木麻黄青枯病研究进展

木麻黄青枯病研究进展

木麻黄是多年生树木和灌木，分布在澳大利亚和太平洋沿岸的山脉中，垂直分布在3000米的高山上。具有耐干旱、耐潮湿、抗风、固沙、耐盐和生物固氮(具有内生和外生菌根菌)的特殊功能及速生等特点,成为重要的生态防护林和人工用材林树种。木麻黄引种到我国已有80多年的历史,建国以来在我国东南沿海如福建、广东、广西、海南以及浙江等省数千公里海岸线营造了很多以木麻黄为主的沿海防护林带,对防风固沙、保护生态环境和保障农作物生长起着很重要的作用。1951年,OrianG最早报道了毛里求斯木麻黄苗木受青枯病危害而死亡。1984年,在印度的喀拉拉(Kerala)发现了该病。我国于1964年首先在广东省阳江县海陵岛发现,后在海南、广西、福建[4~7]、浙江等省(区)有该病发生。发病植株的小枝稀松、黄绿、凋落,枯枝枯梢增多,根系腐烂变黑,有水浸臭味,横切约5min后就有乳白色至黄褐色的细菌脓液溢出。该病是由青枯劳尔氏菌(Ralstoniasolanacearum)引起的一种严重的植物土传病害,主要发生在湿热的热带和亚热带地区,并呈向温带蔓延的趋势。1感染条件1.1干旱、连续降雨、连续降雨、不同年份、不同坡期病害的生长状况青枯病的发生和天气有直接的关系,据林斯明等观察,干旱的年份病害发展较快,相反,如连续降雨,则病株死亡较慢,有些甚至逐渐恢复正常生长;强台风过后,树木容易感病,而在台风影响较小的地区,树木感病较少。1.2木麻黄发病时间木麻黄种间抗病性有显著差别,有些认为,细枝杂种木麻黄比短枝木麻黄发病要低,但也有调查发现木麻黄发病最重,细枝木麻黄次之,粗枝木麻黄抗病。从苗期到成年树均可发病,但成年树的死亡速度较慢。1.3青虫病的发生与场地环境之间的关系土壤疏松、排水良好的细沙土坡地,很少发病或不发病;酸性土壤、地势低洼、土壤板结积水的地方发病严重。2传统分类方法木麻黄青枯病由土传细菌青枯劳尔氏菌引起,主要发生在湿热的热带和亚热带地区。青枯劳尔氏菌属于变形菌门,β变形菌纲,薄壁菌目,假单胞菌科,劳尔氏菌属。青枯菌菌体呈短杆状,两端钝圆,大小为(1.5~2.5)μm×(0.5~0.7)μm,多数无鞭毛,少数具1~3根极生鞭毛,无芽胞,无荚膜,革兰氏阴性菌。青枯病菌的种内变异十分丰富,青枯菌的分类对木麻黄青枯病的研究与防治大有裨益。传统的分类方法多是以下两类分类方法的结合。Buddenhagen等按寄主范围将青枯菌分为5个生理小种:生理小种1侵染烟草、马铃薯、众多茄科寄主和某些二倍体香蕉;生理小种2引起香蕉莫科病和海里康青枯病;生理小种3侵染马铃薯和番茄;生理小种4和5分别侵染姜和桑树。第2类是Hayward根据不同菌株对3种双糖(麦芽糖、乳糖、纤维二糖)和3种己醇(甘露醇、山梨醇、卫矛醇)的氧化产酸能力差异将青枯菌分为5个生化型。生化型1不能氧化3种双糖和3种己醇;生化型2只能氧化3种双糖,不能氧化3种己醇;生化型3能氧化3种双糖和3种己醇;生化型4只能氧化3种己醇,不能氧化3种双糖;生化型5能氧化3种双糖和甘露醇,不能氧化另2种己醇[10~12]。梁子超等分离了6个从华南沿海病区采集的木麻黄青枯菌,通过对致病性、浸润反应、菌落特征、生化反应及血清学特征等几方面进行测定,确认其属于青枯菌小种1、分属于Hayward的生化型3和4、划分为SC-1、SC-2和SC-3三个菌系。