夏善勇，牛志敏，李慶全，張麗娟，盛萬民

（黑龍江省馬鈴薯生物學與品質(zhì)改良重點實驗室·黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所 哈爾濱 150086）

馬鈴薯（L.）不僅能夠為人體提供必需的碳水化合物、纖維素、礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，而且在保障我國糧食安全戰(zhàn)略部署、精準扶貧、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式中具有重要作用。近年來，隨著國家馬鈴薯主糧化的推進，我國馬鈴薯種植規(guī)模和范圍逐年遞增，倒茬輪作年限縮短甚至難以實現(xiàn)。常年連作使土壤中微生物結構發(fā)生定向變化，病菌積累，土傳病害發(fā)生嚴重。由諸多植物病原鏈霉菌（spp）所引起的馬鈴薯瘡痂病是主要土傳病害之一，不僅嚴重威脅著商品薯的外觀，還導致馬鈴薯塊莖淀粉含量降低，小薯比例增加，影響馬鈴薯的加工品質(zhì)，降低其市場競爭力。我國馬鈴薯瘡痂病年發(fā)病面積在40 萬hm以上，平均病株率在30%左右，并有逐年加重的趨勢。該病害最早于1890 年在美國康涅狄格州被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已成為世界范圍內(nèi)影響馬鈴薯品質(zhì)的重要病害之一，廣泛分布于世界各地，如美國、加拿大、德國和中國等近30 個國家。近年來，隨著市場對馬鈴薯品質(zhì)需求的不斷增加，該病引起了人們的廣泛關注。

1 馬鈴薯瘡痂病癥狀、發(fā)病規(guī)律和危害

1.1 馬鈴薯瘡痂病癥狀

瘡痂病病原菌可在病薯、植株病殘體及土壤中越冬，成為次年的侵染源，主要侵染馬鈴薯塊莖和匍匐莖，地上植株無明顯癥狀。發(fā)病初期薯塊表面形成淺褐色小斑點，隨著侵染時間的延長，侵染點周圍組織木栓化，塊莖表面變粗糙，后期斑點擴大形成圓形或不規(guī)則大斑塊，病斑多分散。主要分為凸起病斑（raised scab lesions，見圖1-A）、凹陷型病斑（pitted scab，見圖1-B）和扁平病斑（superficial scab lesions，見圖1-C）。凸起病斑形成1～2 mm 凸起，凹陷病斑可深入皮層以下，有時病斑深度可達7 mm。瘡痂病的癥狀表現(xiàn)不同主要是由馬鈴薯的基因型、土壤溫濕度、病原菌類型和密度及侵染時期等因素決定。

圖1 馬鈴薯瘡痂病病斑類型

1.2 馬鈴薯瘡痂病發(fā)病規(guī)律及危害

瘡痂鏈霉菌能產(chǎn)生孢子并依靠孢子進行擴散、感染寄主，且病原體可在土壤或植物殘體中存活長達10 年，主要通過種薯或土壤傳播，也可通過雨水、灌溉水以及附著在農(nóng)機設備上的殘留土壤傳播，帶病種薯的地區(qū)間調(diào)運是導致病害遠距離傳播的主要因素。溫度、濕度、土壤酸堿性及有機質(zhì)含量是影響病害發(fā)生程度最重要的外界環(huán)境因素。土壤溫度20～22 ℃條件下瘡痂病最易發(fā)生；相對濕度小于60%有利于病原菌入侵；pH 值在6.0～7.5 容易發(fā)病；砂壤土質(zhì)、土壤中錳元素含量低以及連作重茬均有利于病害的發(fā)生。馬鈴薯發(fā)病程度與塊莖發(fā)育時期密切相關，病原菌僅能在塊莖膨大初期，從皮孔或傷口侵入，而生長后期薯塊表皮已經(jīng)發(fā)生木栓化，病原菌便不能再侵染。馬鈴薯瘡痂病鏈霉菌廣泛分布于馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，除危害馬鈴薯外，還能引起胡蘿卜（L.）、蘿卜（L.）、甜菜（L.）等其他作物發(fā)生瘡痂癥狀。

2 馬鈴薯瘡痂致病鏈霉菌的鑒定

2.1 馬鈴薯瘡痂病病原菌的生物學鑒定

形態(tài)學鑒定是將分離得到的病原菌接種于高氏I 號培養(yǎng)基，通過觀察孢子絲顏色、有無色素產(chǎn)生、孢子鏈形態(tài)等性狀指標進行鑒定；對菌株生理生化鑒定主要包括碳源利用的測定、氮源利用的測定、黑色素的產(chǎn)生測定、HS 的產(chǎn)生和pH 值敏感性測定等10 項內(nèi)容。在生理生化鑒定中，瘡痂病菌產(chǎn)生黑色素的能力愈來愈被重視，已將是否在酪氨酸瓊脂和蛋白胨培養(yǎng)基上產(chǎn)生黑色素作為鑒定的重要指標。對于一些形態(tài)學特征比較少的鏈霉菌，生理生化測試項目越來越多：包括測試菌株對0.1%的苯酚（phenol）、0.5μg·mL結晶紫（crystal violet）的敏感性；對20 μg·mL鏈霉素（streptomycin）、10 IU·mL青霉素（penicillin）等抗生素及其他藥物的抗性等。

