崔澤遠，李 志，耿 貴，王宇光，王皙瑋，於麗華

(黑龍江大學現代農業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院，哈爾濱 150080)

0 引言

甜菜(Betavu lgarisL.)，藜科甜菜屬，二年生草本植物，主要分布在黑龍江、新疆及內蒙古等地。甜菜糖產量占中國食糖總產量的10%左右，是北方地區(qū)重要的經濟作物之一[1]。除制糖外，紅甜菜根也可作為保健防病功能食品，甜菜加工后的副產物可以生產可再生能源生物乙醇、提取果膠和生產糖蜜[2]，具有重要的生產意義。甜菜屬于深根系直根作物，在生產上甜菜種植提倡合理的輪作和耕作制度，但受耕地面積有限及栽培條件等因素制約，生產上往往進行連作來保證甜菜的供給量[3]。經過連年的種植，病原菌在土壤中逐年積累導致病害發(fā)生，對甜菜產量構成嚴重威脅。甜菜根腐病是甜菜塊根在生長期間受真菌和細菌侵染，造成塊根組織腐爛變褐的現象[4]，在中國甜菜栽培區(qū)常有發(fā)生，一般造成10%～40%的產量損失，嚴重時可導致地塊絕產[5]，造成不可挽回的經濟損失。

目前，有關甜菜根腐病的防治方法多為化學防治，即在根腐病發(fā)病初期使用五氯硝基苯或50%土菌消可濕性粉劑自植株兩側或中心灌入根冠部進行處理，或者使用藥劑拌種達到滅菌目的[6-7]。但由于長期使用同一類殺菌劑會導致病原菌逐漸產生抗藥性，從而無法達到預期的目的；施用化學藥物也殺死土壤中大量有益生物，對環(huán)境造成不利的影響[8-9]。為尋求安全有效的防治方法控制甜菜根腐病病害，生物防治日漸成為病害防治的研究熱點。生物防治是利用有益生物及其產物控制有害生物種群數量的一種防治技術，本文總結了近年來的相關研究，對甜菜根腐病及其生物防治進行概括，簡要總結了根腐病的研究進展，闡述了生物防治方法的應用，并分析防治中存在的問題，展望了生物防治在甜菜根腐病防治未來的發(fā)展方向及建議，為提高甜菜根腐病的生物防治效果奠定基礎。

1 甜菜根腐病的發(fā)生與分布

1.1 甜菜根腐病分布

根腐病是甜菜栽培生產上的一種土傳病害，在世界各國甜菜產區(qū)均有發(fā)生。1989年首次在美國得克薩斯州報道了甜菜根腐病的發(fā)生[10-11]，該病害在日本、意大利、波蘭、印度、捷克等國家均有報道。我國黑龍江、內蒙古、新疆、甘肅、寧夏等地也均有發(fā)生。

1.2 甜菜根腐病致病因素

甜菜根腐病的發(fā)生主要受以下幾個因素影響：一是致病菌。土壤中存在多種致病病原菌，這些病原菌以菌核、菌絲或厚垣孢子的形式在土壤、病殘體上越冬[9]，第二年生存環(huán)境適宜時經由耕作、雨水、灌溉水傳播，在甜菜出苗后，從根部傷口或其他損傷處侵入，引起根腐病的發(fā)生[12]。二是不同品種間抗病性差異。不同甜菜品種抗病性不同，抗病性弱的品種易受到病原菌侵染而感病[12]，抗病性強的品種則不易收到侵染。三是甜菜生長環(huán)境。地勢低洼、土壤過濕或排水不良的地塊，遇上高溫高濕的氣候則更易使甜菜根腐病發(fā)生[13]。

