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我国花生青枯病研究进展

来源：花匠小妙招时间：2024-11-24 17:34

花生（Arachis hypogaea L.），又称长生果、落花生等，属一年生草本植物[1]，是世界上重要的经济作物和油料作物，在食用植物油消费及休闲食品工业中占有举足轻重的地位[2]。近年来，我国花生总产量持续增大，2019年我国花生产量达1752万吨，与2006年的1289万吨相比增长了35.9%，其占比约为全国油料总产量的一半左右，世界花生总产量的39.2%，稳居全球第一位[3]。

细菌性青枯病是限制中国及许多东南亚国家花生生产的重要病害，其严重性在危害花生的几种细菌病害中居首位[4]。我国花生青枯病发生面积占花生播种面积的10%以上，主要分布于中部和南方地区，可造成减产10%~30%，严重时可达50%以上甚至绝收[5,6]，受危害程度居世界首位[7]。

1 花生青枯病的发生与分布

青枯病可危害多种经济作物，以茄科植物为代表，如烟草、茄子、土豆、番茄等，有研究表明，青枯病可以造成番茄减产16%~41%，烟草减产25%~100%，土豆减产64%~65%，茄子减产60%~90%[8]。青枯病的危害范围极大，在地球南北纬45°之间均有分布，包括热带、亚热带以及部分温带地区[9]。1905年花生青枯病于东印度首次被发现，此后，世界各地区都有陆续报道，例如东南亚地区、南非、乌干达、苏丹和美国等地[10]。我国于20世纪30年代首次发现花生青枯病的发生，此后全国多地报道了该病的发生和危害[11]，主要分布在长江流域以及南方花生产区，在黄淮地区的河北、安徽和山东等地也偶有发生。若种植非抗青枯病花生品种，其发病率一般在10%~30%，重病地块发病率可达50%~80%，导致花生严重减产，甚至可造成绝收[12]。近年来，我国花生产业不断发展，但由于耕作粗放、种植品种单一以及气候变化等因素，花生青枯病的发生程度及危害不断加重，发病面积已达30万公顷，并在进一步扩散中[10,13]。

2 病原菌特性及其危害症状

青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的土传性细菌病害，有植物“癌症”之称，可侵染54个科450余种植物[14,15]，目前国内外专业学者按其寄主范围将青枯菌分为5个小种（race），其中侵染花生的青枯菌属1号小种寄主范围最广，除侵染花生以外，还可以侵染番茄、马铃薯、茄子、辣椒和烟草等。病原茄科雷尔氏菌学名为Ralstonia solanacearum，属革兰氏阴性、严格好氧型棒状杆菌，菌体大小为（0.5~0.7） × （1.5~2.0） μm，无芽孢，无荚膜，有端生鞭毛1~4根[16,17]。花生青枯病作为一种土传性细菌病害，也是典型的维管束病害，在花生整个生育期均可发生，以盛花期最为严重[16]，其造成的经济影响在花生细菌病害中居首位[18]。青枯菌危害花生时首先侵染花生根部，造成主根根尖变色并软腐，病菌可通过根部维管束不断向上扩散到植株的顶端。植株出现急性凋萎和维管束变为褐色是青枯菌危害花生的典型症状，使用刀片将发病根部横切后用手捏压会有白色浑浊的细菌脓液溢出。发病初期，病株主茎顶梢的叶片白天呈失水性萎蔫，晚间可恢复，之后随着病情的不断加重变得无法恢复，叶片自上而下逐渐萎蔫，叶色暗淡转为青绿色，通常花生植株从感病到枯死需7至15天，枯死后植株上的果柄和荚果呈褐色湿腐状[19,20]。

3 传播与流行

青枯菌通常可在土壤中存活多年，为保证种群的延续和传播，青枯菌还会针对不同寄主植物和不同环境因素等采取不同的应对措施[21]。如图1所示，青枯菌完整的生活史主要包括：腐生生活、侵染根部组织、穿过皮层在导管内定殖、系统性侵染和发病、植株死亡和病原菌返回土壤这5个阶段。青枯菌的越冬场所主要为繁殖材料以及植株病残体，如根、茎等，在适宜土壤环境中，病菌可存活12个月以上。因此，土壤、植株病残体、排灌水、未腐熟有机肥与绿肥、植物繁殖材料以及污染的农具等都会成为青枯菌传播流行的重要媒介。

图1 青枯菌生命史[22]

Fig. 1 Infectious cycle of Ralstonia solanacearum [22]

