王華

（伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆伊寧 835000）

蘋果黑星病在世界上許多國家都有發(fā)生，該病可導(dǎo)致蘋果果實(shí)品質(zhì)變劣和產(chǎn)量下降，發(fā)病嚴(yán)重時(shí)可減產(chǎn)40%左右，是阻礙蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要病害之一。蘋果黑星病是由真菌Venturia inaequalis引起的，可侵染葉片、果實(shí)、葉柄、花、萼片、花梗、細(xì)枝和芽鱗等，主要危害葉片和果實(shí)，嚴(yán)重時(shí)常造成落葉、落果和果實(shí)開裂畸形。表現(xiàn)癥狀有泡斑型、邊緣壞死型、干枯型、褪綠型、梭斑型、瘡痂型，其典型癥狀為泡斑型。蘋果黑星病的癥狀表現(xiàn)與病原菌和寄主之間關(guān)系密切，當(dāng)病原菌和寄主非親和時(shí)，不表現(xiàn)癥狀；當(dāng)病原菌和寄主親和時(shí)，表現(xiàn)癥狀并能產(chǎn)生大量的分生孢子；病原菌與含有抗性基因的寄主互作時(shí)，則癥狀輕，產(chǎn)孢少[1]。

1 蘋果黑星病病原菌

瑞典植物學(xué)家Elias Fries最先描述了蘋果黑星菌的無性階段，Cooke發(fā)現(xiàn)了病原菌的有性階段，Goethe結(jié)合有性階段和無性階段最終確定該病原菌為蘋果黑星菌。據(jù)報(bào)道，不同地區(qū)分離的黑星菌菌株生物學(xué)特性存在顯著差異，主要表現(xiàn)在分生孢子的大小、菌落顏色及邊緣平滑程度、菌絲生長(zhǎng)速度、產(chǎn)孢強(qiáng)度等方面。

蘋果黑星菌在很多地區(qū)以子囊孢子越冬。冬季氣候寒冷有利于假囊殼形成，子囊孢子在冬季落葉上的假囊殼中產(chǎn)生，為最重要的初侵染源，在病害發(fā)生和流行過程中起到十分重要的作用。降水、葉片濕度和較高的相對(duì)濕度可以加速子囊孢子的成熟，降雨是促進(jìn)子囊孢子發(fā)育的第一因素[2-3]。子囊孢子的釋放與降雨和光照關(guān)系密切，也受結(jié)露的影響。在蘋果樹開花期間，干燥天氣大于7 d的年份中，子囊孢子的釋放時(shí)間明顯延遲[4]。成熟的子囊孢子從蘋果樹萌芽開始，遇到下雨立即釋放，并保持24 h無間斷持續(xù)釋放；在連續(xù)降雨的情況下，前2 d子囊孢子釋放量最大，釋放時(shí)間可持續(xù)3～4 d。晚上23：00至第2天凌晨4：00子囊孢子釋放率不超過1%；在日出3 h之后，溫度0～5℃時(shí)孢子釋放率 0.8%，5～10℃時(shí)孢子釋放率3%，10℃以上時(shí)孢子釋放率8.1%；日出8～11 h后，子囊孢子釋放率均超過50%[5]。子囊孢子在樹冠內(nèi)不是隨機(jī)分布的，樹冠中心的子囊孢子密度最高，在樹冠的中心和西部邊緣子囊孢子沉積最多[6]。

在少數(shù)地區(qū)，分生孢子也能越冬。在荷蘭的有機(jī)果園和混栽果園中，分生孢子越冬廣泛存在[7]。在英格蘭東北部的果園中，分生孢子在病害循環(huán)初侵染源中占病原菌的20%～50%[8]。

不同品種蘋果黑星菌的分離株基因型差異顯著，同一果園中相同品種分離株基因型也有顯著差異，不同栽培品種的蘋果黑星菌種群差異顯著，在混栽果園中隨著時(shí)間的推移仍存在蘋果黑星菌種群的分化[9-10]。有研究表明，對(duì)土耳其2個(gè)不同區(qū)域的蘋果黑星菌基因進(jìn)行多樣性調(diào)查，經(jīng)PCR分析確定分別屬于5個(gè)不同的族群。蘋果黑星病在不同品種果樹上的潛育期不同，病原菌在不同品種果樹葉片上的產(chǎn)孢量也存在顯著差異[11]。在病菌侵染過程中，最幼嫩的葉片所需時(shí)間最短，約為5 h，約50%的病斑在侵染7 h后出現(xiàn)；具有抗性的葉片則需要更長(zhǎng)的時(shí)間[5]。