1.3 甜菜根腐病病癥特征

由不同病原菌所引起的根腐病癥狀表現不同。鐮刀菌(Fusarium spp.)是我國甜菜根腐病的優(yōu)勢種群，主要侵染甜菜塊根傷口，輕度感病植株生長不良，葉片萎蔫，中度感病植株根部呈黑褐色干腐狀，根內出現空腔，重度感病可使塊根全部腐爛，地上部干枯死亡[9,14]。絲核菌(Rhizoctonia spp.)引起的根腐病主要發(fā)生在甜菜葉柄基部，由上至下逐漸腐爛，腐爛處呈褐色或深褐色，有時可在傷口附近觀察到褐色菌絲體[12]。小核菌(Sclerotium spp.)引起的根腐病癥狀表現為根冠處呈水漬狀腐爛，病組織開始變軟凹陷，外表皮或根冠土表處長出白色絹絲狀菌絲體，后期其上長出深褐色的小菌核。莖點屬真菌(Phoma spp.)引起的根腐病主要表現為根體或根冠處現黑色云紋狀斑塊，略凹陷，從根內向外腐爛，表皮爛穿后出現裂口，除導管外全都變黑。由胡蘿卜歐文氏菌(Erwinia carotovora)引起的甜菜細菌性根腐病主要表現為塊根根尾呈水浸狀軟腐，有時會流出粘稠腐爛液并伴有酸臭味[12]。

2 甜菜根腐病病原菌

2.1 甜菜根腐病病原菌

2.1.1 鐮刀菌

鐮刀菌(Fusarium spp.)屬半知菌亞門、絲孢綱、瘤座孢目、鐮孢屬[15]，是一類廣布自然界的真菌。目前已發(fā)現44種和7個變種，普遍存在于土壤及動植物有機體上，可侵染多種植物，引起植物的根腐、莖腐、莖基腐、花腐和穗腐等多種病害[16]，如腐皮鐮刀菌、輪枝鐮刀菌、尖孢鐮刀菌可導致甘草根腐病發(fā)生[17]；禾谷鐮刀菌可引發(fā)小麥冠腐病[18]；鐮刀菌可引起馬鈴薯干腐病[19]；尖孢鐮刀菌、茄病鐮刀菌及串珠鐮刀菌侵染可引發(fā)甜菜鐮刀菌根腐病(萎蔫病)，其中前兩種病原菌的致病性強，出現頻率高[10,20]。鐮刀菌在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)時，菌絲稠密蓬松，分枝較多，有分隔，可以產生紅色或紫色的菌絲[21]，生長后期可形成圓形菌核[21-22]。

2.1.2 立枯絲核菌

立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)屬半知菌亞門、絲孢綱、無孢目、無孢科、絲核菌屬[23]，寄主范圍廣，存活時間長，因此被認為是最具破壞力的土傳植物病原物之一[24-25]，至少可侵染43科263種植物[26]，如立枯絲核菌可引發(fā)蒙古黃芪苗期立枯病害[27]，AG-7引起大豆幼苗立枯病害[28]，接種立枯絲核菌的苜蓿幼苗根腐病發(fā)病的病情指數達到82.67[29]，也可引發(fā)馬鈴薯黑痣病[26]及菜豆根腐病[30]。立枯絲核菌在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)初期菌絲較稀疏，呈白色輻射狀向四周擴展，隨著菌株生長菌絲顏色加深為褐色至黑色，數量增多，體積增大并出現菌絲聚合體[23,26]。

2.1.3 小核菌

小核菌(Sclerotium spp.)屬無孢科，具有廣泛的寄主范圍，可侵染500多種植物[31-33]，侵染甜菜根部引發(fā)白絹型根腐病[9]。該菌以齊整小核菌(Sclerotium rolfsii)為代表種[33]，易引起花生、蘋果、鐵皮石斛、茉莉花等多種植物白絹病的發(fā)生[32-36]。小核菌菌絲多核且分枝，尖端具索狀聯合，不產孢子。小菌核圓形或扁圓形，外皮層褐色，內部白色，菌核間無菌絲相連，表面光滑或粗糙[33]。

2.1.4 莖點屬真菌

甜菜莖點霉(Phoma betae Frank),半知菌亞門、腔孢綱、球殼孢目、莖點屬真菌(Phoma spp.)，侵染甜菜根部引發(fā)蛇眼菌根腐病[20]，擬莖點霉菌(Phomopsismangiferae Ahmad)可引起獼猴桃軟腐病[37]、杧果蒂腐病[38]、杧果枯枝病[39]、藍莓枝干潰瘍病[40]等。擬莖點霉菌在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)呈白色絨毛狀，略稀疏，放射狀生長，基質初期為白色，后期變化為黃褐色，分生孢子橢圓形，無隔膜[38,41]。

