范 燕,趙雪飛,劉曉光

(唐山市農業(yè)科學研究院，河北唐山 063000)

花生(Linn.)屬薔薇目豆科一年生草本植物,是世界重要的油料和經濟作物。作為一種經濟效益高的大田作物,花生在保障我國居民膳食營養(yǎng)健康、提高農民收入、發(fā)展農業(yè)生態(tài)等方面具有重要現實意義。目前,我國花生播種面積為 465萬 hm,不到世界花生種植面積的1/5,但總產量和單產均位居世界第一。花生是我國重要的出口創(chuàng)匯作物,出口全球 80 多個國家,花生在我國農業(yè)產業(yè)結構中占有重要地位。然而病害嚴重制約了花生品質和產量,其中葉部病害的影響在所有花生病害中尤為突出。據調查,我國花生主要的葉部病害有早斑病、晚斑病、網斑病、銹病、瘡痂病、焦斑病、炭疽病。該研究綜述花生主要葉部病害的研究進展,旨在為花生葉部病害的研究及防控提供參考。

1 花生早斑病

又稱褐斑病,全世界花生產區(qū)均有發(fā)生。主要發(fā)生在葉片,嚴重時可侵害葉柄、托葉、莖稈甚至果針。病斑邊緣有黃色暈圈,在葉片正面呈黃褐色或深褐色,背面呈黃褐色。該病害常發(fā)生在25 ℃左右,一般于開花期開始發(fā)病。病原為花生尾孢菌(Hori),在葉片正面產生分生孢子。以子座、子囊腔及菌絲團在花生病殘體上越冬,翌年條件適宜時產生分生孢子進行侵染,主要傳播方式為氣流傳播。

關于花生早斑病病原的研究,Orner等在2015年報道了花生尾孢菌的基因組序列。謝瑾卉等對119個花生早斑病標樣的rDNA-ITS基因進行了測序,發(fā)現所有樣本的基因序列完全一致,表明病原菌不具有遺傳多樣性。病原適宜生長的溫度范圍,不同研究學者觀點略有不同,Davis等認為是10～37 ℃,最適溫度為25～30 ℃,低于10 ℃或高于37 ℃均不能生長；謝瑾卉等則認為是5～35 ℃,分生孢子在10～35 ℃內均可萌發(fā),但他們對產孢最適溫度的觀點是一致的,均為25 ℃,水為產孢的必要條件。周如軍等發(fā)現病原菌在葉面相對濕度90%以上,溫度在20～30 ℃時極易侵染,即相對高溫和極度潮濕條件有利于花生早斑病菌的傳播。

關于花生早斑病的季節(jié)流行研究,周如軍等發(fā)現季流行曲線均為典型S形曲線,病害流行階段存在一定差異,這可能與田塊初始菌源量、花生品種抗性、地區(qū)間和年份間的氣象因素有關。

在早斑病田間病情研究方面,由于分生孢子可隨風雨進行反復傳播,評估可以以田間孢子捕捉的方式替代高強度的田間病情調查工作。于舒怡等研究發(fā)現前7 d平均氣溫、平均相對濕度、平均葉面濕潤時數、累計降雨量這4個因素可作為預測早斑病模型關鍵的輸入變量。

關于花生抗早斑病的分子學研究,孟丹娜等利用外源化學物質誘導,發(fā)現硅酸鈉具有較好的誘抗效果。Sundaresha等從芥菜型油菜()和胡盧巴(-)中過表達了1和防御素兩個基因,這兩個基因對花生早斑病表現出不同程度的抗性,轉基因植株表現為病斑數量減少和發(fā)病延遲。Rathod等鑒定了花生抗尾孢菌感染植株后的防御相關基因。利用RNA-Seq方法研究花生植株中早期植物-病原體的相互作用,共鑒定了8 591個EST- SSR標記,確定了基因本體分析和與植物防御機制相關的途徑。Zongo等利用6個親本(NAMA、B188、PC79-79、QH243C、TS32-1和CN94C) 6×6個F全雙列雜交群體,評估早斑病的抗性性狀的遺傳方式,得出以下4個結論：①加性和非加性基因作用均參與了早斑病抗性性狀的遺傳,但以加性基因作用為主；②胞質效應對早斑病抗性也有影響；③早期世代選擇對早斑病的抗性是有效的；④親本系NAMA、PC79 - 79和B188可作為抗早斑病育種的良好供體。Agarwal等從“Tifrunner” 中定位了7個早斑病抗性QTL,開發(fā)了一個SNP標記“B05_22527171”,該標記可用于早斑病抗性輔助選擇。

