作者簡介:黃紹華(1993—),女,碩士,助理農(nóng)藝師; 研究方向?yàn)橹参锉Wo(hù)學(xué)。
黃萍(1996—),女,本科,助理農(nóng)藝師; 研究方向?yàn)閳@藝。
通信作者:胡玉偉(1983—),女,博士,正高級-研究員; 研究方向?yàn)橹参锉Wo(hù)。E-mail:huyuwei0363@126.com。
基金項(xiàng)目:國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFD1600305)。
摘要:柑橘黃龍病是我國柑橘產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展所面臨的重要挑戰(zhàn)之一。果樹一旦感染黃龍病,若未及時(shí)采取有效的防控措施,病情將迅速蔓延至整個(gè)園區(qū),導(dǎo)致顯著減產(chǎn)甚至大面積的果樹死亡。目前,黃龍病被公認(rèn)為我國柑橘產(chǎn)業(yè)的“頭號威脅”。為有效防控黃龍病,需要因地制宜,發(fā)展科學(xué)合理的綜合防控技術(shù)。本文分析了黃龍病的染病原因和特點(diǎn),揭示了病媒傳播的分布情況,并總結(jié)了針對黃龍病的預(yù)防、診斷、治療以及病樹處理等方面的綜合防控技術(shù),以供柑橘種植從業(yè)人員參考。
關(guān)鍵詞:黃龍病" 柑橘木虱" 快速檢測" 綜合防控技術(shù)
中圖分類號:S436.66
Abstract: Huanglongbing is a major challenge to the healthy growth of China's citrus industry. Once" fruit trees are infected with the disease, prompt preventive and control measures are essential to prevent the disease from spreading throughout the orchard and causing substantial yield losses or even death of the fruit trees. Currently, Huanglongbing is considered as the most significant threat to China's citrus industry. To effectively prevent and control Huanglongbing, it is crucial to develop scientifically and reasonably integrated prevention and control technology based on local conditions. This paper examines the factors and features of Huanglongbing, uncovers the distribution of disease vectors, and summarizes preventative measures, diagnosis, and treetment for the benefit of citrus growers.
Keywords: Huanglongbing, citrus psyllid, rapid detection, comprehensive prevention and control technology
柑橘黃龍病(Huanglongbing, HLB),原名綠化病,是由韌皮桿菌侵染柑橘植株引起的一種具有高傳播力和強(qiáng)破壞性的柑橘病害。該病害主要侵染柑橘果實(shí)和葉片,導(dǎo)致柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)大幅下降,為我國柑橘產(chǎn)業(yè)帶來重大損失。黃龍病初期癥狀不明顯,使得現(xiàn)場診斷變得困難。黃龍病最早在中國臺灣和廣東地區(qū)出現(xiàn),隨后迅速傳播至周邊省份。在我國,該病害已經(jīng)持續(xù)一個(gè)多世紀(jì)。雖然農(nóng)業(yè)科學(xué)家們一直努力研發(fā)治愈該病的藥劑,創(chuàng)制強(qiáng)抗病的柑橘種質(zhì),但迄今為止仍未取得顯著成果。因此,黃龍病仍然是中國柑橘產(chǎn)業(yè)的“頭號威脅”。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn),亟需發(fā)展多維度的黃龍病綜合防控技術(shù),為柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更好的保障和支持。
1 黃龍病病因與傳播機(jī)制
1.1 黃龍病致病菌