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花生青枯菌栖息在土壤中，通过土壤、农具、流水、昆虫及人畜等近距离传播[23]。Machmud等[24]证明花生青枯病也可通过实生种子进行传播。花生青枯菌主要在土壤、未充分腐化的堆肥及病残体中过冬，成为次年主要的初侵染源。病菌在土壤中的存活时间最高能达到8年，一般3~5年仍具有致病力，且连作会使土壤中病菌数量逐年增多，若不与其他作物进行轮作，发病率可达30%~40%。影响花生青枯病流行的环境因素包括土质、温度、降雨等。土壤性质对花生青枯病的流行存在较大影响，通常在土层浅、排水不良、保水保肥能力差的地块发病较重[20]；候绪友等[25]报道花生青枯病的发病率与土壤容重呈显著负相关，而与土壤中的空气量和土壤非毛管孔酸度呈正相关。温度是影响青枯病发生的一个重要条件，特别是土壤温度对病原菌消长的影响最为显著[25]。在自然发病区域，5 cm土层温度维持在25℃以上、日均气温维持在20℃以上的时间达到5~8天后，田间花生植株上即开始出现发病症状；当土温在30℃左右、旬平均气温达到25℃以上时，发病可进入高峰。当土温、气温均适于发病，又逢久旱降雨并雨后快速转晴时，病害发生严重，相反，长期多雨则病害发生缓慢。此外土壤含菌量、花生品种的抗性、栽培管理措施、种植模式、地形地貌等对青枯病的流行均有一定影响[18,20]。

4 防控措施

4.1 农业措施

农业防治措施是从根源上减少花生青枯病发生的一个重要途径，主要包括以下几个方面：（1）清除菌源。长期种植花生的田块，对田间的病株应及早拔出烧毁，在花生收获后，应及时清除田间病残体并带出田外集中销毁。（2）进行适度的倒茬轮作。花生连作会造成土壤微生物群落失衡，土壤酶活性降低等问题，采用水旱轮作或与谷子、红薯、玉米等植物进行轮作可明显减少土壤中病菌数量，从而减轻病害的发生[26]。（3）加强栽培管理。花生播种前，对播种地块进行短期灌水浸泡，可使土壤中存留的病菌大量死亡，有效降低发病率。花生播种时，施撒石灰、过磷酸钙或草木灰，使土壤呈微碱性，可抑制病菌生长，减少发病。同时，田间施用有机肥、硼肥促进花生植株健壮生长，可提高自身免疫力。另外，多雨季节田间应做好清沟排渍，防止雨后积水等问题[10]。（4）选用抗病品种。选育和栽培抗性品种是目前为止防治花生青枯病最为经济可行的一条途径，在一定程度上解决了由青枯病造成的减产问题[27]。

4.2 化学防治

青枯菌不仅在侵染时可以隐藏在植物的木质部内，未侵染植株的菌株还可长时间潜伏在土层深处，因此利用化学药剂直接防治效率很低，甚至没有效果[28,29]。目前，在实际生产过程中化学药剂只能在一定程度上减轻花生青枯病的发病程度，通常作为辅助手段，达到推迟青枯病发病高峰期、减轻发病程度的目的。青枯病在花生整个生育期均可发生，播种前用绿亭系列[30]、链霉素[31]或新高脂膜800倍液[32]处理种子，或在苗期、始花期用绿亭杀菌王1000~1500倍液或绿亭二号600~800倍液喷施可有效降低花生青枯病的危害程度[30]。在花生刚发病时，使用300~400倍的OS-施特灵水剂也具有一定的防治效果[31]。

4.3 生物防治

生物防治被认为是最有前景的青枯病防治策略[21]，筛选花生青枯病的生物防治菌株对于该病害的防控具有重要意义，尤其是在目前国家大力提倡农药减量的绿色防控背景之下，青枯雷尔氏菌的生物防治引起了国内外专家学者越来越多的重视[33]。在花生青枯病的生物防治上，何礼远等[34]利用青枯菌的无毒菌株以及荧光假单胞菌对花生植株茎部及未萌发的种子接种，皆可诱导花生产生一定的抗病性，能够有效防止花生根部受土壤中青枯菌的侵染。广东省农业科学院植物保护研究所蒲小明等[35]从2200多个海洋放线菌株中筛选出菌株H41-26对花生青枯病菌有较强的拮抗作用，并采用硅胶柱层析和高效液相半制备的分离纯化技术，鉴定出主要活性成分为放线菌素V，试验结果表明其对花生青枯病菌的最小抑制浓度为3.91 mg·mL-1，为放线菌素V在植物青枯病生物防治上的研究应用奠定了基础。陆济等[33]对根际土壤中分离出的300余株细菌进行筛选，获得了7株对花生青枯病有拮抗作用的生防菌株。其中绿脓假单胞杆菌（Pseudomonas aeruginosa）A38的防治效果最好，在盆栽试验中防效可达52.72%。除此之外，部分种类的植物内生细菌对病原菌株也具有一定的拮抗作用，Wang等[36]从健康花生植株中分离到的菌株BZ6-1（解淀粉芽孢杆菌）对花生青枯病具有较好的拮抗作用，利用15 mL浓度为108 cfu·mL-1的菌液处理花生幼苗，发病率可从84.5%显著下降至12.1%，在花生青枯病的防治上具有较高的可行性。