选育抗病品种之前应先了解清楚推广区内病原菌的小种和菌系,才能保证筛选出来的品种具有较稳定的抗性。3抗氧化酶系统分析罗焕亮等对3个不同致病的青枯菌菌株和7个不同抗病性的木麻黄无性系苗的研究得出,青枯菌对木麻黄的致病性与其在寄主根表的吸附情况和在根内的快速增殖具有密切关系,吸附量与致病性呈负相关,增殖量与致病性呈正相关,脂多糖在此病理系统中,起着细菌识别因子的作用,胞外多糖对脂多糖进行掩盖,二者都是病菌致病性的重要因子[14~15]。梁子超用电导率方法测定各无性系幼苗的相对透性和用聚丙烯酸胺园盘凝胶电泳测定过氧化物酶同工酶的结果表明,细胞膜的相对透性和过氧化物酶同工酶的第4条谱带的比移值与植株感病率有一定的关系,过氧化物酶同工酶的谱带数和过氧化物酶的活性与感病率的关系不大。王军通过用病原菌悬浮液及培养滤液等对木麻黄无根苗和有根苗进行接种处理,发现青枯菌培养滤液对木麻黄具有强烈的致萎作用,而小苗枯萎主要是由滤液中毒性物质诱导植物产生填充体堵塞导管所致。罗焕亮对三个致病性不同的木麻黄青枯菌产生的胞外酶活性测定显示,聚半乳糖醛酸酶(果胶酶)活性在各菌株之间无明显差别,但纤维素酶活性差别明显,并随菌株的致病性上升而增加,菌株致病性与酶活性具有高度正相关。4抗杂种由于青枯病是以根部传染为主的一种维管束病害,难以用化学药剂和一般的营林措施进行防治,选育和推广抗病品种是最好的防治方法。4.1抗青枯病无性系生长稳定性的测定彭国强通过对701等5个木麻黄不同无性系在相同的一立地条件下进行造林对比试验,发现701和601两无性系的抗青枯病性能极显著优于其他2个无性系和对照,可以使用701和601两抗青枯病无性系改造沿海沙滩防护林带。郑惠成等采用室内盆栽人工接种筛选的方法,对青枯病严重发病区9个编号木麻黄优树家系的201个子代无性系的抗病性进行了测定。结果表明,木麻黄优树家系间、家系内的子代无性系抗病性有显著差异。初步筛选出P7-35、P10-1、等8个无性繁殖能力强、生长较快、树干挺直、抗病性较强的木麻黄优良无性系,可供生产单位推广试用。4.2木麻黄无性系的抗性特征王军通过6个青枯假单胞杆菌菌株对7个木麻黄无性系的交互接种试验表明,病害的相对强度在无性系与菌株间存在着显著性差异,无性系与菌株之间的交互作用也极显著。结果说明在木麻黄——青枯菌病理系统中,同时存在着水平抗性和垂直抗性。陈炳铨用3个青枯菌菌株对7个木麻黄无性系作接种测试和菌株兔血清双向晾脂扩散试验,结果表明,木麻黄无性系对青枯菌的抗性以水平抗性为主,也存在垂直抗性,3个菌株致病力顺序与其来源无性系的抗病力顺序相一致,菌株对来源无性系接种死亡率显著高于其它菌株,显示了寄主与病原物相关变异的迹象。从同一地点不同无性系分离的菌株,存在抗原——抗体差异,表明在高抗无性系的选择压力下,青枯菌可能发生变异,而形成能克服特定抗病无性系的菌株。王军认为木麻黄无性系对青枯假单胞杆菌的抗病性测试受到植物材料、接种条件及病级测定三方面因素的影响。在室内以中等浓度的青枯菌液接种木麻黄无根褐梗苗是快速测定其抗性的一个可靠方法。4.3木麻黄无性系抗菌材料稳定性的比较郭文硕等选择经二次人工接种后表现出典型的不同抗病性的4个木麻黄无性系和经多年筛选的1个木麻黄抗病无性系,对其一年生幼苗的根、主茎和小枝进行含水量、pH值、细胞相对渗透性及多酚类物质含量的测定,并对各无性系小枝的组织结构进行观察。