黃龍病是由韌皮桿菌侵染柑橘植株引發(fā)的。已探明的致病韌皮桿菌主要有三種類型,分別是與Candidatus Liberibacter asiaticus相關(guān)的亞洲型、與Candidatus Liberibacter africanus相關(guān)的非洲型以及與Candidatus Liberibacter americanus相關(guān)的美洲型。
1.2 黃龍病特征
感染黃龍病的植株在春季開花前后會出現(xiàn)黃化和凋萎等癥狀。葉片出現(xiàn)黃色斑塊,并逐漸擴(kuò)大發(fā)展為黃色條紋。病情加重時(shí)葉片將大面積枯萎脫落。果實(shí)表面有黃斑出現(xiàn),果皮和果肉會增厚變硬,導(dǎo)致柑橘果實(shí)品質(zhì)下降。
1.3 傳播途徑與機(jī)制
黃龍病具有極高的傳播速度,該病害的傳播主要包括兩種途徑。一種是通過嫁接傳播,即在嫁接過程中,染病的接穗將病菌傳染給健康的植株;另一種是通過柑橘木虱傳播。研究表明:柑橘黃龍病有兩種木虱載體,分別是Diaphorina citri和Trioza erytreae。這兩種木虱都可以傳播亞洲型或非洲型的韌皮桿菌。
2 診斷方法
2.1 人工經(jīng)驗(yàn)法
根據(jù)Zhang等的最新研究顯示,柑橘黃龍病在果園的分布與海拔、風(fēng)向、種植方位和柑橘品種等條件密切相關(guān)[1]。種植人員通過定期巡園,觀察和調(diào)查柑橘樹的葉片和枝條是否存在異常情況,定期采集樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測。但在黃龍病發(fā)病初期沒有明顯的特異性,容易與其他病蟲害混淆。這一方法識別效果受人為因素影響較大,無法進(jìn)一步提高識別的準(zhǔn)確率。
2.2 碘-淀粉顯色法
柑橘植株感染黃龍病后,會導(dǎo)致韌皮部壞死和篩管阻塞,淀粉無法傳輸?shù)焦麑?shí)上,大量淀粉在葉片累積。依據(jù)這一原理,研究人員建立了一種基于淀粉碘反應(yīng)的柑橘黃龍病檢測方法。在這一基礎(chǔ)上,王等人創(chuàng)新去除葉片表面蠟質(zhì)層,跳過冷凍處理步驟,節(jié)省脫色時(shí)間,優(yōu)化碘-淀粉顯色法技術(shù)[2]。此外,鄧等人通過分析不同采樣時(shí)間健康樹和黃龍病樹的葉片淀粉值差異,推算黃龍病陽性葉片淀粉值界限,制作了快速檢測試劑盒。該方法在田間采樣中與實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法的一致性為80%,可作為熒光定量PCR檢測方法前期篩查輔助手段[3]。這種方法成本低且易于操作,目前被廣泛用于輔助柑橘黃龍病的初步診斷。
2.3 PCR檢測法
PCR檢測法常用于柑橘黃龍病的早期篩查,準(zhǔn)確率高,成為快速檢測的主要方法。目前常用的PCR檢測技術(shù)包括普通PCR、巢式PCR、定量PCR和Direct PCR等。田等人研究使用定量PCR檢測柑橘黃龍病病原含量的方法[4]。根據(jù)亞洲型病菌的DNA序列,該方法可用于研究黃龍病病原在植株上隨季節(jié)的分布和變化情況。巢式PCR法是在普通PCR法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來,第一輪擴(kuò)增引物與普通PCR法相同,第二輪用巢式引物在第一輪產(chǎn)物內(nèi)部進(jìn)行短片段擴(kuò)增。熒光定量PCR能實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)PCR反應(yīng)過程,并使用標(biāo)準(zhǔn)曲線對樣品進(jìn)行定量分析。Li等人針對16S rDNA序列設(shè)計(jì)特異性引物,搭建實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)表明該方法的檢測靈敏度比常規(guī)PCR法提高了2~3個(gè)數(shù)量級[5]。然而,上述PCR方法都存在制備周期長、DNA模板提取耗時(shí)耗力等缺點(diǎn)。因此,為了節(jié)約時(shí)間和人力成本,IBovenutres研制出基因釋放劑,可直接從細(xì)胞中釋放DNA。Direct PCR技術(shù)以傳統(tǒng)PCR技術(shù)為基礎(chǔ),使用Direct PCR試劑盒可簡化PCR檢測流程。
3 黃龍病綜合防控技術(shù)
3.1 化學(xué)防控
黃龍病主要通過種苗感染、病枝嫁接和柑橘木虱等途徑傳播?;瘜W(xué)防控是控制黃龍病傳播的主要手段,其重點(diǎn)滅殺柑橘木虱以切斷傳播路徑。另一方面對感染植株實(shí)施抗生素治療以限制病情發(fā)展。在柑橘木虱防治方面,主要采用噴施滅虱農(nóng)藥的手段。選用農(nóng)藥可采用復(fù)配制劑,例如55%氯氰·毒死蜱、15%啶蟲脒·氯氰菊酯、30%唑磷·毒死蜱、40%敵百蟲·氯氰菊酯,以及40%啶蟲脒·毒死蜱。此外,病株砍伐現(xiàn)場也需要實(shí)施化學(xué)防控,病株砍伐后應(yīng)立刻噴施滅虱藥劑,避免黃龍病菌通過散逸木虱傳染到其他健康植株上;遺留的樹樁需要及時(shí)采取藥劑噴灑或灌注處理,處理后用塑料薄膜覆蓋樹樁,防止新芽再生感染黃龍病。在感染植株治療方面,一般采用韌皮部輸液處理。陳[6]等人分別對比施用6種抗生素藥劑8個(gè)月后的效果,發(fā)現(xiàn)2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺、異噻唑啉酮、氨芐青霉素的相對防效分別達(dá)到了89.75%、83.72%、87.27%。這表明上述三種藥劑對黃龍病病株具有較好的療效。同時(shí),配合使用10:1的青霉素和四環(huán)素,不僅可以降低藥害,還能夠抑制黃龍病抗藥性。但是持續(xù)使用抗生素會引起藥劑污染問題,未被吸收的抗生素會逐漸侵入土壤,進(jìn)入地下水環(huán)境,并通過作物吸收進(jìn)入食物鏈,對動物和人體健康構(gòu)成潛在威脅。