5 抗性品种选育

抗病育种是从根源上防控病害的一种重要途径，且最为经济环保，因此多年来备受推崇。花生青枯病抗性在植物青枯菌抗性的研究中占有重要的地位，许多专家一直将其作为一个典型来研究。到2000年，世界范围内鉴定出高抗青枯病花生种质资源120余份，二倍体野生花生抗青枯病种质20余份[8]。20世纪初印度尼西亚首次发现了抗青枯病花生品种，并育成世界上第一个抗青枯病花生品种“Schwarz 21”[37]，这些早期发现的抗病材料至今任具有极高的抗病性。相较于茄科作物，花生不仅对青枯病抗性水平高，且稳定性也很突出[38]，因此对花生青枯病抗性研究成果可为提高其它植物青枯病的抗性提供较好借鉴作用。我国自20世纪70年代以来陆续鉴定出了协抗青、台山三粒肉等多个抗青枯病花生种质资源，此后国内育种单位相继开展了花生抗青枯病育种研究，通过常规杂交和远缘杂交的方法，已选育出30多个高抗青枯病花生品种，如中花6号、鄂花6号、贺油14、豫花14等[39~42]，这些品种主要来自于长江以南地区，包括湖北、广东和广西等地，也是我国花生青枯病重病区，而长江以北的高抗青枯病花生品种主要来自于河南地区[5]。通过在我国各花生青枯病区大力推广应用这些抗性品种，目前花生死苗的问题已得到了有效缓解，但依旧存在区域适应性有限等问题。近年来，国内各育种单位通过对地方种质、国外引进种质以及野生种质中的高抗青枯病资源的利用，加以诱变及现代生物技术手段等的辅助，育成了多个综合品质优良的抗青枯病新品种，如桂花39、濮花36号、农大花108、泉花27、鄂花、7号等[13,43~46]，在具有高抗青枯病的基础之上，还兼具丰产、早熟或适宜机械化收获等特点，使品种的种植效益及区域适应性得到了很大的提高，进一步满足了我国市场上多元化的花生种植需求。

6 分子标记技术的应用

花生青枯病抗性常规育种中，通常采用人工接种或自然发病等方式进行抗性鉴定，鉴定结果存在准确性和重复性较差的问题，且常规育种通常周期长效率低。分子标记技术的出现为此类问题解决提供了有效途径，利用获得的与目的抗病基因紧密连锁的分子标记进行辅助选择，可显著提高抗病育种的进程[16]。我国在花生青枯病抗性分子标记研究方面已取得较多进展，姜慧芳等[47]利用抗感病花生品种杂交获得的遗传分离群体，构建栽培种花生遗传连锁图谱，通过遗传分析获得了2个与青枯病抗性相关的SSR标记（7G02和PM137），与青枯病抗性基因间的遗传距离分别为10.9 cM和13.8 cM，且两个标记位于抗性基因的两侧，两者间的距离为23.7 cM。任小平等[48]利用分离群体采用AFLP技术和BSA分析方法，鉴定出与花生青枯病抗性连锁的AFLP标记P3M59和P1M58，这两个标记与抗性基因间的遗传距离分别为8.12 cM和11.46 cM。洪彦斌等[49]利用100对SSR引物扩增14个抗感青枯病花生品种，通过供试品种SSR标记基因型与抗性关联分析，鉴定出一个与青枯病抗性关联的标记pPGSseq18E7。徐志军等[50]对57份抗青枯病花生品种利用72对多态性SSR引物进行遗传多样性分析，结合青枯病抗性鉴定结果，共鉴定出3个与花生青枯病抗性相关的SSR标记，分别是1B9-3、IPAHM288-1和ARS590-1。Luo等[51]对包含195个花生个体的重组自交系群体，进行QTL-seq分析，将抗BW基因定位在B02染色体的2.07 Mb区间内，并用位于B02上2.07 Mb基因组区域上的3个SNP标记对21个抗病材料和9个感病材料进行验证，有2个标记（Araip_B02_3740746和Araip_B02_5804063）能够将抗病材料和感病材料区分开。Qi等[52]利用包含521个品系的重组近交系构建了具有5120个SNP标记的高密度遗传连锁图谱，在4条染色体上定位了4个抗青枯病的QTL，并通过全基因组重测序数据，在两个亲本之间呈多态性的KASP标记被精细定位到216.7 kb的区域，在大量的种质资源中证明KASP标记A12.4097252可用于标记辅助育种。这些研究成果将为花生抗青枯病的分子标记辅助选择育种提供较好的基础。