2.1.5 胡蘿卜歐文氏菌

歐文氏菌為一類具有分解或降解土壤中有機磷化合物為有效磷素能力的微生物[42]，胡蘿卜歐文氏菌(Erwinia carotovora)可引起馬鈴薯[43]、番茄[44]、魔芋[45]、芥菜[46]等多種植物軟腐病的發(fā)生，也可侵染甜菜根部，引發(fā)甜菜細菌性尾腐根腐病。

2.2 甜菜根腐病病原菌生物學特性

2.2.1 溫度對病原菌生長發(fā)育的影響

引發(fā)甜菜根腐病各種主要病原菌在10～35℃內均可以生長，在5℃以下或40℃以上時停止生長。尖孢鐮刀菌及立枯絲核菌在25℃時生長最快，適宜培養(yǎng)溫度為20～30℃[22,47]；茄病鐮刀菌及小核菌適宜培養(yǎng)溫度為25～30℃[34,48]；擬莖點霉菌在19～31℃時可生長，25～31 ℃為最適溫度，高于34℃或低于13℃時生長受到抑制[38]。

2.2.2 PH對病原菌生長發(fā)育的影響

尖孢鐮刀菌在PH為3～10的培養(yǎng)基上均能生長，適宜PH為7.0、8.0[47]；茄病鐮刀菌最適PH為7～10[48]；立枯絲核菌在PH為5.0時菌絲生長和菌核萌發(fā)最快[23]；小核菌菌絲生長最適PH值為7. 0[50]；擬莖點霉菌在PH為4～10時正常生長，PH為6～6.5時生長最快[38]。

2.2.3 光照對病原菌生長發(fā)育的影響

尖孢鐮刀菌適宜在黑暗條件下培養(yǎng)[47]；光照對茄病鐮刀菌菌絲生長無顯著影響[22]；立枯絲核菌受光強度影響較小，在持續(xù)黑暗條件下生長最快[49]；黑暗可促進擬莖點霉菌分生孢子器的形成[38]。

3 生物防治

生物防治憑借其高效、安全、環(huán)保的優(yōu)點被視為最有潛力的植物病害防治方法[51-52]，將微生物用于植物病害防治的方法日漸廣泛，微生物可通過競爭、拮抗、寄生及誘導抗性四種防治機制作用于植物，增強植物抗性[13]。甜菜根腐病可以通過利用自然界中存在的對甜菜根腐病病原菌有拮抗特性的微生物，結合生物和化學技術來進行生物防治[53]。

3.1 真菌

3.1.1 叢枝菌根真菌

叢枝菌根真菌是土壤中有益微生物之一，可與陸地85%以上的植物根系形成菌根共生體，保護植物免受生物與非生物脅迫，具有重要的生態(tài)意義和農業(yè)意義[54-56]。前人研究表明，叢枝菌根真菌根外菌絲可擴展作物吸收的表面積，從而提高作物對氮、磷等元素的吸收能力，促進植株生長發(fā)育，提高壯苗指數[57]。黃瓜接種地表球囊霉后，可顯著促進黃瓜生長并有效的抑制了由立枯絲核菌引發(fā)的立枯病[58]；接種扭形球囊霉后，有效降低了紫花苜宿根腐病的發(fā)病率[59]；接種根內根孢囊霉可有效抑制尖孢鐮刀菌引發(fā)的西瓜枯萎病[60]；接種摩西管柄囊霉可緩解番茄早疫病病害[61]。接偉光等人[62]從甜菜根圍土壤中分離出大量摩西球囊霉孢子，并對根系進行了分子檢測，證明了叢枝菌根真菌可侵染甜菜根系，為后續(xù)探究叢枝菌根真菌拮抗甜菜根腐病病原菌提供了理論依據。

3.1.2 木霉菌

木霉菌屬半知菌亞門、絲孢綱、絲孢目、叢梗孢科，是一類廣泛分布在全球的真菌，拮抗作用具有廣譜性[63-64]，大量研究表明，多數木霉菌可產生生物活性物質，對植物病原真菌具有拮抗作用，可降低植物病害并促進植物生長[64]。黃瓜經哈茨木霉菌處理后可降低其直根苗根腐病的發(fā)病率和發(fā)病指數[65]；哈茨木霉及短密木霉均對水稻立枯病有抑制作用[66]；棘孢木霉對尖孢鐮刀菌、根串珠霉菌、擬莖點霉均有抑制效果[67]；有效降低花生炭腐病發(fā)病率[68]；甘氏木霉可應用于小麥枯萎病的防治[69]、長枝木霉可應用于辣椒立枯病的防治[70]。除此之外，木霉生物菌劑也被廣泛應用于植物病害的防治[64,71-72]，其對立枯絲核菌及鐮刀菌均有一定抑制作用[73-74]，目前在甜菜栽培上的應用研究較少。

