鄧 蕾,潘 慧,李文藝,趙昆松,鐘彩虹,李 黎
(1.中國科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院獼猴桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院武漢植物園,武漢 430074;2.湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳果茶辦公室,武漢 430000)
獼猴桃果實(shí)富含維生素、氨基酸及多種礦質(zhì)元素,營養(yǎng)豐富,是中國山區(qū)農(nóng)民精準(zhǔn)脫貧的特色優(yōu)勢樹種。湖北省地處長江中游,位于北緯29°05'—33°20',東經(jīng)108°30'—116°10',氣候溫暖濕潤,自然條件優(yōu)越,獼猴桃種質(zhì)資源豐富,蘊(yùn)藏量大,新西蘭早期選育的品種如海沃德等均起源自湖北省宜昌市夷陵區(qū)霧渡河鎮(zhèn)[1]。豐富且優(yōu)異的獼猴桃資源優(yōu)勢對發(fā)展湖北省山區(qū)經(jīng)濟(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。4 個已形成的獼猴桃生產(chǎn)區(qū)(秦巴山、幕阜山、武陵山及大別山生產(chǎn)區(qū))的面積占全省栽培面積80%以上,主要分布在咸寧赤壁、宜昌夷陵、隨州曾都、廣水、恩施建始、咸豐、鶴峰、黃岡英山等地[2]。至2019 年,全省60 多個縣市的130 多家企業(yè)種植獼猴桃,種植總面積約1.33 萬hm2,結(jié)果面積約5 000 hm2,年產(chǎn)量約6 萬t,每公頃平均產(chǎn)值75 000 元,年農(nóng)業(yè)產(chǎn)值超15億元,栽培品種主要有金魁、紅陽、金桃、金艷及建香等[3]。湖北省獼猴桃種植面積占全國獼猴桃栽培面積近10%,在中國主產(chǎn)區(qū)中排名第十位。
雖然湖北省在獼猴桃資源收集、評價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新等方面的研究處于全國領(lǐng)先水平,但全省獼猴桃產(chǎn)業(yè)水平、品種結(jié)構(gòu)、栽培管理及營銷策略等明顯落后于陜西省、四川省等地[4]。2018 年8 月湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳展開了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新行動——“特色水果生態(tài)高效栽培與采后處理項(xiàng)目”,并出臺了《湖北省推進(jìn)獼猴桃產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》,省財(cái)政撥付專項(xiàng)資金支持該省各縣市發(fā)展獼猴桃,力爭在2022年將湖北省獼猴桃產(chǎn)業(yè)打造成繼柑橘、桃、梨之后的第四大特色水果產(chǎn)業(yè)。得益于該政策,湖北省一些貧困地區(qū)依靠獼猴桃種植帶動脫貧致富效果顯著,其中建始、宜昌、咸寧、浠水等市縣均已形成了一定的獼猴桃產(chǎn)業(yè)規(guī)模,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
然而,在獼猴桃產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí),多項(xiàng)研究報(bào)道湖北省獼猴桃病害問題日益突出,亟需盡快啟動全面病害調(diào)研及鑒定工作。楊清平等[5]研究發(fā)現(xiàn)湖北省獼猴桃主要病害有潰瘍病、花腐病、黑斑病、根腐病、黃化病及根結(jié)線蟲病等,并分別就各種病害的危害癥狀、發(fā)生規(guī)律及有機(jī)病害治理技術(shù)進(jìn)行了介紹。鄭麗等[6]結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定了湖北省獼猴桃綠色生產(chǎn)技術(shù),其中包括了潰瘍病、褐腐病、褐斑病、藤腫病等病害,葉蟬、蝽象、金龜子、小綠葉蟬及介殼蟲等蟲害的防治方法。