农业植物病理学：马铃薯晚疫病

1、马铃薯晚疫病,农业植物病理学,马铃薯晚疫病 （Potato Late Blight) 的分布,疫病、马铃薯瘟 世界各地马铃薯产区都有发生 在中国马铃薯产地都有发生，西南地区较为严重，东北、华北与西北多雨潮湿的年份为害较重 温暖潮湿地区,马铃薯晚疫病 （Potato Late Blight) 的危害,全球直接损失高达上百亿美元 发展中国家的直接损失就达30多亿美元 中国的直接损失就达10多亿美元 流行年一般减产30%，严重时颗粒无收 18451852年在爱尔兰发生的马铃薯晚疫病大流行 一个星期 一百万死亡 二百多万流离失所 1950年大流行年，这些地区损失30%50%。以后的10年内又有5年是流

2、行年。,马铃薯晚疫病的症状：叶片,叶片染病先在叶尖或叶缘生水浸状绿褐色斑点，病斑周围具浅绿色晕圈，湿度大时病斑迅速扩大，呈褐色，并产生一圈白霉，即孢囊梗和孢子囊，尤以叶背最为明显；干燥时病斑变褐干枯，质脆易裂，不见白霉，且扩展速度减慢。,马铃薯晚疫病的症状：茎和叶脉,茎部或叶柄染病现褐色条斑。发病严重的叶片萎垂、卷缩，终致全株黑腐，全田一片枯焦，散发出腐败气味。,马铃薯晚疫病的症状:薯块,块茎染病初生褐色或紫褐色大块病斑，稍凹陷，病部皮下薯肉亦呈褐色，慢慢向四周扩大或烂掉。,马铃薯早疫病的症状,马铃薯晚疫病致病疫霉（Phytophthora infestans）的形态,菌丝无色无隔膜，在寄主细

3、胞间隙生长，以纽扣状吸胞伸入寄主细胞吸取养分,马铃薯晚疫病病原（Phytophthora infestans）,在病叶上出现的白色霉状物是病原菌的孢囊梗和孢子囊，孢囊梗23丛从寄主的气孔伸出，纤细，无色，14分枝，每个分枝的顶端膨大产生孢子囊。,马铃薯晚疫病病原孢子囊结构,一端具乳突，另端有小柄，易脱落，在水中释放出59个肾形游动孢子；游动孢子具鞭毛2根，失去鞭毛后变成休止孢子，萌发出芽管，又生穿透钉侵入到寄主体内。,马铃薯晚疫病病原（Phytophthora infestans）生活史：有性和无性繁殖,马铃薯晚疫病病原有性生殖,A1、A2交配型 自育和非自育两种 交配型可相互转化？ 形成卵孢

4、子 有性繁殖的作用,晚疫病流行规律,晚疫病流行曲线,病害流行曲线是寄主、病原菌和环境三者相互作用的产物，所有病害的流行都可以构建病害流行曲线,病害流行曲线的主要参数 病害初发时间 (x0) 初始发病量 (y0) 病害增长速度 (r) 病情进展曲线下面积(AUDPC) 曲线形状 最高病害 (ymax) 流行时间 (Xmax X0),病情,时间,Ymax,Y0,Y,X0,X,r = rate,AUDPC (Area Under Disease Progress Curve),Y2,Y1,X1,X2,Xmax,治病疫霉菌对温湿度的要求 菌丝生长适温20一23 孢子囊在100%湿度和19-22C生长最

5、快，孢子囊容易脱水、需要有自由水才能萌发 12C游动孢子非直接侵染，产生芽孢、芽盘，容易干枯 24C直接侵染 最佳侵染温度：10-29C 最佳病害发生和感染21C 多雨年份，空气潮湿或温暖多雾条件下发病重 发病后1014天病害蔓延全田或引起大流行。,寄主密度 对马铃薯晚疫病流行的影响,当环境因素十分有益于病害发展时，高低密度对病害流行影响的差异不大,Fig. 1. The effect of foliage density on development of Phytophthora infestans in potatoes in Israel in the partly favorable

6、 spring and very favorable autumn season. (After Rotem and Ben-Joseph, 1970.),晚疫病的初侵染源,种薯，未收获的薯块，残肢落叶，垃圾堆、土壤，其它作物 病菌主要以菌丝体在薯块中越冬。播种带苗薯块，导致不发芽或发芽后出土即死去，有的出土后成为中心病株，病部产生孢子囊借气流传播进行再侵染，形成发病中心，致该病由点到面，迅速蔓延扩大。,种薯是如何感染病菌的？,没培好土，薯块外露 薯块膨大时引起的土壤裂痕 潮湿收获时同病叶等的接触 储藏地窖很少传播 处理种薯？,带菌种薯对晚疫病流行的影响？,用SSR普查致病疫病菌 选择4个不同