3.2 物理防控
黃龍病菌具有不耐熱的特性,可采用物理防控手段抑菌滅菌。物理防控技術(shù)包括利用光照、濕熱空氣、熱水或蒸汽等方式對染病植株進(jìn)行加熱處理。美國佛羅里達(dá)大學(xué)柑橘研究與教育中心開展一項(xiàng)紅外熱處理實(shí)驗(yàn),針對染病柑橘樹進(jìn)行輻照處理。結(jié)果表明:經(jīng)紅外線輻照處理后,大部分染病柑橘樹的病情得到緩解。此外,賈等人搭建室內(nèi)和田間實(shí)驗(yàn)裝置,探索蒸汽快速熱處理方法對柑橘黃龍病病株的防治效果。結(jié)果證實(shí)該方法能夠明顯降低病菌濃度,有效促進(jìn)染病柑橘樹的生命力恢復(fù)[7]。此外,Xue等發(fā)現(xiàn)定期清除果園雜草,增施有機(jī)肥改善果園環(huán)境后也可大大提升柑橘免疫力[8]。
3.3 誘導(dǎo)增強(qiáng)抗病
有研究結(jié)果顯示,施用誘導(dǎo)藥劑會逐漸增強(qiáng)柑橘苗木對病原物的抗性。水楊酸作為植物內(nèi)源活性小分子成分之一,在促進(jìn)抗逆抗病方面發(fā)揮著重要作用,也是衡量抗病反應(yīng)的重要指標(biāo)物。根據(jù)水楊酸的累積情況,誘導(dǎo)后獲得的系統(tǒng)性抗病反應(yīng)可分為誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性(Induced Systemic Resistance,ISR)和系統(tǒng)獲得性抗性(Systemic Acquired Resistance,SAR)的兩種類型?;谶@一機(jī)制,研究人員探索通過施用小分子化學(xué)藥劑誘導(dǎo)柑橘植株,激發(fā)其內(nèi)部免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗病性。Gottwald等[9]嘗試對患病植株施用水楊酸,并輔以適量的礦物質(zhì)和營養(yǎng)劑,但對照組和實(shí)驗(yàn)組結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯差異。Stansly等[10]發(fā)現(xiàn)黃龍病病菌可以編碼一種水楊酸羥化酶,將水楊酸轉(zhuǎn)化為兒茶酚,從而導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)失效。因此,僅依賴水楊酸來誘導(dǎo)柑橘植株獲取抗黃龍病的系統(tǒng)抗性是不可行的,還需要進(jìn)一步探索其他植物免疫誘導(dǎo)劑。Canales等[11]將植物激素油菜素內(nèi)脂噴灑到黃龍病葉片上,三個(gè)月后染病植株的體內(nèi)病菌數(shù)量顯著減少,噴灑油菜素內(nèi)脂的柑橘植株顯著提高了幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶的表達(dá)水平,這表明SAR已經(jīng)被激活。同時(shí),編碼過氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、苯丙氨酸氨裂合酶表達(dá)水平的提高表明ISR通道也被開啟,柑橘植株對黃龍病的免疫能力獲得大幅提高。
3.4 快速檢測與預(yù)警
黃龍病的防控需要做到早發(fā)現(xiàn)、早勘定、早處理,隨著果園種植規(guī)模的擴(kuò)大,采用傳統(tǒng)手段監(jiān)測的成本過高,迫切需要發(fā)展高效的黃龍病大面積快速檢測和預(yù)警技術(shù)。最新的研究表明,光譜檢測和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在黃龍病早期診斷得到廣泛應(yīng)用。這類新技術(shù)通過成像光譜儀采集果樹圖像,結(jié)合特征圖像處理方法獲取患病植株的空間信息。例如:Borregaard等[12]人使用傅里葉變換紅外衰減式全反射光譜儀,獲取柑橘植株的光譜圖像數(shù)據(jù),并采用主成分分析和偏最小二乘法對光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,搭建了柑橘黃龍病判別模型,對黃龍病葉的識別準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上。