结果表明,不同抗病性木麻黄5个无性系在含水量、pH值、细胞相对渗透性及多酚类物质含量等均存在差异;其小枝的组织结构无明显差异。这些差异初步阐明了木麻黄5个无性系抗病性的机理,可作为早期测定木麻黄对青枯病抗性的参考指标。4.4抗性植株的生物量郑惠成对木麻黄不同抗病无性系植株的根瘤固氮活性、结瘤量、植株含氮量及生物量进行了测定。结果表明,抗病性强的无性系植株结瘤量、固氮活性比抗病性差的植株高2~4倍;抗病无性系植株生长高大,生物量和含氮量明显比感病无性系植株高。5防雨5.1木麻黄植株整枝和抚育整枝的作用做好土壤消毒工作。苗圃带菌是青枯病大范围扩散蔓延的主要原因。进行无菌育苗,用无菌苗造林是降低病害流行速度和减少发病范围的关键,特别是尚未发生青枯病的地区更要做好这点。迅速清除病株,挖去树头树根。木麻黄病株体内有大量青枯菌繁殖,特别是在根、茎部,病死后3~6个月的植株体内仍有大量青枯菌存活。植株罹病枯死时青枯菌可从根部释放到土壤中,所以根际周围的青枯菌数量远远大于林地其它地方的土壤,迅速把林分中的病株清除,把树桩树根挖掉,以减少侵染源。幼林整枝要适宜。木麻黄植株体内的抗青枯菌物质主要存在于小枝内,若过分剪除枝条,会使植株体内抗菌物质含量降低,影响抗病能力。室内试验和林间调查都表明,过分剪除小枝会使抗病植株变为感病的,使感病的更易罹病。因此,抚育过程中的整枝强度要适宜,一般不要超过树冠高度的三分之一。保护林地上枯落小枝层。地上枯落小枝分解后,可增加土壤营养物质,恢复林地肥力,但枯落小枝可能还有另一个重要作用。室内分析结果显示,枯落7~10d后的小枝内仍含有一定数量的抗菌物质,它们在土壤里可能抑制青枯菌的生长,控制土壤中青枯菌群体数量增长,从而减少木麻黄受侵染的机会。5.2土壤消毒和二氯甲基甲烷农药直接处理植株有一定作用,且通常是施用在根部。前人有报道每株每次施25kg石灰水(含2kg石灰),连续施3次,对病害发生有一定的抑制作用。其机理是使环境偏碱性,因为青枯菌适宜在酸性条件下生活,而不适宜碱性环境。但使用石灰容易造成土壤板结、肥力减退,使用时应特别注意用量。在病区土壤种植木麻黄时,需要用漂白粉或福尔马林进行土壤消毒才能播种。其它土壤消毒剂中效果较好的有三氯硝基甲烷,即氯化苦;ATW(用阿魏树脂,姜黄,水按1:5:10配制成的溶液);MB-C67(三溴硝基甲烷),C-17(二氯丙烯与氯化苦的合剂),威百亩,棉隆等。在苗圃中,对种子或幼苗的消毒处理可以用波尔多液。5.3防病毒5.3.1比感病品系强、抑菌活性高张金林等报道木麻黄组织的乙醇抽提物在琼脂平板上,能抑制青枯菌的生长,抗病品系粗提物的抑菌活性均比感病品系粗提物的抑菌活性高。小枝粗提物的抑菌活性较高,茎皮层、根粗提物的次之,茎木质部粗提物的较低。初步化学分析表明粗提物成分包括有机酸、酚类、丹宁、还原糖、黄酮类和蒽醌类等物质,其中黄酮类是主要抑菌成分。5.3.2细菌致病性测定无致病力菌株是利用病菌的近缘无致病力的种或菌系产生的细菌素来抑制致病菌的。而细菌素是由一种细菌的某些菌株产生的,大多含蛋白的抗菌物质,对致病力菌株具有杀伤作用。