戢小梅等[7]調(diào)查發(fā)現(xiàn),武漢市獼猴桃病蟲害主要為軟腐病、褐斑病及蝙蝠蛾。然而,以上研究均以病害癥狀觀察、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)為主,尚未開展全面系統(tǒng)的病原菌鑒定。在此基礎(chǔ)上,2019—2020 年,中國科學(xué)院武漢植物園對湖北省赤壁、十堰、武漢、咸豐、宜昌及建始市6 個地區(qū)進(jìn)行了周年感病樣本的采集及病菌類型鑒定,了解各地區(qū)的病害類型及危害程度,為后期開展病害預(yù)測及制定綜合防治方案奠定理論基礎(chǔ)。
2019—2020 年4 月、6 月及11 月,分別對赤壁、十堰、武漢、咸豐、宜昌及建始市6 個地區(qū)共計(jì)49 個獼猴桃園區(qū)進(jìn)行了春季、夏季及秋冬季病害調(diào)查及樣本采集工作(表1)。主要栽培品種均為紅陽、金艷、東紅、翠玉等,具體園區(qū)所在地區(qū)見表1。采樣期間,觀察到獼猴桃細(xì)菌性潰瘍病、真菌性軟腐病、灰斑病、褐斑病、黑斑病、根腐病及炭疽病等癥狀(圖1)。
圖1 湖北省部分獼猴桃栽培園區(qū)的主要病害感病癥狀
續(xù)表1
1.2.1 細(xì)菌性病原菌的分離和培養(yǎng) 運(yùn)用打孔器取3 片直徑為1 cm 的病健交界處葉片組織,70%乙醇消毒后置于含400 μL 10 mmol/L MgSO4和2 粒鋼珠的1.5 mL 離心管中進(jìn)行勻漿及梯度稀釋,取100 μL濃度為10-4mmol/L 的菌懸液涂布在KB 固體培養(yǎng)基上,置于27~28 ℃培養(yǎng)2 d 后劃線分離。取陰性單菌落保存,每個樣本重復(fù)3 次。
1.2.2 真菌性病原菌的分離和培養(yǎng) 對于感病葉片,運(yùn)用打孔器取3 片直徑1 cm 的病健交界處葉片組織,70%乙醇消毒。對于感病果實(shí),切取病健交界處的果肉組織。隨后,分別將上述組織置于25 ℃的PDA 培養(yǎng)基上培養(yǎng)3 d,待菌落出現(xiàn)后挑取菌絲尖端于新PDA 平板上純化直至獲得純菌株,每個樣本重復(fù)3 次。
1.3.1 細(xì)菌菌落PCR挑選新鮮菌落于20 μL 無菌水中98 ℃裂解10 min,吸取2 μL 上清液作為DNA模板。根據(jù)Rees-George 等[8]方法,運(yùn)用Psa 特異引物PsaF1(5'-TTTTGCTTTGCACACCCGATTTT-3')和PsaR2(5'-CACGCACCCTTCAATCAGGATG-3')對各菌株進(jìn)行分子鑒定。反應(yīng)體系為10 μL,其中含Mg2+的10×PCR buffer 1 μL,10 mmol/L dNTP 0.2 μL,1.10 g/mL DMSO 0.2 μL,5 U/μLTaq酶0.1 μL,菌落模板2 μL,100 μmol/L PsaF1 和PsaR2引物各0.1 μL,無菌去離子水6.3 μL。PCR 擴(kuò)增反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃5 min;94 ℃30 s,55 ℃30 s,72 ℃1 min,30 個循環(huán);72 ℃10 min。利用2%瓊脂糖凝膠檢測PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物,Psa 菌株可擴(kuò)增出280 bp 的目的條帶。
