葡萄霜霉病的发病规律和防治研究进展

1 葡萄霜霉病的起源

葡萄霜霉病（Grape downy mildew）是由一种专性寄生菌（鞭毛菌亚门的葡萄生单轴霉菌 [Plasmopara viticola（Berk.et Curtis）Berl. et de Toni.]）通过葡萄自身的气孔进行侵染引起、发生在葡萄上的一种常见病害[1]。葡萄霜霉病于1834 年首次在北美洲被发现[2]，1870 年通过砧木传入欧洲大陆，给欧洲葡萄产业造成巨大损失，并在1915 年使法国葡萄产量减少70%以上[3]。1899 年我国首次发现并记录了霜霉病[4]，此后，霜霉病几乎蔓延到了我国所有的葡萄产区。

2 葡萄霜霉病的症状

2.1 葡萄感染霜霉病后外部症状

霜霉病在多雨地区和潮湿季节危害葡萄十分严重，它会感染葡萄的任一绿色幼嫩组织，包括幼嫩的新梢、果实和叶片[5]，但以危害叶片较重。以叶片为例，在霜霉病发生初期，叶片上出现无清晰界限的水渍状浅黄斑点，数日后肉眼可见地变为淡绿色或黄褐色多角形病斑，之后叶片背面着生白色霜状霉层，直至斑点变大变红成褐色，导致叶片枯焦易脆早落[2]。如果是新梢、卷须感病，患处会形成半透明水斑，表面长出黄白色霉状物。病斑会沿着纵向迅速扩散，逐渐变为褐色，新梢和叶柄上会有大的凹陷斑点。在严重的情况下，新梢停止生长、进而扭曲或死亡；若是幼嫩果粒感病，果粒和果柄表面着生白色霉菌，随着时间的推移，幼果颜色变灰、形态皱缩直至掉粒；若是近成熟的果粒被感染，则会发育受阻，病害处形成褐色病斑，果面硬化，遇雨水极易形成裂果。

2.2 葡萄感染霜霉病后内部表现

研究发现，葡萄叶片感染霜霉病后其内部的超微结构及抗氧化霉的活性有不同程度的改变：感染部位周围的组织或细胞迅速坏死，邻近的气孔由坏死组织保护并积累胼胝质，叶肉细胞发生质壁分离等。何涛等采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）方法分析葡萄感染霜霉病后代谢物质的改变，初步确定葡萄霜霉主要通过影响ABC 转运蛋白、戊糖磷酸二苯乙烯类、姜辣素和二芳基庚烷类生物合成，以及亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸的生物合成、植物激素信号转导和氨酰tRNA 生物合成途径来影响葡萄叶片正常的生理活动[6]。葡萄叶片接种霜霉病菌后发现，在前5 d 内，过氧化氢酶（CAT）活性下降，但是超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性会随着时间的推移先上升后下降[7]。许培磊等人对不同品种山葡萄的研究表明：丙二醛（MDA）的含量呈现先上升后下降的趋势，过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）的活性上升，过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等的活性呈先下降后上升的趋势，谷胱甘肽还原酶（GR）的活性下降[8]。针对以上同一指标的不同变化，猜测可能是由于受试品种抗性的差别所导致的。

3 葡萄霜霉病的发生规律

葡萄霜霉病易在春夏交替和闷热潮湿季节暴发，主要与气温、土壤湿度、空气湿度等有关。葡萄霜霉病发病的主要病原是葡萄生单轴霉。葡萄生长末期，葡萄生单轴霉在病变组织中形成卵孢子，然后在病原体组织或营养丰富的土壤中越冬，为来年的侵染做好准备[9]。卵孢子萌发的最佳条件是相对湿度100%，温度20℃，当环境温度高于10℃，降雨量为2～3 mm 时，卵孢子在潮湿的土壤或水中萌发，形成孢子囊[10]。孢子囊通过风、雨或其他介质传播到葡萄健康的幼嫩组织中。孢子囊产生的游动孢子通过气孔或皮孔进入葡萄幼嫩组织，初侵染的概率约为50%[11]。成功侵染的病原菌产生菌丝体，在宿主葡萄组织细胞之间传播，通过吸器进入宿主细胞，吸收营养，并在一定潜伏期后形成病斑。在适宜的外部条件下，气孔处产生孢囊梗和孢子囊，这些孢子囊在13℃～27℃的条件下产生并发育，然后在5℃～21℃内迅速增殖产生游动孢子，游动孢子通过传播介质再次侵染葡萄。只要环境条件合适，病原菌就会重复上述感染过程，导致葡萄霜霉病流行。葡萄霜霉病的潜育期通常为7～10 d，最长可达20 d[11-12]。

4 霜霉病的诊断

在我国，果园病害的发展趋势传统上由人工识别和诊断，比如依靠有经验的果农观察，但这种方式存在一定的滞后性。在规模化的葡萄园中，没有种植经验的管理员发现霜霉病时往往已经错过了最佳的防治时机。随着现代智能检测和农业信息技术研究的不断深入，朱林等在葡萄叶片病斑区域提取了基于灰度共生矩阵的4 种纹理特征和颜色特征，用人工神经网络进行分类，实现自动识别葡萄叶片病害[13]。刘洋等在其自建的6 种葡萄病害数据集上利用移动端设备部署MobileNet 网络进行识别，获得87.5%的平均识别准确率[14]。何东健等通过一种改进残差网络的田间葡萄霜霉病识别及病害程度分级模型，可以实现不同环境条件下葡萄霜霉病病害程度的自动分级[15]。葡萄病害分级，有利于果农精准施药、降低成本、减少环境污染、提高防治效果，降低病害造成的经济损失。

