芸薹属蔬菜霜霉病研究概况及进展

高天一，任锡亮，孟秋峰，王洁，黄芸萍

（浙江宁波市农业科学研究院，315040）

1 芸薹属蔬菜霜霉病的发生与为害

芸薹属蔬菜是我国主要的栽培蔬菜之一，主要包括大白菜、青菜、甘蓝、芥菜等，霜霉病是全世界范围内严重威胁芸薹属蔬菜生产的一种重要真菌性病害，1796年霜霉病首次在芥菜上发现，并逐渐在世界范围内传播至其他芸薹属蔬菜。目前霜霉病在我国各地区均有发生，严重时发病率可达到80%～90%，造成的产量损失可达20%～60%[1]，给我国蔬菜产业造成了巨大的经济损失，成为限制我国蔬菜产业可持续发展的重要因素之一[2]。

芸薹属霜霉病菌的分类地位随着人们对病原菌研究的逐步深入而发生变化。1796年Persoon首次将十字花科霜霉病病原菌定名为寄生葡萄孢（Botrytis parasitica），1849 年 Fries将霜霉病病原菌更名为寄生霜霉[Peronospora parasitica（Pers.） Fr.][3]，2002年，Constantinescu等[4]通过对病原菌的基因序列分析研究，将霜霉病病菌再次更名为寄生无色霜霉（Hyaloperonospora parasitica），并确定其分类地位为卵菌门霜霉目霜霉科无色霜霉属，该分类地位及命名一直沿用至今。

霜霉病最易在每年的春秋季发生，适宜发病温度为16～20℃，寒冷潮湿、连续阴雨低温的天气利于发生。当空气环境湿度大时，叶片病斑背部会形成白色或灰色霉层；幼苗期和成株期均可发生霜霉病，包括子叶、真叶、花瓣和种荚等器官都能受到病原菌侵染，幼苗期是霜霉病最主要的为害时期；叶片被侵染后在叶背首先出现微小的黄色斑点，并随着病害的发展逐渐扩展为不规则的黄色病斑，严重时呈现黄褐色，导致植株品质和产量的下降；花期发生霜霉病时，花瓣干瘪并变为绿色，花梗出现“龙头病”的症状，当环境湿度大时病斑部位可出现白色霉层；种荚发病后可出现黑色点状病斑，种荚枯瘪，无法结实。霜霉病的发生还可引起植株叶片生理水平降低，导致植株对其他病害抵抗能力下降，间接引发病毒病等其他病害[5，6]。

2 芸薹属霜霉病的侵染循环

霜霉菌能够以卵孢子的形式在种子、土壤和病残体等中进行越冬休眠，卵孢子休眠时间一般为2～3月，并于翌年萌发后成为霜霉病发生的侵染源。带菌种子播种后，卵孢子在适宜的环境下萌发形成孢子囊，可随着种子的萌发侵染幼苗[7，8]。在田间，霜霉菌能够伴随气流和雨水传播到邻近的健康植株上，通过植株表皮组织、自然孔口或伤口侵入植株健康组织，导致病害发生[6，9]。霜霉病潜伏期短，在环境条件适宜和常年连作的区域极易出现大规模的流行暴发。

十字花科霜霉病病原菌分为芸薹属专化型、萝卜属专化型和荠菜属专化型3个不同的寄主专化型，其中侵染芸薹属蔬菜的霜霉菌主要为芥菜属专化型和芸薹属专化型。芥菜属专化型霜霉菌只能侵染芥菜作物，不能侵染其他十字花科植物。芸薹属专化型存在生理小种分化的情况，分为甘蓝型、芥菜型和白菜型3个生理小种，甘蓝型生理小种主要侵染甘蓝、青菜花和花椰菜，对其他芸薹属蔬菜侵染能力较弱；芥菜型生理小种主要可以侵染芥菜，对甘蓝和白菜等芸薹属蔬菜侵染力较弱；白菜型生理小种主要侵染大白菜、小白菜、芥菜、芜菁等，对甘蓝侵染能力弱[2，10]。

3 芸薹属蔬菜霜霉菌保存方式

由于霜霉病病原菌为活体营养型真菌，具有极强的寄主专化性，目前尚无法在人工合成的培养基上进行离体培养，因此关于霜霉病菌的保存方法也是现有研究的重点和难点。目前最常用的霜霉菌保存方法是活体植株叶片接种保存，即将植株病斑部位的霜霉菌孢子洗下，通过不断接种新鲜植株叶片进行活体保存[11]。除此之外还有叶片冷冻保存的方法，杨丽娟等[12]通过比较离体子叶冷冻法、离体叶片冷冻法和10%二甲基亚砜+5%脱脂乳冷冻法3种保藏霜霉病菌的方法，发现离体子叶冷冻法适用于寄生霜霉病菌的保藏，冷冻保藏12个月后病菌孢子囊仍可保持较高的萌发率。更多霜霉菌保存方法还在进一步的研究和探索中。