關于抗性品種篩選的報道,周如軍等采用田間病圃鑒定法和田間自然藥圃法,發(fā)現多數花生品種抗早斑病差,整體上缺乏較高抗品種。由于氣候、地理、土壤等因素不同,以及栽培方法、施用藥劑、水肥管理等多方面差異的影響,同一品種在不同的試驗區(qū)域表現抗性也不同。林英等還認為花生品種垂直抗性是改善此病害的關鍵因素。

關于花生早斑病不同藥劑防治的研究,不同學者有不同看法。溫少華等認為,咪酰胺2 000 mg/kg的田間防治效果最佳,適用于重病地區(qū)。Johnson等認為吡唑醚菌酯、戊硫吡啶和丙硫唑醇有較好的防治效果。沈一等認為含多菌靈、茉醚甲環(huán)唑、三唑類的氟硅唑或氟環(huán)唑和異菌脲的藥劑對早斑病病原菌的抑制效果較佳。何獻聲認為吡唑醚菌酯與苯醚甲環(huán)唑混劑防治效果最佳。安福濤等認為5%己唑醇懸浮劑1 000倍液處理防效最高。

2 晚斑病

又稱黑斑病,是危害最重、分布最廣的真菌性病害,全世界花生區(qū)均有發(fā)生。一般在結莢期發(fā)生,有時也會在下針期發(fā)生。病斑比早斑小,為1～5 mm,近圓形或圓形,呈黑褐色,葉片正反面顏色相近,個別品種也存在周圍黃色暈圈。病菌的分生孢子位于葉片的背面,這是區(qū)分于早斑病的重要特征。病情嚴重時會侵染莖稈,使其變黑枯萎。病原為落花生短胖孢[(Berk.& Curt.)Deighton],病菌在10～35 ℃均可生長,最適溫度為28 ℃,致死溫度是60 ℃,最適pH為6。分生孢子萌發(fā)最適溫度為25 ℃,致死溫度為52 ℃,最適pH為6,由于孢子萌發(fā)需要一定的濕度,故清晨露水剛消失和下雨之前是分生孢子擴散的高峰期。另外,光暗交替有利于菌絲生長和孢子的萌發(fā)。由于葉片被病斑覆蓋,影響光合作用,在花生中后期,有大量葉片枯死脫落,導致植株早衰減產,嚴重時減產50%以上,晚斑病在全球花生生產中每年造成的損失達6億美元。

晚斑病抗性分子研究方面,有學者認為晚斑病抗性是受隱性基因控制，有學者認為是受主效基因控制，也有學者認為是晚斑病抗性以基因加性效應為主。關于晚斑病抗性QTL定位研究有不少。Sujay等鑒定出28個QTL位點。Zhou等分別在染色體A01、A04、A05、A06、A08、A10、B01、B04、B06和B10上鑒定出20個晚斑病抗性QTL位點。Kolekar等在AhXV上定位了與晚斑病抗性緊密連鎖的QTL(GM2009-IPAHM103),鑒定出3個與晚斑病抗性相關的高貢獻率的QTL位點。Pandey等發(fā)現22個抗晚斑病QTLs。Agarwal等發(fā)現2個分別位于連鎖群A05和連鎖群B03的主效QTL。 Han等發(fā)現一個抗晚斑病主效QTL位于B05染色體上。Chu等鑒定出3個抗晚斑病QTLs(qLLSA05、qLLSB03和qLLSB05) 。Ahmad等利用“GJG17”,定位到A03染色體上331.7 kb區(qū)間,并獲得了SSR_GO340445抗晚斑病輔助選擇標記。Shirasawa等通過對3個抗性導入系“GPBD 4”“ICGV 86699”和“VG 9514”進行全基因組重測序,定位到A02染色體1.2 Mb區(qū)間,并預測了4個候選基因。一些報道認為轉基因可有效提高花生晚斑病抗性?；ㄉ羞^表達其他生物基因,如芥菜防御素基因()、細菌、水稻幾丁質酶基因、龍葵-和蘿卜-2基因對晚斑病抗性水平有一定的提高。Kumar等從花生野生種中克隆抗晚斑病基因轉化煙草對晚斑病抗性有所增加。

目前已公布的抗晚斑病花生栽培種約有185份(品種128份,品系57份)?？雇戆卟∮N方面報道有一些。Chu等利用晚斑病抗性資源“PI203396”和“PI576638”,先后培育了“Georganic”“Tifrunner”“NC94022”等品種和品系。Kelly等育成高抗晚斑病新品種“Sutherland”。Dwivedi等選育出5個抗晚斑病親本材料,分別為ICGV99006、ICGV99013、ICGV99004、ICGV9903、ICGV99001。 董煒博等引進高抗晚斑病品種“UF91108”。Stalker培育出“GPBD4”和“ICGV86699”等抗晚斑病品種。袁虹霞等篩選出5個抗早斑和晚斑病的品種,分別為開農 31、豫花 6號、濮花 8030、豫花 11號、豫花 15號。