5 霜霉病的防治

5.1 葡萄霜霉病的预测预报模型

果园中葡萄霜霉病的出现和流行与湿度、温度和降雨等气象因子有关[16]。随着信息技术的发展与进步，病害模型的开发成了人们关注的焦点。国外相继建立了葡萄霜霉病的预警和管理模式。Rossi 等人开发了一个初侵染模型，以帮助田间管理人员估计葡萄霜霉病的发生时间，在意大利不同地区和加拿大东部地区，该模型的准确率超过90%[17-18]。国内葡萄霜霉病的研究主要集中在病害发生规律的预测上。王国珍等人建立了贺兰山东麓葡萄霜霉病流行预测模型，预测准确率为79.46%（7 天病害指数）[19]；徐丹丹等创建了葡萄霜霉病短期预测模型，可应用于预测北京市延庆区不同葡萄品种的霜霉病发生和流行规律[20]。但是大多数的预测模型在建设之初只考虑气象因子，忽视地区、品种感抗病、病原菌致病性和叶片表面湿度等因素的差异性，后期使用时才发现预测模型的预测结果与病害实际发生情况偏差较大的问题[21]。

5.2 农业防治

加强果园栽培管理，改善葡萄生长环境。果园建设时应选择不积水的坡地，或者栽植前起高垄。对于黏重的土壤要改良至壤土或沙壤土。多施有机肥，少施化肥。生长季节避免土壤湿度过大，及时清理叶幕层，做到通风透光透气。冬季及时清园，剥除植株上老皮层，将坏死枝条移出果园，消除菌源。在有条件的地区尽量采取避雨栽培模式以降低病害发生和扩展，但仍要注意园区小气候湿度不超过95%。

5.3 化学防治

目前，我国大部分地区防治霜霉病仍以喷施化学药剂为主。冬季修剪时，主干及时涂白，全园喷施3°～5° Be石硫合剂防病虫害越冬。待葡萄叶片充分展开后，采用1∶0.7∶200 的波尔多液喷施叶片预防霜霉病[2]。霜霉病发生后，可以使用以下化学杀菌剂：20%的双尿氰悬浮剂2 000～2 500 倍液、40%烯酰吗啉悬浮剂 1 600～2 000 倍液、25%吡唑嘧菌酯水分散粒剂1 000～1 500 倍液、68.7%易保可湿性粉剂1 500 倍液、58%瑞毒霉锰锌可湿性粉剂600倍液、70%乙膦铝锰锌可湿性粉剂1 500 倍液、72%克露可湿性粉剂800 倍液、甲霜灵750 倍液等。葡萄生长期使用5～7 次，安全间隔期7～14 d。刘申喜等人对酿酒葡萄叶片上的7 个处理表明，将58%的瑞毒霉锰锌可湿性粉剂与等量式波尔多液交替使用，是防治酿酒葡萄霜霉病的最佳药剂[22]。定期更换药剂，防止病菌随着时间的推移对同一药物产生抗药性。

5.4 生物防治

化学药剂容易引起病菌抗药性、农田生态环境污染、农药残留、果实品质下降及经济损失。目前葡萄霜霉病的生物防治主要采用哈茨木霉菌等生物制剂。在发病前或发病初期，哈茨木霉菌可在葡萄植株的周围形成“保护罩”，通过抢占植物根、叶片等部位的表面位点，防止病原菌侵染植株。结果表明，200～250 倍液的3 亿CFU/g 哈茨木霉菌可湿性粉剂对霜霉病有较好的防治效果[23]。

6 筛选具有抗性基因的种质资源

避雨棚的大力推广对防治葡萄霜霉病具有很好的效果，但是存在光强减弱、通风不畅、夏季气温过高易发生气灼、不利于人工管理等缺点，同时避雨棚提高了前期的成本投入，增加了农民负担。因此，筛选具有霜霉病抗性基因的葡萄种质资源显得尤为重要。不同的葡萄品种对霜霉病的抗病性不同，我国的葡萄属野生种如瘤枝葡萄、复叶葡萄、华东葡萄、山葡萄等品种或株系对霜霉病有很高的抗性[24]，而刺葡萄对霜霉病很敏感[25]。欧亚种的葡萄易感病，而美洲种和欧美杂交种则更具抗性。李东奎等人[26]在田间自然条件下研究了中国野生葡萄和欧洲品种以及欧美杂交种霜霉病的发病规律，发现中国野生种、欧美杂交子代对霜霉病的抗性普遍较欧洲品种高。MrRPV1[27]作为第一个被克隆的葡萄抗霜霉病基因已经得到相关的研究。由此可见，作为葡萄属植物的重要起源中心之一，我国不仅拥有丰富的野生葡萄种质资源，而且为今后抗病株系的选育、抗病亲本材料的获取、抗霜霉病的育种等方面的工作抢夺了先机。

7 展望

综上所述，霜霉病作为全世界葡萄产区的头号病害，导致葡萄叶片早期脱落、焦枯，树势变弱，产量降低，果实品质变差[28]，直接影响果品的销售价格和农民的可增加性收入，给果农带来极大的损失。因此，深入系统地研究霜霉病的起源、症状、发生规律及其诊断与防治方法，为葡萄霜霉病的防控提供具体的参考建议，对葡萄产业的发展具有重要意义。建议未来从以下几个方面对葡萄霜霉病进行预防和研究：①在多雨潮湿地区大力推广避雨棚；②交替使用安全类生物农药，避免植株产生抗药性；③收集并研究本土抗病种质资源；④从基因组学方面研究抗霜霉病的发病机理和基因，挖掘霜霉病抗性基因；⑤采用分子辅助育种技术培育霜霉病免疫及高抗品种。