7 花生抗青枯病基因研究

目前对花生青枯病抗性的遗传研究还较少，且主要集中在QTL定位方面。彭文舫等[53]利用分离群体和AFLP标记构建了一张包含98个AFLP标记、覆盖距离为285 cM的遗传图谱，并检测出3个与青枯病抗性有关的QTL，分别为qBWr1、qBWr2和qBWr3。Zhao等[54]利用抗、感青枯病花生品种杂交获得的F2群体，通过QTL分析，鉴定出2个与青枯病抗性相关的QTL（qBW-1和qBW-2），并用F8 RIL群体对QTLqBW-1进行了验证，该QTLqBW-1由4个连锁SNP标记和1个SSR标记组成，间隔14.4 cM，与抗病基因同源性较好，被认为是抗青枯病的候选基因。Luo等[51]对包含195个花生个体的重组自交系群体，进行QTL-seq分析，将抗BW基因定位在B02染色体的2.07 Mb区间内。Wang等[55]利用基于远杂9102衍生的重组自交系群体，进行ddRAD-seq，构建了高密度的基因连锁图谱，在B02染色体上定位到了表型贡献率为12.17%~23.33%的青枯病抗性位点qBWB02.1。Luo等[56]以抗青枯病花生品种中花6号与感病品种徐花13杂交构建的重组自交系群体为材料，利用SSR和SNP遗传图谱进行QTL定位，在B02染色体上发现一个稳定的QTL（qBWRB02-1），在5个环境中的表型贡献率为37.79%~78.86%。彭文肪等[57]以抗青枯病花生品种远杂9102和感病品种中花12为材料，利用cDNA-AFLP技术进行研究，结果表明花生青枯病抗性可能受抗病抗逆、转录调控、信号转导、蛋白质储存代谢以及非生物胁迫等多方面相关基因的协同调控，TDF 32-54-1可能与花生青枯病抗性相关。吕建伟等[58]以抗青枯病花生种质J4和中花6号、感青枯病花生品种中花12号为材料，采用抑制差减杂交(SSH)技术检测花生根系应答侵染的基因表达谱变化，并对文库中差异基因进行Real-time PCR分析，结果表明6个基因在青枯菌侵染早期在抗病材料中花6号中呈上调表达，可能与青枯病抗性直接相关。张欢等[59]以花生抗病品种远杂9102和感病品种徐州68-4为材料，对花生抗病基因进行全基因组鉴定，筛选出第1类响应青枯菌诱导的抗病基因5个，第2类持续上调表达抗青枯病基因65个，并利用qRT-PCR成功验证了1个抗病候选基因Arahy.5D95TJ。花生青枯病相关基因的挖掘将为花生抗青枯病机理研究及花生分子育种应用奠定基础。

8 展望

一直以来，花生青枯病的防治都是花生种植领域内的研究重点，专家学者们提出了多种防治途径，但皆具有一定的局限性。青枯菌能够在土层深处长时间存活并进行转移，因此化学防治效果有限，且化学农药的长期及不合理使用会引起一系列环境和社会问题；采用轮作和套作能够有效防治青枯病，但轮作间隔年限较长，且不能与同为青枯菌寄主的茄科作物轮作；同样生物防治也存在防治成本大、操作复杂和防效不稳定等问题。因此，在花生青枯病防治方面，培育和种植抗病品种被认为是最为经济且有效的方式。未来在抗性品种选育方面，应进一步鉴定抗性种质，分离抗性基因，开发分子标记，通过有性杂交及现代生物技术等手段聚合多个抗性基因，增强综合抗性水平，特别是在转基因技术方面，作为目前全球发展最成熟、应用最广泛的生物育种技术，可有效加快花生分子育种创新体系建设，缩短花生抗病育种年限，为解决抗性遗传基础较窄、品种区域适应性有限和产量品质较低等问题提供有效途径。同时在综合防治方面应推广水旱轮作、抗病品种应用等措施，加强病原菌种群动态长期、系统监测，同时开展高效、持久的防控技术研究，以实现对花生青枯病的有效控制。

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