2 蘋果黑星菌致病機(jī)制和蘋果樹抗病機(jī)理

蘋果黑星菌孢子在接種葉片后12 d可形成分支，隨后擴(kuò)展至角質(zhì)層，通過反復(fù)輻射分支，在葉片表面形成網(wǎng)絡(luò)[12]。黑星菌能侵染感病品種所有齡期的葉片，在葉片角質(zhì)層下形成大量病斑，在不同齡期的葉片上，病斑大小和菌絲形態(tài)差異很大，在發(fā)育成熟的抗病葉片上，菌絲擴(kuò)展受到了來自寄主組織結(jié)構(gòu)方面的阻礙[13]。

蘋果樹對(duì)蘋果黑星菌存在天然的抗性。Zajícová等[14]使用掃描電子顯微鏡、透射顯微鏡和熒光顯微鏡比較蘋果幼葉和老葉表皮不同個(gè)體發(fā)育階段的近軸表面，分析葉片角質(zhì)層結(jié)構(gòu)、細(xì)胞壁組成發(fā)育以及表皮細(xì)胞擴(kuò)張與抗病性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁中的多糖可能對(duì)菌絲體生長(zhǎng)起一定作用。Pagès等[15]報(bào)道，臭氧可以改變細(xì)胞膜，氧化膜磷脂，導(dǎo)致細(xì)胞表面脆化和流動(dòng)性改變，從而抑制分生孢子的發(fā)育。在病原菌攻擊時(shí)，水楊酸可以觸發(fā)多種植物防御反應(yīng)。Sarkate等[16]用蘋果黑星菌誘導(dǎo)子處理蘋果細(xì)胞培養(yǎng)物發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過誘導(dǎo)，水楊酸積累水平增加了5.6倍。Usenik等[17]分析了蘋果葉片中黃酮醇與蘋果抗黑星病的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在抗性品種中酚173的相對(duì)含量更高。Hutabarat等[18]研究表明，轉(zhuǎn)基因蘋果植株中查爾酮3-羥化酶基因過度表達(dá)引起3-羥色胺的積累增加，可降低蘋果黑星病感病能力。Go?ebiowski等[19]認(rèn)為，蘋果皮中兒茶素和表兒茶素含量高的蘋果對(duì)黑星病更有抵抗力。Mansoor等[20]研究發(fā)現(xiàn)，多酚的合成和積累與對(duì)蘋果黑星病的抗病性密切相關(guān)，蘋果中含有豐富的酚類化合物，可增強(qiáng)對(duì)蘋果黑星菌的抵抗力。梁振宇[21]測(cè)定了感染蘋果黑星病的葉片內(nèi)POD、SOD、PPO和PAL等4種酶活性變化，并確定這4種酶均不同程度地參與了寄主對(duì)病原物入侵的防御。Sikorskaite-Gudziuniene等[22]從分子機(jī)制方面證明，泛素/26S蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解、蛋白質(zhì)折疊、碳水化合物代謝有利于蘋果抵抗黑星病侵染。Cova等[23]則闡述了水楊酸可能不參與蘋果黑星病防御機(jī)制。

蘋果黑星菌在抗病品種葉片中的擴(kuò)展會(huì)受到寄主組織的限制，雖然仍能大量發(fā)生，但在葉片外觀上并不表現(xiàn)癥狀。胡小平等[24]通過透射電鏡觀察，新疆野蘋果葉片的角質(zhì)層厚度顯著高于富士和嘎啦，新疆野蘋果的病害嚴(yán)重度最低，抗病性主要表現(xiàn)在抗侵入和抗擴(kuò)展兩個(gè)方面。

3 蘋果黑星病的防控技術(shù)

蘋果黑星病的防治主要依賴化學(xué)藥劑，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)防治蘋果黑星病的殺菌劑的最佳施用時(shí)間、施用濃度及防治效果、農(nóng)藥殘留等方面進(jìn)行了諸多報(bào)道。在初花期至盛花期，葉片噴施琥珀酸脫氫酶抑制劑、銅基及代森類殺菌劑、脫甲基化抑制劑（DMI）殺菌劑、甲氧基丙烯酸酯類（QoI）殺菌劑等能有效防止病害的發(fā)生及擴(kuò)展[25-30]。