2.2 馬鈴薯瘡痂病病原菌的分子鑒定

隨著分子生物學的發(fā)展，分子鑒定已經(jīng)成為分類學的重要方法。該方法主要依據(jù)不同菌株間分子遺傳特征的差異進行區(qū)分。隨著核酸數(shù)據(jù)庫中細菌16S rRNA 序列的數(shù)據(jù)信息日益完善以及核酸測序技術的發(fā)展，16S rRNA 基因的序列分析方法已經(jīng)成為放線菌分類鑒定中最具權威性和準確性的方法之一。但由于菌株同屬之間的相似性較高，有些菌株單純利用16S rRNA 序列無法區(qū)分開，往往還需要進行特異性片段ITS（internal transcribed spacer，轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)）的鑒定，這里所用的限制性片段為16S～23S rDNA-ITS 序列。

利用的ITS 序列具有特異性酶切位點，而的ITS 序列不具有酶切位點的原理，通過擴增病原菌的ITS 序列并進行99I 酶切試驗即可將兩種菌區(qū)分開，的序列經(jīng)過酶切后的ITS 序列分為399 bp 和219 bp 兩個條帶，而的ITS 不具有酶切位點，只有一個條帶。

3 馬鈴薯瘡痂病病原菌種類及分布

3.1 馬鈴薯瘡痂病病原菌種類

馬鈴薯瘡痂病病原菌為放線菌目（Actinomycetales）、鏈霉菌科（Streptomycetaceae）、鏈霉菌屬（）的一些種，即馬鈴薯瘡痂鏈霉菌。馬鈴薯瘡痂病致病菌由多種鏈霉菌組成，截至2018年已發(fā)現(xiàn)瘡痂病病原菌35 種，主要有、、、、、、、、、、、、等多種鏈霉菌，并且不斷有新的致病種被發(fā)現(xiàn)。不同病原菌致病力及引起的癥狀不同，、和被認為是引起馬鈴薯瘡痂病最普遍的病原菌，其中可導致塊莖形成凸起和凹陷的病斑，可導致塊莖形成平狀和凹陷的病斑，可引起凸起狀的病斑。

3.2 馬鈴薯瘡痂病病原菌分布

目前，馬鈴薯瘡痂病在世界范圍廣泛分布，明確不同地區(qū)病原菌構成及優(yōu)勢菌株對瘡痂病的研究與防治至關重要。美國已報道的瘡痂病菌有、、和等，法國曾報道的病原菌有、、和等，日本報道的有和等。我國科研人員也對我國各馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)瘡痂病病原菌進行了分類鑒定并確定了各地區(qū)的優(yōu)勢菌種。2010 年張萌等對我國8 個?。ㄗ灾螀^(qū)）的30 株馬鈴薯瘡痂病菌進行了生物學特性結合分子遺傳特征多相分類鑒定。結果表明，我國馬鈴薯瘡痂病菌的組成具有明顯的多樣性，其中，和等種群為新發(fā)現(xiàn)的馬鈴薯瘡痂病病原菌（表1）；2018 年楊夢平等為明確云南省馬鈴薯瘡痂病病原菌的種類及其生物學特征，通過形態(tài)學、生理生化指標、致病性測定及16S rDNA 序列分析，對云南省13 個馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的67 株致病菌進行了鑒定。結果顯示，引起云南地區(qū)馬鈴薯瘡痂病的病原為10 種鏈霉菌，其中和為優(yōu)勢種群，、和為國內(nèi)首次報道的病原菌。

表1 我國已報道的馬鈴薯瘡痂病致病菌種類及其分布

根據(jù)我國已報道的馬鈴薯瘡痂病致病菌種類及其分布情況，說明不同菌株在我國各?。ㄗ灾螀^(qū)）之間的分布規(guī)律性較差，地域特點不明顯，病害的防治工作存在一定難度。

4 綜合防控手段

馬鈴薯瘡痂病病原菌具有組成多樣性的特點，是極難防治的世界級土傳病害，具有隱蔽性、傳染性，甚至具有爆發(fā)性和毀滅性。目前，國內(nèi)外報道了多種防治方法，主要有農(nóng)藝措施防治、化學防治、抗病品種的選育、生物防治及誘導植株抗性等。