7、基因型 人工接种无带菌种薯 播种于至少5年没有种植马铃薯或茄科的田块 采集样本，重新SSR分析 周围200米没有已知P. infestans寄主,分析125菌株，111为接种菌株，14（11%）为非接种菌株，说明什么？,致病疫霉的时空动态,基因型寿命,4,5,3,6,2,15,1,116,检测到的年份数,基因型数量,大部分的基因型只能存活一年,优势基因型频率年度变化,频率,0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,2007,2005,2006,遗传多样性的年度变化趋势,遗传多样性,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,80,85,90,95,00,05,1

8、0,年份,病原菌的群体分布特点,来自不同地区的群体具有高度相似性,来自不同年份的群体具有相似性较低,流行学上的含义,说明新的小种不断涌现 传播极快、极远 快速进化 马铃薯收获后的群体收缩,马铃薯抗晚疫病遗传机制,马铃薯抗性,水平抗性（Quantitative resistance） 降低病害发展（流行）速度 不影响初侵染 微效基因控制,垂直抗性（Major gene resistance） 多不同病原菌小种有不同反应 降低或避免初侵染 主效基因控制,基因对基因假说（gene-for-gene hypothesis),双倍体寄主与双倍体病原菌的互作 寄主基因型 RRRr rr 病 AA - +

9、原 Aa - + 菌 aa + +,R = 抗性基因 (显性) r = 感性基因 (隐性) A = 无毒基因 (显性) a = 毒性基因 (隐性) + = 发病 - = 无病症,A1-A2-,A1-a2a2,a1a1A2-,a1a1a2a2,R1-R2-,R1-r2r2,r1r1R2-,r1r1r2r2,病原菌,寄,主,- = 无病症， + = 发病,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,GFG 互作：两对基因,基因对基因假说中的受体（receptor）和激发子（elicitor）模型,“Major Gene Resistance” 寄主基因型 R- rr A - +

10、 a + +,激活寄主防卫体系,寄主防卫体系不被激活,R-,植物体中的受体：抗性基因编译的产物,rr,病原菌的激发子: 无毒基因变异的产物,A,a,晚疫病的控制,晚疫病的综合防控,品种 种薯 栽培管理 药剂 其它,抗性耐病品种 垂直抗性：基因对基因 水平抗性：植物的株型，叶片大小，角质层的厚薄等等 广谱抗性：单基因控制 耐病品种 抗性、产量、质量的逆相关 抗性品种的寿命 组抗 抗性育种：人工接种、自然接种,种薯 种薯调运前需进行严格的病原检测，确定无带菌后方可调种 0.5%可能引起大面积发病 需要检查598（200）个薯块才能有95%（36%）的机会检测到0.5%的带病率 提倡使用高质量种薯和

11、小整薯（50克左右）播种， 播种时剔除带菌或疑带菌种薯。切块播种时，切刀用酒精、福尔马林浸或高锰酸钾液消毒。,栽培技术 高垄栽培 合理密植 合理轮作，避免与茄科类连作或套种，禁止与番茄连作 在无法轮作情况下，每年在同一地块尽量使用不同品种 调整播种方向，使田垄与生产季节的风向保持一致,栽培技术 提倡使用滴灌；生育后期避免过分浇水；调整灌溉时间，在早上日出之前和午夜或日出后2小时与日落前2小时之间灌溉；注意田间排水 增施有机肥和磷钾肥，偏施氮肥可能引起马铃薯徒长，降低抗病性 拔除中心病株并加以深埋,化学药剂 有机农药、低毒、专一、容易失效 靶标数量、靶标基因的功能 了解病原菌的群体结构,化学药剂

12、 药剂的不同功能（孢子，菌丝） 发病前预防：抑制孢子如代森锰锌 发病后治疗：抑制菌丝如烯酰吗啉 不同特性药剂的轮流使用 化学防控与预测预报相结合 药剂的使用浓度，时间、空间,化学药剂 在48小时内，温度一直处于10摄氏度以上，而且前后两个24小时各自有11小时的湿度在90%以上， 或当田间出现中心病株时，应该及时喷药； 严密监视和控制中心病株附近区域 避免大面积、长期使用同一性能的化学药剂 目前生产上常用的防治晚疫病的药剂有代森锰锌、克露、安克、瑞凡、银发利、阿米西达、灭克、烯酰吗啉、达克宁、霉多克等 甲霜灵已经基本失去防治晚疫病的功能,化学药剂,晚疫病预测预报方法 Smith Period (Smith, 1956) Negative prognosis (Schrodter and Ullrich 1967） Blitecast (Krause et al., 1975) Spa