林等人[13]提出了一種無監(jiān)督訓(xùn)練柑橘黃龍病檢測模型,該模型基于小樣本顯微圖像數(shù)據(jù)集的增強(qiáng)特征,對黃龍病識別準(zhǔn)確率可達(dá)到96.2%。此外,朱等人[14]使用無人機(jī)遙感技術(shù),同步采集地面與空中的高光譜數(shù)據(jù),通過評價(jià)HandHeld2(HH2)地物光譜儀數(shù)據(jù),獲得決定系數(shù)超0.96的優(yōu)秀結(jié)果,實(shí)現(xiàn)無人機(jī)快速巡園、監(jiān)測柑橘園區(qū)黃龍病害情況。代等人[15]分析了柑橘黃龍病樣本和健康樣本的自熒光和拉曼光譜差異,建立了三種基于PLS-DA模型的分類器特征曲線ROC,并通過曲線下面積AUC參數(shù)進(jìn)一步評估了模型的性能,結(jié)果表明:拉曼光譜模型的準(zhǔn)確率為98.17%,可作為柑橘黃龍病快速診斷的新方法。
3.5 種苗脫毒及改良
幼苗栽種和嫁接是健康果樹繁育的重要環(huán)節(jié),黃龍病防控是種苗管理中的重要任務(wù)。首要任務(wù)是確保種苗不受感染,首先通過無菌環(huán)境培育脫毒幼苗;其次采取嚴(yán)格防感染措施,確保種苗在收集和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中不會感染黃龍病菌;此外,在種植前要嚴(yán)格篩查柑橘幼苗和待嫁接植株。另一方面,開展抗病育種研究是后續(xù)防治策略的重點(diǎn)。王[16]等人使用實(shí)時(shí)PCR技術(shù)對比14個(gè)高表達(dá)基因和19個(gè)低表達(dá)基因分別在HLB耐受的“Jackson”樹和HLB易感的“Marsh”樹上的表達(dá)。該研究揭示了HLB耐受植株和易感植株在次生代謝產(chǎn)物、發(fā)病機(jī)制相關(guān)基因、轉(zhuǎn)錄因子、激素信號通路和受體樣激酶等方面的差異,為耐HLB柑橘的選育提供了新的思路和指導(dǎo)。
4黃龍病防控的科學(xué)應(yīng)對措施
4.1 加強(qiáng)抗病種質(zhì)創(chuàng)制和使用
種植抗病性強(qiáng)的樹種是預(yù)防黃龍病最有效的手段。在選擇抗病品種時(shí),需要考慮品種的遺傳背景、生長環(huán)境、栽培技術(shù)等因素。國內(nèi)研究者通過雜交和基因編輯等育種技術(shù),篩選出具有較高抗耐性的柑橘品種,例如砂糖橘、椪柑、桂橘1號等,合理選擇栽種和推廣有關(guān)品種可有效減少黃龍病的發(fā)生和傳播。
4.2 加強(qiáng)材料檢疫和脫毒排查
為強(qiáng)化黃龍病的預(yù)防效果,柑橘產(chǎn)業(yè)管理部門應(yīng)加強(qiáng)對柑橘幼苗和接穗材料的檢疫工作。在種植前,種植人員應(yīng)嚴(yán)格檢查種苗和接穗材料,杜絕將帶病苗木引入到無病種植區(qū)域。政府部門應(yīng)在柑橘苗木繁育監(jiān)管方面應(yīng)加大力度,嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)地檢疫和調(diào)運(yùn)檢疫制度,杜絕未經(jīng)檢疫的種苗出圃或進(jìn)入柑橘園,凈化苗木市場。
4.3 加強(qiáng)病蟲害監(jiān)測和預(yù)警
強(qiáng)化柑橘果園病菌檢測和預(yù)警制度,定期對園區(qū)內(nèi)的果樹進(jìn)行抽樣檢測,重點(diǎn)關(guān)注果樹嫩梢生長期、大風(fēng)暴雨等特殊天氣時(shí)期以及冬季清園期。重點(diǎn)監(jiān)測柑橘木虱、紅蜘蛛等傳播黃龍病的標(biāo)志性蟲害,做到早發(fā)現(xiàn)早處理,最大可能減少黃龍病帶來的損失。同時(shí)園區(qū)管理人員可使用無人機(jī)等工具輔助巡園,及時(shí)將巡園結(jié)果上報(bào)至園區(qū)的監(jiān)測和預(yù)警中心,落實(shí)病蟲害警情快速應(yīng)急處理,提升預(yù)警效果。
4.4 推廣生物防控手段
采用生物防控手段對環(huán)境的影響較小。與傳統(tǒng)化學(xué)防控手段相比,生物防控手段可大大減少柑橘的農(nóng)藥殘余。在柑橘生長過程中,種植人員可以培養(yǎng)天敵如六斑月瓢蟲等來控制柑橘木虱。利用天敵防控主要通過釋放成蟲實(shí)現(xiàn),尤其在柑橘木虱田間種群處于低齡期時(shí),宜采用多點(diǎn)淹沒式釋放的方式進(jìn)行控制,并控制園內(nèi)雜草規(guī)模以保護(hù)柑橘木虱天敵的數(shù)量。
參考文獻(xiàn)
[1] ZHANG J, LIU Y, GAO J, et al. Current Epidemic Situation and Control Status of Citrus Huanglongbing in Guangdong China: The Space–Time Pattern Analysis of Specific Orchards[J]. Life 2023, 13, 749.