4.1 農(nóng)藝措施

農(nóng)藝措施是防治馬鈴薯瘡痂病的傳統(tǒng)方法。及時灌溉是防治馬鈴薯瘡痂病的傳統(tǒng)手段，保持土壤水分處于或接近大田的持水能力對減少瘡痂癥狀的形成有一定效果。Johansen 等研究發(fā)現(xiàn)在馬鈴薯塊莖形成早期灌溉可降低發(fā)病率。作物輪作也常被作為一種防治瘡痂病的策略，將馬鈴薯與玉米、水稻、小麥等禾本科作物進行輪作，能夠減少瘡痂病菌在土壤中的數(shù)量，同時有利于土壤肥力的恢復和提高。降低土壤的pH 值可抑制致病菌的生長繁殖，劉凌云等利用磷酸溶液對馬鈴薯種薯生產(chǎn)所用基質(zhì)進行處理，當pH 值為6.0 時，原種瘡痂病感病率和病情指數(shù)最低。

4.2 化學防治

化學藥劑防治是生產(chǎn)上常用的一種防治方法，早在1976 年就有關于使用化學藥劑五氯硝基苯可以抑制瘡痂病的報道。目前，我國尚無正式登記針對瘡痂病的防治藥劑，但科研人員經(jīng)過多年的試驗研究發(fā)現(xiàn)多種化學藥劑對瘡痂病的防治有一定效果。李青青等試驗顯示，53.8%可殺得2000 干懸浮劑600 倍液澆灌栽培基質(zhì)的防效為51.37%，病薯率、病情指數(shù)較對照明顯下降。李淑敏等采用藥劑浸種或溝噴帶病種薯兩種方法對10 種化學藥劑進行馬鈴薯瘡痂病田間藥劑試驗。結果表明，各藥劑對馬鈴薯出苗均無藥害并有不同程度的防治效果，其中，33.5%喹啉銅懸浮劑200 倍液浸種防效最好，20%噻唑鋅懸浮劑500 倍液溝噴的效果最好，防效為70.12%；張笑宇等采用紙碟法比較12 種殺菌劑對馬鈴薯瘡痂病菌的抑制效果。試驗結果表明，25%比佳可濕性粉劑700 倍液的防治效果最好，能使病原菌孢子變形，抑菌圈直徑達12.16 mm?；瘜W農(nóng)藥的施用雖然在一定時期內(nèi)對該病害的防治起到一定作用，但大量化學藥劑的使用不僅帶來食品安全問題，還會破壞環(huán)境，導致土壤微生態(tài)失衡和病菌的抗藥性逐漸增強。

4.3 選育抗病品種

選育抗病品種是防治馬鈴薯瘡痂病最經(jīng)濟、有效的途徑，但目前尚未鑒定出對瘡痂病免疫的馬鈴薯品種。外國學者在有關馬鈴薯抗病種質(zhì)資源篩選方面的研究相對較早。近年來，我國也逐步開展了有關抗瘡痂病馬鈴薯種質(zhì)資源篩選的試驗。趙艷群等對榆林地區(qū)12 個栽培品種進行了馬鈴薯瘡痂病抗性試驗，沒有發(fā)現(xiàn)對瘡痂病免疫或高抗的品種。其中，榆薯3 號和黑金剛表現(xiàn)中抗，病情指數(shù)分別為5.19 和6.36。朱展鵬等通過田間試驗對華薯系列品種進行抗病鑒定，結果表明，華薯5號和華薯11 號對瘡痂病具有較好的抗性。王騰等對12 份材料進行田間抗性鑒定，篩選結果表明，克新19 號與克新28 號對瘡痂病的抗性較高；何虎翼等通過田間自然病圃對36 份馬鈴薯品種（系）資源進行鑒定，篩選出D825 和D731 兩個高抗瘡痂病品系；張春雨通過盆栽接菌試驗對118 份馬鈴薯種質(zhì)資源進行了瘡痂病抗性鑒定，得到ND17-12-12、ND17-4-7 和11-1-38 等7 份四倍體和1 份二倍體高抗種質(zhì)資源。不同馬鈴薯品種間瘡痂病抗性存在明顯差異，明確品種（系）對瘡痂病的抗性，無論是對抗性資源的有效利用，還是品種的合理布局都尤為重要。截至目前，培育高水平抗性的馬鈴薯品種存在多個難點，如馬鈴薯瘡痂病病原體的多樣性及篩選出的抗性品種利用率不高等。