无致病力菌株最早成功的应用于病害防治的例子是用放射形土壤杆菌(Agrobacteriumradiobacter)84菌株防治由根癌土壤杆菌(A.tumefaciens)引起的桃树冠瘿病。5.3.3假单胞杆菌属和链霉菌属拮抗细菌是从根际土壤中稀释分离得到的有益微生物。目前,已报道的用于防治青枯病的拮抗细菌主要包括芽孢杆菌属(Bacillusspp)、假单胞杆菌属(Pseudomonasspp)和链霉菌属(Streptomycesspp)等。一些学者研究了桉树AM菌根化苗木对青枯病的抗性,发现AM菌对青枯病有明显的抑菌作用,接种AM菌的桉树可以不发病或者发病较轻,死亡率较低,而且还对桉树生长有明显的促进作用。5.3.4桉树青枯病外源诱导系统内利用诱导因子诱发植物自身的免疫反应(主要是防御基因响应),提高抗病能力,减轻发病程度,从而控制疾病蔓延的防治病害的策略。冉隆贤等以桉树青枯病为对象,建立了尾叶桉抗青枯病的诱导系统,探索利用芳香酸和水杨酸钠作为外源诱导剂防治桉树青枯病的可能性,结果发现用浓度为5~10mmol水杨酸钠淋根后,可以获得较强的诱导效果,并以接种前5~7d处理桉树苗的诱导抗病性最强。植株抗病性的增强是由于水杨酸诱导桉树苗木提高抗病性的结果,而非水杨酸的直接毒性。5.3.5抗菌肽d基因缺失菌株的分离和鉴定近年来,国内分子生物学技术的迅速发展为青枯病的防治开拓了新的途径。张景宁等研究报道柞蚕杀菌肽D能迅速将青枯菌菌体包围,作用于细胞膜,造成许多小孔并进入胞内,而后损坏的小孔形成喇叭口,细胞内含物由此泄出胞外,导致菌体变成空囊而死亡。在此基础上,他们将产生柞蚕杀菌肽D的基因导入桉树,并获得了转基因植株。将其接种青枯菌后存活率明显提高,且发病较慢,说明转基因桉树提高了其对青枯病的抗病力。之后,邵志芳等将人工合成蚕抗菌肽D基因通过根癌农杆菌介导于尾叶桉叶盘,诱导成苗,经卡那霉素筛选转化子,通过胭脂碱、点杂交及Southern印迹杂交,证明抗菌肽D基因整合到桉树基因中。接种青枯菌后30d存活率达43.3%,较对照区(13.3%)明显提高,且发病较慢。进一步说明转基因桉树提高了其对青枯病的抗病力。6青枯病的防治由于青枯菌广泛的宿主,独特的致病机理,强的变异能力以及无宿主情况下的存活能力,青枯病的防治一直是植物病害防治的难题。林木青枯病的防治不同于农作物青枯病,轮作、深沟高畦、强剂量喷施农药等可以用于农作物的防治方法在林木防治方面行不通或不现实,树木发达的维管系统以及多年生特征都提高了林木青枯病的防治难度。虽然选育和推广抗病品种是最好的防治方法,但在抗性植株的获得上,除抗性植株筛选方法上的困难外,另一方面还在于所选抗性植株往往只对青枯菌的某一小种或某一生化型起作用,加之青枯菌在自然环境中易于变异,从而使得抗性植株无法以一种基因型维持下去。因此,到目前为止对青枯病的防治,还不应是单一的某一种方法的作用。在木麻黄青枯病的防治上可参考其他木本植物如桑树、桉树、油橄榄等的防治方法。青枯病作为一种在世界范围内分布广泛,能侵染多种植物的病害,应继续深入对其研究,为青枯病的检测与防治寻找最佳着力点。从我国林木染病情况来看,外来引进树种感染青枯病的几率很大,这就要求我们在树种引进时充分考虑气候、立地等多方面的因素,重视种源在我国的适应性。林木青枯病的检测要充分利用血清学与分子生物学的方法,把在实验室形成的技术进一步开发,使得程序、设备