在有機(jī)蘋果生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)防治起著舉足輕重的作用。通過秋季收集落葉并粉碎、冬末果園地面覆蓋稻草或塑料箔發(fā)現(xiàn)，蘋果黑星菌子囊孢子的產(chǎn)生、黑星病發(fā)病率和嚴(yán)重度都有下降[31-32]。Didelota等[33]發(fā)現(xiàn)，種植抗病品種結(jié)合保持田園衛(wèi)生不僅可降低殺菌劑的使用，還能提高對(duì)病害的可持續(xù)控制。Ekinci等[34]用感染蘋果黑星病的葉片和牛糞制作堆肥，通過發(fā)酵即可有效殺滅病原菌，減輕病害發(fā)生程度，也可以可靠地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

培育抗病品種是解決蘋果黑星病危害長(zhǎng)期有效的途徑，許多國家正在利用分子生物學(xué)手段尋找抗病新基因，并設(shè)法通過育種手段把抗病基因引入新品種中。在現(xiàn)有的蘋果品種中，已經(jīng)鑒定出20多個(gè)主要的抗蘋果黑星病基因，并且對(duì)多個(gè)基因進(jìn)行了定位，開發(fā)了相應(yīng)的分子標(biāo)記，對(duì)少數(shù)基因進(jìn)行了克隆和功能研究[35-42]。其中，Rvi6基因在不同的育種項(xiàng)目中應(yīng)用最為廣泛，Rvi2、Rvi4、Rvi5、Rvi10、Rvi11、Rvi12、Rvi13和Rvi15等8個(gè)基因在育種過程中也有所應(yīng)用。

蘋果植株對(duì)蘋果黑星菌的抗性可以遺傳，野蘋果作為抗病種質(zhì)資源在世界各地已引起高度重視，野外蘋果黑星病易感性多樣是蘋果育種的抗性來源。 Paris等[43]用從野生蘋果（Malus floribunda 821）中獲得的HcrVf2基因改造感病品種嘎啦及其變種，可以使蘋果對(duì)蘋果黑星病產(chǎn)生抗病性。Karapetsi等[44]對(duì)希臘國產(chǎn)蘋果品種的抗黑星病基因進(jìn)行了分子篩選，評(píng)估了20個(gè)本地區(qū)域中存在的5個(gè)抗性基因。Patocchi等[45]在2009—2018年從14個(gè)國家收集了9 000 個(gè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) Rvi5、Rvi11、Rvi12、Rvi14、Rvi15基因具有持久抗性，Rvi1、Rvi3、Rvi8基因抗性經(jīng)常被克服，Rvi2、Rvi4、Rvi6、Rvi7、Rvi9、Rvi13 對(duì)育種仍非常有用?？购谛遣∑贩N有Priscilla、Nova Easygro、Prima、Warner′s King、Akane、Remo、Co-op25、Liberty、Batul、Citrom alma、Kanadai renet等[46-47]。中國蘋果中，高度抗病品種有新疆野蘋果和秦冠[24]，新疆鞏留縣莫合野果林中的新疆野蘋果黑星病病情指數(shù)最低，抗病性較強(qiáng)[48]。

生物防治對(duì)蘋果黑星病的控制也具有一定的效果。枝孢霉H39的孢子懸浮液能減少40%～69%黑星菌分生孢子的產(chǎn)生[49]。植物提取物絲蘭可減輕蘋果黑星病癥狀，抑制病原孢子形成和孢子萌發(fā)[50]。在蘋果落葉上噴灑30%～60%酵母提取液可以加速落葉腐爛，抑制子囊孢子成熟和99%子囊孢子的釋放[51]。噴灑厚樸樹皮提取物，濃度為1 mg/mL時(shí)，平均防效可達(dá)93%[52]。丁香、桉樹、薄荷和香草精油對(duì)黑星菌抑菌效果均高于硫酸銅[53]。無患子的水提取物（AE）和溶解在水中的無患子的氯仿-甲醇果皮提取物（CME）可以明顯減少蘋果幼苗葉片上的蘋果黑星病癥狀，抑制蘋果黑星菌孢子形成[54]。尿素與Bond Max或OWB的組合可以降低5%假囊殼和子囊孢子產(chǎn)生，有效減少越冬病原物初侵染源[55]。果聚糖具有直接抑制蘋果黑星菌菌絲生長(zhǎng)的作用，噴灑于蘋果幼苗葉面上能夠抑制孢子形成，減少蘋果黑星病的發(fā)生概率[56]。