4 芸薹属蔬菜霜霉病防治措施

及时有效地防治霜霉病对芸薹属蔬菜产业发展意义重大，目前防控霜霉病主要采用以下几种措施。

4.1 选育抗病品种

选用抗病品种是防治霜霉病最有效的方式，抗病品种具有对病害防治的稳定性和特异性。不同品种对霜霉病的抗性具有显著差异，目前国内已选育出了一些对霜霉病抗性优良的芸薹属蔬菜育种材料。李颖等[13]从260份大白菜材料中筛选出对霜霉病抗病性好的自交系17份、组合系12个。同时一些商业品种，例如大白菜品种晋菜3号、中白76号、北京新5号、天正秋白2号、天正秋白5号、太原二青等，小白菜品种夏绿2号、京冠1号、京冠3号、抗热 605、华绿四号等，芥菜品种牛勒巴芥菜、宽叶青1号等，甘蓝品种中甘11号、报春等，都对霜霉病有比较好的抗性[6，14～17]。

4.2 农业措施管理

霜霉病田间的发生与栽培管理方式密切相关，科学的农业管理措施可以有效降低田间霜霉病的发生率。栽培过程中，应注意适时播种，播种期不宜过早。种植时应注意合理密植，选择高垄地块进行栽培，种植地块应排水良好，防止由于积水导致的高湿度环境引发病害。栽培时应密切注意水肥管理，保持土壤疏松，施足底肥，少施氮肥，多施磷、钾肥，并进行轮作倒茬。在种植时应注意播种间距，间苗不宜过晚，留苗密度要小。当田间发现病株时应及时清除病叶，销毁焚烧和深耕掩埋，防止病残体成为侵染源导致霜霉病再侵染情况的发生。

4.3 化学药剂防治

目前常用的霜霉病防治方式是使用化学试剂，对霜霉病有效的杀菌剂有很多种，包括灭克锰锌（氟吗·锰锌）、百菌清、甲霜灵、烯肟菌酯、普力克（霜霉威）等，化学药剂的使用方法可分为种子消毒处理和田间药剂喷施，种子处理通常是在播前以种子质量0.4%的25%甲霜灵可湿性粉剂或75%百菌清可湿性粉剂拌种[16，18]。药剂喷施处理应在田间霜霉病发生初期进行，施药过程中应注意喷施均匀，避免在阴雨天气施药，一般每隔7～10 d施用1次，连续2～3次即可起到防治效果，同时应注意不同药剂的交叉施用，防止病菌对单一药剂产生抗药性，影响防治效果[9，15]。施用过程中应注意农药使用剂量，避免高浓度农药产生药害。虽然采用化学药剂对霜霉病防治效果明显，但化学药剂存在毒性强、对环境污染大的缺点，长期施用还会导致病菌产生抗药性和生理小种变异，因此化学防治方式应受到严格监控。

4.4 生物防治

生物防治方法由于其对环境友好的特性而逐渐开始受到人们的重视，目前对霜霉病的生防研究也取得了一定的进展。刘继红[19]利用从土壤中筛选出的5株生防链霉菌对白菜霜霉病防治效果进行测定，发现其对白菜霜霉病具有较好的防治效果。洪海林等[20]研究发现，枯草芽孢杆菌水分散粒剂对田间白菜霜霉病具有良好的防效，防治效果最高可达到88.6%。马华升等[21]研究发现，木霉诱变菌株HZ0510制剂可以有效防治田间霜霉病的发生，防治效果可达到77.5%，同时还能够提高白菜产量。姚文飞等[22]利用悬滴法进行试验，发现植物乳油对白菜霜霉病孢子萌发具有显著的抑制作用。生物防治具有对环境友好、不会使病虫害产生抗药性等优势，但目前在田间的应用还有一定的难度，存在例如生防菌种类少、田间防治效果不稳定等问题，更多关于霜霉病生防菌株的研究目前还在进一步的探索中。

5 寄主抗性反应机制和抗性遗传规律

霜霉病菌生理小种分化很多，不同生理小种的霜霉病菌侵染后，寄主防卫信号途径中相关基因的表达存在显著的差异，因此，目前推测芸薹属蔬菜对霜霉病的抗性可能存在多种不同机制，包括激活植物体某些信号通路途径、激活抗性基因表达和抗逆相关酶活提升等。抗病品种与病菌互作后，寄主能够依赖R基因激活自身水杨酸信号途径相关基因表达，产生系统抗性，阻止霜霉病菌的进一步侵染，而茉莉酸和乙烯信号介导的基础抗性途径也会对防御霜霉病侵染起到一定的作用[23]。在大白菜与霜霉病菌的互作中，几丁质酶基因和β-1，3葡聚糖酶基因在大白菜对霜霉病的免疫反应起到重要的作用，同时霜霉病菌的侵染可诱导大白菜2种α-微管蛋白基因表达，并且同感病品种相比，抗病品种叶片细胞微管结构更加完整[24，25]。冷月强[26]通过比较白菜霜霉病抗病品种与感病品种间与抗性反应相关酶活的差异，发现在霜霉菌侵染后，与感病品种相比，抗病品种的POD、PPO等酶活性显著升高，申姗娜[27]研究发现，抗病品种叶片的叶绿素和木质素含量显著高于感病品种,而可溶性糖的含量显著低于感病品种。Xiao等[28]通过比较小白菜抗病品种与感病品种间基因表达模式，发现抗病品种中与抗性通路相关的基因表达量显著高于感病品种。Li等[29]对大白菜基因组全转录组手段分析，发现与感病品种相比，抗病品种有68个基因上调表达，这些基因与病原菌寄主互作通路的抗病反应密切相关，并涉及到转录因子、蛋白合成、代谢通路、细胞壁形成等许多方面。王彦华等[30]用霜霉病菌接种苏州青白菜抗病自交系，其寄主抗性表达结果表明，BCWRKY1是对霜霉病菌早期应答的基因，在寄主抗病信号转导中具有重要的作用。