3 網斑病

主要分布在溫帶花生區(qū),我國主要分布于黃淮及以北區(qū)域。網斑病是花生重要的葉部病害,主要發(fā)生在花生生長中后期,以侵害葉片為主,嚴重時也可使葉柄、莖稈受害。該病發(fā)病快、蔓延迅速、危害嚴重。在我國,因網斑病花生一般可減產10%～20%,嚴重時可達30%以上。

網斑病有3種類型：一是類早斑型,病斑較小、近圓形,周圍有黃色暈圈,病斑可穿透葉片,但背面的病斑較小; 二是網紋型,病斑較大,病斑網紋狀或星芒狀,病斑不規(guī)則形,邊緣不清晰,常擴大或連片形成黑褐色病斑,病斑不穿透葉片；三是污斑型,病斑相對較小,不規(guī)則形,邊緣清晰,周圍無黃色暈圈。

病原為花生莖點霉()。Zhang等報道了引起網斑病的Wb2的基因組序列草圖，約為34.11 Mb,包含37 330個ORFs,其中GC含量為49.23%。之后,Li等報道了病原的基因組序列YY187,大小為47.3 Mb,由26個contig組成( N50=2.2 Mb ),G + C含量為56.37%。病菌以菌絲、分生孢子器或假囊殼在花生病殘體上越冬,來年分生孢子借風雨、氣流傳播。低溫、多濕導致病害的流行。影響網斑病發(fā)生的主要因素依次是生育日數>相對濕度>氣溫。

關于網斑病抗性的研究有一些報道。用水楊酸等物質作為誘抗劑可提高花生網斑病的抗性,減輕侵染程度。貝萊斯芽孢桿菌BP-1菌液對防治花生網斑病具有很好的效果,其發(fā)酵原液稀釋200倍后,在田間防治效果可達60.65%。Liu等利用高通量全基因組測序技術對花生的網斑病抗性進行了QTL定位,構建了分布在20個連鎖群(LGs )上的包含3 634個標記的高密度遺傳圖譜,平均遺傳距離為0.5 cM，檢測到8個抗網斑病QTL和2個主效QTL qWBRA04和qWBRA14(與40個負責編碼NBS-LRR或其他相關抗病蛋白的候選基因連鎖)。

4 花生銹病

主要分布于亞熱帶和溫帶,在我國主要發(fā)生于長江流域以南。病原為銹菌(Speg.),侵染花生葉片,使其正面和背面出現針尖大小的淡黃色病斑,后擴大為淡紅色突起斑。嚴重時葉片很快干枯呈燒焦狀,但不脫落。銹病夏孢子靠氣流遠距離傳播。銹病可使莢果變小,含油量降低,減產50%,若與其他葉斑病同時發(fā)生減產可達70%,甚至絕收。

近年來有一些關于銹病的分子學研究報道。2018年,Shirasawa等對來自感病系TAG24和抗病系GPBD4的重組自交系( RILs )進行基因分型分析,QTL分析分別揭示了A02和A03染色體LLS和抗銹性的主要遺傳位點。2019年,Chaudhari等研究發(fā)現66個基因型對銹病有抗性,其中 9個抗LLS和銹病基因型在病壓條件下產量比對照增產77%～120%,可作為LLS和銹病抗性育種的潛在親本。2020年,Rathod等對抗銹病和感銹病花生基因型進行了RNA-Seq對比分析。Marka 等發(fā)現-基因的表達可提高花生銹病的抗性。Ahmad等驗證了1個具有誘導超敏反應( HR )作用的包含基因和抗性相關基因的銹病主效QTL,檢測到12個抗LLS和銹病的基因型。2021年,Bertioli等報道花生野生近緣系的2個誘導異源四倍體GA-BatSten1和GA-MagSten1對葉斑病、銹病和根結線蟲具有較高的抗性。

5 花生瘡痂病

近年來,該病害在我國多數花生產區(qū)呈日益嚴重趨勢。葉片上的病斑約1 mm,呈淡褐色,圓形或不規(guī)則,病斑中部凹陷,邊緣突起。葉柄和分枝上連片形成更大更不規(guī)則的病斑,嚴重時可發(fā)展為呈燒焦狀的潰爛瘡痂。病害后期,莖稈嚴重扭曲呈“S”狀。病原為落花生痂圓孢菌(Bitaucourt et Jenkins),通過病殘體越冬成為來年的侵染源,田間通過氣流傳播。