4 蘋果黑星菌抗藥性研究

隨著化學(xué)農(nóng)藥的持續(xù)應(yīng)用，在有些地區(qū)蘋果黑星菌已對(duì)某些殺菌劑產(chǎn)生抗藥性。1987年，有研究發(fā)現(xiàn)，抗苯菌靈的蘋果黑星菌對(duì)氨基甲酸苯酯類殺菌劑的交互抗性成負(fù)相關(guān)性。2000年，Zheng等[57]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果黑星菌的突變體能夠改變氧化酶、呼吸作用等，使黑星菌對(duì)嘧菌酯敏感變成抗藥。2001年，高立強(qiáng)研究發(fā)現(xiàn)，蘋果黑星菌的抗藥性同DMI類殺菌劑的施用次數(shù)成線性正相關(guān)，病原菌對(duì)腈菌唑和腈苯唑的敏感性顯著相關(guān)，二者之間存在交互抗性，不同施藥史病原菌群體之間的抗藥性存在遺傳多樣性。2003年和2015年，有學(xué)者確定了新南威爾士州、新英格蘭、大西洋中部和中西部、紐約和新英格蘭各州蘋果黑星菌對(duì)DMI類殺菌劑腈菌唑的耐藥性[58-60]。 2021 年，Cordero-Limon 等[61]報(bào)道，黑星菌對(duì)腈菌唑和戊唑醇之間存在交叉抗性；Gur等[62]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果黑星菌對(duì)QoI類殺菌劑的抗藥性在以色列普遍存在。

在蘋果黑星病化學(xué)防治過程中，盡管黑星菌種群對(duì)苯醚甲環(huán)唑和腈菌唑具有實(shí)際抗性，但這2種藥劑仍對(duì)蘋果黑星病具有非常好的防治效果。因?yàn)镈MI類殺菌劑之間存在交叉敏感性傾向，所以蘋果種植者在生產(chǎn)過程中應(yīng)謹(jǐn)慎使用腈菌唑和苯醚甲環(huán)唑。建立敏感性基線可為田間蘋果黑星菌的抗藥性監(jiān)測(cè)及有效藥劑的選擇和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)，有效指導(dǎo)病害防治。近年，已經(jīng)建立了黑星菌對(duì)吡噻菌胺、氟吡菌酰胺和苯并烯氟菌唑、腈菌唑、苯醚甲環(huán)唑的敏感性基線[59-60，63]。

5 蘋果黑星病的檢測(cè)方法

早期檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)可以快速診斷、預(yù)測(cè)病害的暴發(fā)。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子檢測(cè)技術(shù)作為一種更快、更客觀、更靈敏的方法，在蘋果黑星病的預(yù)防中起到重要作用。商 蓓等[64]建立了蘋果黑星病菌的分子檢測(cè)方法，在1 d內(nèi)即可完成對(duì)該病原菌的分子檢測(cè)，對(duì)蘋果黑星病菌基因組DNA檢測(cè)的靈敏度為 100 fp/μL。Dani?ls等[65]于 2012 年使用圍繞 5.8S的特定內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)2（ITS2）區(qū)域設(shè)計(jì)的引物開發(fā)了黑星菌特異性實(shí)時(shí)PCR檢測(cè)rRNA基因，使用SYBRRGreen I技術(shù)，檢測(cè)靈敏度達(dá)100 fg。2018年Nouri等[66]采用近紅外高光譜圖像監(jiān)測(cè)早期蘋果黑星病的發(fā)生發(fā)展。Franco ortega等[67]2020年使用環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增（LAMP）方法，可以在1 h內(nèi)識(shí)別蘋果黑星病。

6 蘋果黑星病的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

植物病害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)對(duì)抓住有利防治時(shí)機(jī)，及時(shí)指導(dǎo)防治及減少經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。Lalic等[68]根據(jù)短期天氣預(yù)報(bào)和病害發(fā)生條件，使用機(jī)器學(xué)習(xí)和簡(jiǎn)易氣象站預(yù)測(cè)以及基于Mills模型來預(yù)測(cè)蘋果黑星病的發(fā)生發(fā)展。胡小平等[69-70]開發(fā)出了“蘋果黑星病春季流行模擬系統(tǒng)（SSASS）”，陳婧[71]和周書濤[72]構(gòu)建了渭北旱塬蘋果黑星病流行程度預(yù)測(cè)模型和中期預(yù)測(cè)模型。

7 結(jié)語

綜上所述，國外近年來開發(fā)了蘋果黑星病的生物防治和農(nóng)業(yè)防治方法，抗病基因和抗病品種研究也較為深入廣泛，尤其是已將抗病基因用于蘋果的抗病育種過程中；國內(nèi)在蘋果黑星菌的抗病基因鑒定、抗病育種、生物防治及病原菌的抗藥性研究等方面都落后于國際水平，有待于進(jìn)一步深入研究，應(yīng)加大投入，為我國蘋果黑星病的防治打下更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。