒜提取液對(duì)煙草黑脛病防治效果研究,結(jié)果表明濃度大于1.5%的大蒜提取液對(duì)煙草黑脛病菌的抑菌效果顯著。楊蘭等[47]研究也發(fā)現(xiàn)大蒜素對(duì)煙草黑脛病具有一定的防治效果。賴榮泉等[48]研究發(fā)現(xiàn)大蒜提取液和乙醇浸出物混合施用,對(duì)煙草黑脛病的防治效果可達(dá)100%。朱三榮等[49]通過(guò)開(kāi)展煙草黑脛病的植物源防治篩選研究,發(fā)現(xiàn)中藥材(土黃連和黃柏)混合作用對(duì)黑脛病菌絲的抑制效果最佳。盧敏等[50]研究發(fā)現(xiàn)檸檬草精油在640 μg/mL 下對(duì)煙草黑脛病防治效果最好。Bowers 等[51]研究發(fā)現(xiàn)10%丁香油和胡椒芥子油混合液可通過(guò)抑制黑脛病菌厚垣孢子生長(zhǎng)來(lái)防治黑脛病。張立猛等[52]研究發(fā)現(xiàn),玉米根系分泌物濃度為0.90 mg/mL 時(shí)對(duì)黑脛病菌絲、孢子萌發(fā)和游動(dòng)孢子釋放的抑制效果分別達(dá)到55.2%、87.2%和73.8%。
3.3.2 誘導(dǎo)防治 植物誘導(dǎo)抗病性是植物受到外界環(huán)境(物理、化學(xué)和生物)刺激后,產(chǎn)生的一種病害抗性。趙蕾等[53]研究發(fā)現(xiàn),殼聚糖通過(guò)誘導(dǎo)煙株P(guān)PO和PAL 酶活性的增強(qiáng),提高煙株對(duì)黑脛病的抵抗能力。徐后娟等[54]研究發(fā)現(xiàn),PDJ(二氫茉莉酸丙酯)通過(guò)增強(qiáng)煙草相關(guān)病程蛋白的表達(dá)和保護(hù)酶活性,提高煙株黑脛病抗性,減輕煙草黑脛病病害。楊軍等[55]研究發(fā)現(xiàn),在蠅蛆低聚幾丁糖濃度1 mg/mL 處理下,可誘導(dǎo)煙苗產(chǎn)生抗性,對(duì)黑脛病的相對(duì)防效可達(dá)92.21%。劉菲等[56]研究發(fā)現(xiàn),盆栽煙苗經(jīng)過(guò)核黃素處理后,煙苗黑脛病病情指數(shù)顯著下降。沈奕等[57]研究發(fā)現(xiàn),幾丁寡糖在離體條件下雖然對(duì)黑脛病菌絲無(wú)抑制作用,但在盆栽條件下可誘導(dǎo)煙株產(chǎn)生抗性,防效可達(dá)57.81%。
煙草黑脛病的發(fā)病因素較多,僅僅采取單一的防治方法很難達(dá)到預(yù)期目的,因此采取綜合性的方法是煙草黑脛病防治的必然選擇。筆者認(rèn)為,在煙草黑脛病的綜合防治工作中,需要做好以下幾點(diǎn):一是選擇適合的抗病品種,減少大面積種植同一品種;二是建立烤煙輪作或間作制度,有利于減少黑脛病病原和侵染源;三是建立科學(xué)合理的施肥和田間管理措施,為煙株生長(zhǎng)提供良好的生態(tài)環(huán)境條件;四是開(kāi)展化學(xué)藥劑混合防治,探索性開(kāi)展生物防治,增強(qiáng)煙株的抗 性,降低農(nóng)藥對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量和煙田可持續(xù)利用造成的影響。