3.2 細菌

3.2.1 芽孢桿菌

芽孢桿菌具有分布廣、抗病蟲性強和耐受性好的特點，能有效促進植物生長，可產生抗菌物質、與病原菌競爭以及誘導宿主系統抗性，現已被廣泛應用于農業(yè)領域[75-76]。特基拉芽孢桿菌對腐皮鐮刀菌、禾谷鐮刀菌、尖孢鐮刀菌和擬枝孢鐮刀菌均有不同程度的拮抗作用[77]；枯草芽孢桿菌發(fā)酵液對尖孢鐮刀菌導致的苜蓿根腐病具有較好的防治效果[78]；類芽孢桿菌QHZ11對由立枯絲核菌引起的馬鈴薯黑痣病起顯著抑制效果[79]；解淀粉芽孢桿菌可降低馬鈴薯黑星病發(fā)病率[80]；貝萊茲芽孢桿菌可控制覆盆子植株真菌感染從而提升其產量[81]。劉洪等[82]對不同甜菜品種土壤微生物比較發(fā)現，感病較輕品種中富集了芽孢桿菌等有益菌，證實植物可以在生長過程中招募有益菌作為抵御病原菌的侵染第一道防線，從而提升自身抗病能力。

3.2.2 假單胞菌

假單胞菌是最為常見的生防菌之一，通過與病原物競爭營養(yǎng)物質與空間位點、分泌次生代謝物以及誘導系統抗性來有效防治多種植物病害[75,83]。綠刺假單胞菌可產生胞外抗真菌藥，抑制花生莖腐病主要病原菌的生長[84]；利用熒光假單胞菌釋放的揮發(fā)性有機化合物制作生物熏蒸劑，控制柑橘青霉菌[85]；熒光假單胞菌也可抑制濕地松猝倒病的病原菌[86]；綠針假單胞菌有效抑制苦瓜和黃瓜枯萎病病菌[87]；枯草芽孢桿菌可在一定程度上預防番茄枯萎病[88]。劉杰賢等人[89]研究發(fā)現經熒光假單胞菌處理過的甜菜種子，防治立枯病效果達75%以上，還能促進甜菜幼苗生長勢。

3.3 放線菌

放線菌是一類呈邊緣呈放射狀、以孢子繁殖的原核生物，可以促進植物吸收養(yǎng)分、抵御病害，維持植物體內微生態(tài)的平衡[90]。放線菌4-21對稻瘟病菌抑制率高達84.12%[91]；放線菌菌株SF1對粉紅聚端孢、SF4對蘋果炭疽菌、SF20對灰葡萄孢均有較強的抑制作用[92]；菌株 6-C可作為馬鈴薯晚疫病的生物防治劑[93]；對胡蘿卜蛀斑病的病原體產生拮抗作用[94]；放線菌LY26可對辣椒疫霉產生生防效果[95]。王琦等人[96]篩選出鏈霉菌屬的三種放線菌，可有效抑制由多粘菌引發(fā)的甜菜叢根病，但目前放線菌對甜菜根腐病的研究仍相對較少。

4 總結與展望

甜菜根腐病發(fā)病原因復雜，危害嚴重且防治難度大，已經成為制約甜菜糖分含量及產量的一大難題。傳統的化學防治易存在糧食安全及環(huán)境污染等問題，而生物防治可以更安全環(huán)保的進行甜菜及相關產品的生產。

近年來對甜菜根腐病病原菌及發(fā)生的研究取得了一定進展，但對其作用機理的研究甚少，因此應進一步明確甜菜病原菌作用機理及其與生防微生物拮抗效應；其次，目前發(fā)現的針對甜菜根腐病的微生物及生防菌制劑種類較少，因此需繼續(xù)發(fā)掘拮抗菌種類；最后，許多研究發(fā)現，將實驗室中篩選出的生防微生物應用于大田時，防治效果不穩(wěn)定，因此需要進一步研究生防微生物的生物學特性及加深防治機制的研究，以期達到理想化防治目的。