1.3.2 真菌ITS 鑒定 在25 ℃條件下,將真菌純菌株在PDA 平板上培養(yǎng)5 d 后取5 塊直徑5 mm 的菌餅置于40 mL PDA 液體培養(yǎng)基中,靜置培養(yǎng)5~8 d 后收集菌絲。提取基因組,將DNA 置于-20 ℃下備用。采用核糖體基因組轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)通用引物ITS4/ITS5(ITS5:5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3' ;ITS4:5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')對DNA 進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。反應(yīng)體系為40 μL,其中含Mg2+的10×PCR buffer 4 μL,100 μmol/L 引物各0.2 μL,5U/μLTaq酶0.25 μL,10 mmol/L dNTP 0.8 μL,1.10 g/mL DMSO 0.8 μL,DNA模板2 μL,無菌去離子水31.75 μL。PCR 擴(kuò)增反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃5 min;94 ℃30 s,55 ℃30 s,72 ℃1 min,30 個循環(huán);72 ℃10 min。經(jīng)2%瓊脂糖凝膠電泳檢測,將目的條帶為600 bp 的PCR 產(chǎn)物送華大基因公司測序,并將測序結(jié)果在NCBI 中進(jìn)行Blast 源性相似差異性分析,以確定該菌株的分類地位。
在部分獼猴桃栽培園區(qū)觀察到疑似細(xì)菌性潰瘍病及真菌性軟腐病、灰斑病、褐斑病、黑斑病、炭疽病和根腐病的感病癥狀(圖1)[9,10]。潰瘍病感病癥狀:葉片上出現(xiàn)不規(guī)則褐色斑點(diǎn),部分品種的感病葉片伴隨3~5 mm 明顯的黃色暈圈。褐斑病感病癥狀:葉片上出現(xiàn)3~15 mm 近圓形至不規(guī)則形的褐色病斑,病斑中央顏色比邊緣淺,呈靶點(diǎn)狀。黑斑病感病癥狀:葉片背面或果實(shí)表面著生黑色絨毛狀霉斑,后期感病部分果肉呈褐色壞死狀并形成錐形硬塊。炭疽病感病癥狀:葉緣略向葉背卷縮,病斑中間為灰白色,邊緣深褐色。軟腐病感病癥狀:發(fā)病部位出現(xiàn)大拇指壓痕斑,凹陷部病部中心果肉呈乳白色,周圍果肉呈黃綠色水漬狀。
春季細(xì)菌性病原菌的鑒定結(jié)果顯示,大部分獼猴桃栽培園葉片樣本均攜帶細(xì)菌性潰瘍病病原菌(圖2)。
圖2 部分獼猴桃感病園區(qū)樣本PsaF1/PsaR2 菌落PCR擴(kuò)增結(jié)果
在各獼猴桃栽培園區(qū)感病樣本上均分離到多種真菌(圖3),代表性的真菌菌株有鏈格孢菌、葡萄莖枯病菌、小孢擬盤多毛孢、球黑孢菌、葡萄座腔菌、菜豆間座殼菌等。夏季及秋冬季的具體菌株種類及各采樣點(diǎn)的預(yù)測病害見表1。
圖3 6 種代表性真菌菌株的菌落形態(tài)
協(xié)同創(chuàng)新是指以知識增值為核心,為了實(shí)現(xiàn)重大科技創(chuàng)新,政府、企業(yè)、知識生產(chǎn)機(jī)構(gòu)(高校、研究機(jī)構(gòu))、中介機(jī)構(gòu)和用戶共同開展的大跨度整合的創(chuàng)新組織模式。針對湖北省獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求,湖北省政府聯(lián)合中國科學(xué)院武漢植物園、湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶業(yè)研究所及華中農(nóng)業(yè)大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新整合現(xiàn)有資源,將新的研究技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中,助力湖北省獼猴桃產(chǎn)業(yè)快速穩(wěn)步發(fā)展。此次調(diào)查結(jié)果顯示,湖北省獼猴桃春季病害主要為細(xì)菌性潰瘍病,夏季及秋冬季主要病害有真菌性軟腐病、褐斑病、灰斑病、炭疽病、黑斑病及根腐病,與貴州六盤水、浙江泰順等地的病害規(guī)律基本一致[11,12]。