[2] 王許會, 郭洋洋,全金成,等.柑橘黃龍病碘-淀粉法快速檢測技術(shù)優(yōu)化[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017, 46(4): 392-396
[3] 鄧方坤,蔡德珍,歐陽智剛,等.利用比色卡黃龍病快速檢測試劑盒對柑橘黃龍病的田間檢測試驗(yàn)結(jié)果初報(bào)[J].生物化工,2023, 9(2):102-108.
[4] 田亞南,柯穗,柯沖.應(yīng)用多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù)檢測和定量分析柑桔黃龍病病原[J].植物病理學(xué)報(bào),1996(3):53-60.
[5] LI W, HARTUNG JS, LEVY L.Quantitative Real-time PCR for Detection and Identification of Candidatus Liberibacter Species Associated with Citrus Huanglongbing[J]. J Microbiol Methods, 2006, 66(1): 104-115.
[6] 陳仕欽,盧小林,陳玉龍,等.柑橘黃龍病防控藥劑篩選試驗(yàn)初報(bào)[J].植物保護(hù),2014, 40(2): 166-170.
[7] 賈志成,Ehsani R. 鄭加強(qiáng), 等. 柑橘黃龍病蒸汽快速熱處理升溫特性及田間防治效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2017, 33(11): 219-225.
[8] LI X, RUAN H Q, ZHOU C Q, et al. Controlling Citrus Huanglongbing: Green Sustainable Development Route Is the Future[J]. Frontiers in Plant Science, 2021, 12: 760481.
[9] GOTTWALD T R, GRAHAM J H, IREY M S, et al. Inconsequential Effect of Nutritional Treatments on Huanglongbing Control,F(xiàn)ruit Quality,Bacterial Titer and Disease Progress[J]. Crop Protection, 2012, 36(none): 73-82.
[10] STANSLY P A, AREVALO H A, QURESHI J A, et al. Vector Control and Foliar Nutrition to Maintain Economic Sustain Ability of Bearing Citrus in Florida Groves Affected by Huanglongbing[J]. Pest Management Science, 2014, 70(3): 415-426.
[11] CANALES E, COLL Y, HERNáNDEZ I, et al. ‘Candidatus Liberibacter Asiaticus’, Causal Agent of Citrus Huanglongbing, is Reduced by Treatment with Brassinosteroids[J]. PLoS One, 2016, 11(1): e0146223.
[12] BORREGAARD T, NIELSEN H, N?RGAARD L, et al. Crop–weed Discrimination by Line Imaging Spectroscopy[J]. Journal of Agricultural Engineering Research, 2000, 75(4): 389-400.
[13] 林少丹, 李效彬, 楊碧云,等. 適用于小樣本顯微圖像數(shù)據(jù)集的柑橘黃龍病快速診斷模型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2022, 38(12): 216-223.
[14] 朱梓豪. 基于無人機(jī)高光譜遙感的柑橘黃龍病檢測研究[D]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2023.
[15] 代芬, 邱澤源, 邱倩,等. 基于拉曼光譜和自熒光光譜的柑橘黃龍病快速檢測方法[J]. 智慧農(nóng)業(yè), 2019, 1(3): 77-86.
[16] WANG Y, ZHOU L, YU X, et al. Transcriptome Profiling of Huanglongbing (HLB) Tolerant and Susceptible Citrus Plants Reveals the Role of basal Resistance in HLB Tolerance[J]. Frontiers in Plant Science, 2016, 7: 933.