目前花生瘡痂病的研究主要集中在特定地區(qū)的發(fā)生規(guī)律、藥劑篩選防治等方面,花生品種抗病篩選的研究有少量報道。分子學研究還剛剛起步,主要集中在病原菌的鑒定、生物學特性和病菌毒素等方面。焦文莉首次揭示了花生瘡痂病菌全基因組,獲得6.28 Gb的高質量測序數據,基因組總長約為33.18 Mb,GC含量為48.24%?；蚪M包含9 174個蛋白編碼基因,其中734個分泌蛋白,124個轉運蛋白相關基因(TCDB),949個含有信號肽的蛋白編碼基因,1 829個跨膜蛋白編碼基因,以及127個非編碼RNA和13個假基因。許夢雪構建了花生瘡痂病菌突變體庫,對病菌生物學特性、毒力次生代謝、侵染過程及重測序進行了研究。李元杰等篩選出8條適用于花生瘡痂病菌遺傳多樣性分析的ISSR引物。

6 花生焦斑病

我國各產區(qū)均有發(fā)生,以山東、河南、湖北、廣東和廣西等地發(fā)生較為嚴重。該病有兩種病斑,一種為在葉片末端呈楔形且邊緣有黃帶的焦斑,另一種為在葉片表面呈密密麻麻小黑點的胡麻斑。病原為落花生小光殼菌(),常在花生病殘體上越冬,來年以子囊孢子傳播。

目前,關于花生焦斑病的研究國內外報道較少,主要集中在田間識別和防治方面。在病菌的生物學特性方面,郭金利等發(fā)現病菌菌絲最適生長條件為25 ℃,pH 6,碳素營養(yǎng)以可溶性淀粉最佳,氮素營養(yǎng)以牛肉膏、蛋白胨為最佳。光暗交替有利于菌絲生長。關于病菌的產孢條件還沒有相關報道。另外,郭金利研究發(fā)現,河南花生焦斑病菌具有豐富的遺傳多樣性。

7 花生炭疽病

世界范圍內美國、印度、阿根廷、塞內加爾、烏干達等國家有報道分布,我國有發(fā)生但危害程度較輕。

病斑多發(fā)生于葉尖或葉緣,呈半圓形或不定形,褐色至暗褐色,有不明顯輪紋,邊緣為淺黃褐色。病斑沿主脈發(fā)展擴大,后期斑面出現針頭大小黑粒,即為分生孢子盤。病原為平頭刺盤孢[(Schw.) Andr.et Moore],以菌絲體或分生孢子盤附著在病殘體、莢果或種子上越冬,來年借風雨傳播。

花生炭疽病的相關報道很少,2020年Zhao等首次報道,來自荷蘭大豆炭疽病的病原菌可引起花生炭疽病。

8 研究前景和展望

花生葉部病害的防治有以下4個基本思路。①選育抗病品種，抗病花生品種的廣泛推廣是最直接高效的防治手段?？共》N質資源的篩選以及野生種高抗病性的利用是培育出抗病高產花生的有效途徑。②田間微調控，輪作倒茬?；ㄉ~部病害病原菌寄主單一,與薯類或禾谷類輪作倒茬可有效控制病害的危害程度。一般輪作換茬2年以上效果較好，間套作模式種植?；ㄉ~部病害主要靠氣流傳播,間作植株較花生高,對分生孢子的流行起到了阻隔作用,稀釋了病害的危害程度；及時清除病株殘體,深耕土壤,使土表病菌失去侵染能力而減少初侵染來源；適時播種,合理密植,平衡施肥,提高植株抗病能力；選用環(huán)保型農藥,根據病害發(fā)生規(guī)律適時適量,對癥用藥。篩選高效、低毒的生物農藥制劑在未來有更大發(fā)展前景。③抗病分子育種研究,通過對花生葉部病害各病原菌的生物學特性研究和抗性基因的定位,構建抗病基因分子選育平臺。轉基因導入植株,培育抗病花生新品種,該研究手段在未來將大有作為。④病害智能管理系統(tǒng)的構建,以計算機視覺技術為手段,結合圖像處理技術,通過提取病斑的顏色、形狀以及紋理特征實現模型的構建,精準判斷病害類型。努力構建花生智能管理信息系統(tǒng),通過病害的快速識別,及時提供防治方法,幫助農民科學管理花生種植。目前,張爍等已在該方面進行了初步研究。加快數字化農業(yè)的推進將是未來農業(yè)發(fā)展的方向。