調(diào)研發(fā)現(xiàn),湖北省產(chǎn)業(yè)存在抗性品種結(jié)構(gòu)不合理,未形成區(qū)域化布局的問題。部分種植戶因部分紅心品種風(fēng)味好、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高,在選擇品種時(shí)未綜合考慮種植地生態(tài)環(huán)境與品種適應(yīng)性,因此,湖北省部分高海拔園區(qū)大規(guī)模種植潰瘍病易感品種,如紅陽,且將園區(qū)建在風(fēng)口處或山坳中間,冬季極低溫較低,導(dǎo)致潰瘍病發(fā)生嚴(yán)重,對該病害的防治已成為湖北省獼猴桃產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵問題。因此,建議將易感區(qū)域的老園區(qū)品種重新改接成高抗且耐粗放管理的品種,如翠玉、金魁等;新發(fā)展園區(qū)根據(jù)園區(qū)實(shí)際情況選擇合適的栽培品種,并應(yīng)根據(jù)品種特性進(jìn)行園區(qū)管理及病蟲害防治工作。此外,該病菌主要由帶菌苗木及花粉運(yùn)輸傳播,部分園區(qū)對病蟲害防治意識不足,隨意從疫區(qū)引進(jìn)接穗及花粉材料,導(dǎo)致潰瘍病發(fā)生嚴(yán)重。該病害的感病癥狀發(fā)生在枝干高發(fā)期、花期及開花后、葉片發(fā)病高峰及采果后、落葉前及冬季清園幾個時(shí)期,可根據(jù)“兩前兩后”三位一體精準(zhǔn)防控技術(shù)進(jìn)行周年防治[13,14]。
獼猴桃病害的類型和發(fā)生程度與園區(qū)管理存在緊密聯(lián)系。此次調(diào)研發(fā)現(xiàn),部分園區(qū)栽植密度過大、濕度大、郁蔽、棚架低矮、冬季修剪及清園不仔細(xì),導(dǎo)致葉部及果實(shí)的真菌病害嚴(yán)重;部分園區(qū)根頸或嫁接口栽植過深、起壟方式錯誤、土壤板結(jié)、排水不暢,導(dǎo)致根腐嚴(yán)重。其中,果實(shí)軟腐病是獼猴桃產(chǎn)業(yè)中較嚴(yán)重的真菌病害,在枝條上潛伏越冬,翌年早春花期時(shí)侵染花蕾,幼果形成時(shí)由花蕾轉(zhuǎn)移至幼果上,潛伏在表皮下,一般在貯藏期間才逐漸顯現(xiàn)病癥[15]。已確定的果實(shí)軟腐病菌種類包含葡萄座腔菌(B.dothidea)、擬盤多毛孢菌(Pestalotiopsissp.)、擬莖點(diǎn)霉菌(Diaporthesp.)、鏈格孢菌(A.alternata)[16,17]、球黑孢(N.sphaerica)[18]及小新殼梭孢菌(N.parvum)等[19]。湖北省多個采樣點(diǎn)均鑒定出上述致病菌,可見多個園區(qū)內(nèi)潛伏著軟腐病菌,需對該病進(jìn)行重點(diǎn)防治。此外,擬盤多毛孢菌會引起灰斑?。?0],鏈格孢菌及棒曲霉菌(Corynespora cassiicola)會引起褐斑病[21],稻黑孢N.oryzae和D.glomerata會引起黑斑病和褐斑?。?2,23];鐮刀菌(F.lateritium)會引起根腐病[24];膠孢炭疽菌C.gloeosporioides、C.boninense會導(dǎo)致炭疽病發(fā)生[25],對于發(fā)現(xiàn)了上述真菌病菌的園區(qū)也需要進(jìn)行針對性的防治。
總體而言,對湖北省獼猴桃病害進(jìn)行了周年調(diào)查及主要病原菌類型鑒定,為各區(qū)域后期進(jìn)行準(zhǔn)確的病害預(yù)測預(yù)報(bào)及高效的綜合防治奠定了理論基礎(chǔ)。基于本研究結(jié)果,建議湖北省通過技術(shù)培訓(xùn)增加種植戶對園區(qū)管理及病蟲害防控方面的知識,指導(dǎo)種植戶選用優(yōu)質(zhì)抗病品種和砧木,做好園區(qū)管理,控制產(chǎn)量,培育樹勢,注意土壤改良、加強(qiáng)排水設(shè)施及修剪、減少獼猴桃種植或套作密度、避免栽植過深,抓住采果后及冬春季治療關(guān)鍵期進(jìn)行防治,農(nóng)業(yè)防治與化學(xué)/生物防治結(jié)合,減少病害對湖北省獼猴桃產(chǎn)業(yè)的危害。