4.4 生物防治

生物防治是一種環(huán)境友好型的病害防治方法，是未來防治馬鈴薯瘡痂病的主要方法。李麗艷等采用室內(nèi)平皿拮抗及田間防效應用試驗對按照75 L · hm熒 光 假 單 孢 菌（）+37.5 L·hm解淀粉芽孢桿菌（）菌株發(fā)酵液進行防效測試。試驗結果表明，抑菌圈直徑為28 mm，田間防效達91.7%；徐雪亮等采用土壤澆灌方式對5 種生物藥劑防治馬鈴薯瘡痂病效果進行田間試驗，結果表明，對枯草芽孢桿菌（）的防效為86.6%。周洋子等從供選的5 株生防芽孢桿菌中篩選出1 株萎縮芽孢桿菌（），其對馬鈴薯瘡痂病的拮抗效果最明顯，能產(chǎn)生多種抗菌脂肽，抑菌圈直徑達20 mm，抑菌率高達44.4%。李玉聰?shù)葟纳綎|省高密市馬鈴薯種植地采集的土壤中分離得到1 株具有較強拮抗作用的菌種，鑒定為甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌（）。平板對峙生長法試驗結果表明，其抑菌圈直徑達20.74 mm，溫室盆栽試驗防治效果為48.66%。雖然生物防治在植物病害的防控中取得了一定的進展，但整體而言，篩選有效生防菌株的方法仍不夠完善。目前生防菌的篩選主要是在實驗室進行的，即只能通過拮抗、重寄生和捕食等特性來篩選，這就使許多通過其他作用方式起作用的菌株不能被篩選，另外利用生物防治還存在防治對象范圍較窄、效果不穩(wěn)定、易受環(huán)境條件影響等缺陷。

4.5 誘導植株抗性防治

能激發(fā)作物產(chǎn)生誘導抗病性反應的物質(zhì)稱為植物病害誘抗劑。張鉉哲等對田間馬鈴薯植株進行葉面噴施試驗，測定了β-氨基丁酸（BABA）、草酸（OA）和茉莉酸甲酯（MJ）等5 種抗病誘導劑對馬鈴薯瘡痂病的防治效果。結果表明，質(zhì)量濃度為50 μg·mLMJ防治效果最佳，防效達43.6%；楊鑫等在馬鈴薯塊莖形成初期，葉面噴施800 倍的香菇多糖（LNT）稀釋液，結果表明，馬鈴薯葉片葉綠素含量、防御性酶活性、產(chǎn)量和塊莖營養(yǎng)品質(zhì)均有不同程度的提高，且丙二醛的含量顯著降低，對瘡痂病的相對防效達79.98%；王宏虬等用5 種誘抗劑葉面噴施定植后的植株，試驗發(fā)現(xiàn)水楊酸（SA）在噴施濃度為1.00 mmol·L時，對瘡痂病的相對防效高達67.6%；龔秀會等試驗證明，經(jīng)濃度為1.00 mmol·L的苯并噻二唑（BTH）葉面處理的馬鈴薯瘡痂病發(fā)病率和病情指數(shù)均低于對照?？共≌T導劑來源于生物體，是小分子有機化合物，其用量微小、施用方式簡單、成本低廉，且不會帶來環(huán)境污染。近年來發(fā)展迅速，其在病害防治方面極具應用潛力。盡管有些物質(zhì)可以誘導植物抗病性，但誘抗劑的選擇大多還只停留在試驗階段，實際應用仍比較困難。目前對于誘抗劑還沒有完善的評價體系和篩選技術，再加上誘抗劑的濃度對病害的防控效果影響較大，若控制不好，可能不起作用，或者產(chǎn)生藥害。因此，從實際應用的角度講，誘抗劑的研制和合理應用成為亟待解決的問題。

5 展 望

馬鈴薯瘡痂病已成為制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要病害。目前，對馬鈴薯瘡痂病的研究多集中在研究其發(fā)病規(guī)律、病原菌分離鑒定和防治方法等方面。未來，應在以下方面展開研究：第一，在不同地區(qū)持續(xù)開展馬鈴薯瘡痂鏈霉菌的監(jiān)測，明確各地區(qū)致病優(yōu)勢菌株，及時采取防治措施；第二，我國馬鈴薯瘡痂病抗性資源嚴重匱乏，各地區(qū)應加大對現(xiàn)有品種（系）和野生資源的瘡痂病抗性篩選工作，為抗瘡痂病育種奠定基礎；第三，創(chuàng)新拮抗生物菌株和誘抗劑的篩選方法，使更多的生防菌和誘抗劑能夠被開發(fā)利用；第四，充分利用生物工程技術，將分子育種與常規(guī)育種相結合，快速有效地培育出高抗甚至免疫品種；第五，研究馬鈴薯瘡痂病菌的致病性及其致病毒素合成相關基因，可為研究病原菌的致病機制和病原菌遺傳多樣性奠定基礎。