芸薹属蔬菜对霜霉病的遗传抗性机制十分复杂。目前包括单显性基因控制[31～34]、单隐性基因控

制[35]、双显性基因控制[36]、双隐性基因控制[37]的霜霉病抗性遗传方式均有报道。芸薹属蔬菜对霜霉病的抗性可能受到主效基因和微效多基因共同调控，不同作物的不同品种对霜霉病的抗性遗传规律均有所不同[32，38]。因此目前对霜霉病的抗性遗传规律尚不明确。并且植株在成株期和苗期等不同生育期对霜霉病的抗性机制也不同，Monteiro等[36]研究发现，在不同生育期的甘蓝，植物成株期对霜霉病的抗性由单显性基因调控，而幼苗期的抗性则有由2个显性基因调控。

6 霜霉病分子标记

随着分子生物学的快速发展，采用分子标记技术筛选霜霉病的抗病材料已经逐渐受到科学研究者的关注。目前在芸薹属霜霉病分子标记的研究方面取得了一定的进展，并且已经发现一些与霜霉病抗性相关的分子连锁标记，已经应用的分子标记技术包括 AFLP、RAPD、SSR、ISSR 等。 Farinhσ 等[39]通过AFLP、RAPD和ISSR等技术，筛选出2个与霜霉病紧密连锁的分子标记OPK17-980和AT.CTA-133/134。王神云[2]发现，霜霉病抗性由单基因显性控制，并扩增到一条与霜霉病抗性紧密连锁片段BoRAAG/CTC113。冷月强[26]利用RAPD方法获得一条与霜霉病基因紧密连锁的多态性片段AY121238，遗传距离为6.7 cM。邸青[10]研究表明，大白菜霜霉病抗性由单显性基因控制，并通过SRAP标记的方法筛选出2个与霜霉病抗性基因连锁的标记Me1E40和Me3E33。Kim等[40]利用RAPD方法在大白菜基因组中筛选到一条与霜霉病抗性紧密连锁的片段BrRHP1。虞慧芳等[41]利用 SSR方法获得了一个与大白菜抗霜霉病基因抗性紧密连锁的标记 RPP13MK。只升华[42]利用3482个SLAF标签和己公布的206个SSR标记和Indel标记组成1064个bins，最终构建一个总长度为858.98 cM的高密度bin遗传图谱，检测出6个与霜霉病相关的QTL。随着霜霉病抗病新材料的不断培育，更多芸薹属蔬菜霜霉病的分子标记正在开发中。

7 展望

霜霉病是芸薹属蔬菜生产上的重要病害，目前关于芸薹属蔬菜霜霉病的研究取得了一定的进展，但仍存在许多亟需解决的问题，特别是在抗病品种选育方面的研究还存在着诸多难点。其主要的原因因有以下几个方面：①病菌无法进行离体培养，由于霜霉病菌为活体营养型真菌，目前为止还没有探索出病菌离体培养的方式，因此对从传统生物学角度研究霜霉病菌产生了很大的障碍，降低了霜霉病研究的效率；②霜霉病菌生理小种具有多样性，不同生理小种间的致病力和寄主范围具有一定程度的差异，并且在田间能够不断地进行分化变异，因此寄主对病原菌的抗性持续性较弱，病原菌小种的变异使得筛选出的抗性材料在短时间内很容易丧失对霜霉病的抗性；③霜霉病抗性遗传规律复杂，目前研究表明，霜霉病抗病遗传规律受不同生理小种之间影响很大，不同寄主对霜霉病菌的抗病机制不同，抗性遗传规律十分复杂，寄主与病原菌的互作关系尚未完全明确，给抗病品种的选育造成了很大的困难。

同时由于霜霉病在我国分布面积广泛，而不同地区的栽培品种差异性很大，因此加快抗病品种的布局，推进病害绿色防控体系建立，是从源头上预防芸薹属蔬菜霜霉病发生的根本方式。随着分子生物学研究的不断深入，利用基因组学在分子水平层面进行霜霉病菌的研究展现出巨大的潜力，白菜、小白菜、芥菜等芸薹属蔬菜全基因组序列的公布，为从基因层面研究霜霉病与寄主的互作关系奠定了基础。霜霉病抗病相关分子标记的筛选，寄主对不同生理小种的互作关系和遗传抗性机制，霜霉病抗病品种的选育等研究方向，都将是芸薹属蔬菜霜霉病未来研究的重点目标。