十字花科根肿病研究进展

根肿病发生和危害面积更是达到 900 万 hm2 ，平均产量损失 为 20% ～ 30% ，严重田块直接产量损失可达 60% 以上［4］。 2 十字花科根肿病病原菌 2． 1 根肿菌病原菌分类 对于根肿菌的分类一直存在分 歧。1995 年以前，普遍认为该菌属鞭毛菌亚门根肿菌属（ 学 名） ［5］。但因为鞭毛菌亚门的生活史不存在原生质团阶段， 而根肿菌生活史中存在原生质团阶段，Ainswort 在 1995 年将 该病原菌划分为原生动物界根肿菌门根肿菌属芸苔根肿菌 （ 学名） ［6］。 2． 2 根肿菌的致病性分化 Honig［7］首次证明了根肿菌存 在小种分化。目前通用的根肿菌鉴别体系为 Williams 法和 ECD 欧洲 鉴 别 寄 主 法。Williams 法 是 根 据 Jersey Queen、 Badger Shipper、Laurentian 和 Wilhelmsburger 4 种十字花科植 物品种受根肿菌侵染后的反应类型制定的一种鉴定根肿菌 生理小种的方法。沈向群等［8］用 Williams 法对我国根肿菌 进行鉴定，认为 4 号是优势生理小种，主要分布于平原大白 菜主产区。根肿菌研究者们利用 ECD 法，在全世界已鉴定 出 24 个根肿菌生理小种，同时认为我国至少分为能够侵染 甘蓝和与不侵染甘蓝 2 个生理小种； 我国台湾已鉴定出 2 个 生理小种，分别为 ECD16 /0 /0 和 ECD 16 /0 /31 菌系。Jone 等［9］进行单孢接种后，利用 ECD 法获得 4 个生理小种，且已 经成功将该 4 个已知基因型的根肿菌用于抗病育种。 2． 3 根肿菌的生物学特征 根肿菌在土壤中以休眠孢子存 活，在寄主根部肿大细胞内以休眠孢子囊存在，孢子囊密集 在一起呈淡黄色； 鱼卵块状或者球形，比较疏松，受挤压分 散。单胞无色或略带灰色，且膜壁不光滑。不同寄主根肿病 菌的休眠孢子和游动孢子的大小也不同。研究报道，油菜根 肿菌休眠孢子直径为 1． 90 ～ 4． 30 μm（ 平均 3． 50 μm） ，游动 孢子大小为 1． 60 ～ 3． 80 μm（ 平均 2． 80 μm） ； ［10］ 甘蓝根肿菌 休眠孢子直径为 2． 10 ～ 3． 10 μm（ 平均 2． 50 μm） ，游动孢子 大小为 1． 60 ～ 3． 60 μm［11］； 茎瘤芥根肿菌休眠孢子囊直径为 2． 10 ～ 2． 60 μm，游动孢子大小为 3． 50 μm［12］。休眠孢子最
快，6 叶 1 心期后发病速度有所减慢。上海地区十字花科根
肿病主要发病期为 9 ～ 11 月，且 9 月中下旬至 10 月上中旬是 病害高峰时期［25］。
3 十字花科作物抗根肿病育种
3． 1 根肿菌的接种方法 抗病育种研究中，简单有效的接
种方法是基础，要求能在通常条件下发病稳定一致，菌浓度
摘要 总结了十字花科作物根肿病病原菌的分化、生物学特征、侵染方式、侵染症状、检测技术以及根肿病病害发生规律、抗病育种和防 治方法，并展望了我国十字花科作物根肿病的研究方向。 关键词 十字花科； 根肿病； 根肿菌； 研究进展 中图分类号 S 436． 3 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2015） 14 － 115 － 03
月为根肿病病害低发期，4 ～ 5 月进入发病高峰前期，6 ～ 9 月
是发病高峰期，10 ～ 12 月由高峰末期转到缓慢发展期； 结合
气象资料分析表明该地区田间白菜根肿病发生发展的适温
为 20． 2 ～ 24． 7 ℃ ； 从受害作物各生育期病情发展分析看，处
于高峰发病时段时，白菜 2 叶 1 心期到 6 叶 1 心期发病速度
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安徽农业科学
24． 0 ～ 40． 0 ℃ 范围内均可萌发［10］； 土壤 含水量在 45% ～ 98% 都可发病，70% ～ 90% 时发病较重，最适 pH 范围为 5． 4 ～ 6． 7，致死温度为 45． 0 ℃［11］，也有研究报道其 致死温度为 48． 0 ℃［10］，可能是因为不同寄主的病菌存在差异。 根肿病发生的土壤温度为 10． 0 ～ 30． 0 ℃，最适土温为 19． 0 ～ 25． 0 ℃ 。寄 主 根 组 织 腐 烂 促 进 休 眠 孢 子 萌 发［13］。Friberg 等［14］报道非寄主黑麦草的根部组织分泌物比寄主根部组织分 泌物更能促进休眠孢子萌发。 2． 4 根肿菌的侵染方式 根肿菌以休眠孢子的形式残存土 中，休眠孢子壁裂开后释放出 1 个游动孢子，一段时间后游 动孢子鞭毛脱落且囊化形成休止孢，圆形的休止孢大小为 1. 10 ～ 1． 60 μm（ 平均为 1． 32 μm） ，游动孢子在囊化时还发 育出 1 个管腔（ 长管状空腔，长为 2． 10 ～ 2． 50 μm，宽为 0． 90 ～ 1． 00 μm） ［10］。残留土中的休眠孢子数量是影响其发病程 度的重要因素，休眠孢子萌发的条件与病害发生程度密切相 关。根肿菌从 植 株 根 毛 或 根 部 伤 口 处 侵 入，并 借 助 于 灌 溉 水、雨水、昆虫的活动、农事操作等方式近距离传播。通常带 病植株的调运和带菌种子以及带菌泥土的转移是根肿菌的 主要远距离传播途径。在条件适宜时，植株只需 8 ～ 10 d 就 能表现出根肿症状。病根组织被杂菌侵入造成腐烂后，其内 部大量的休眠孢子又沉积在土壤或堆肥中，可对十字花科作 物进行再侵染或休眠。 2． 5 根肿菌的侵染症状 植株受到侵染后，根部薄壁细胞 因受根肿菌的刺激而大量分裂、增生和膨大形成根部肿瘤， 影响维管束组织的正常发育，输导系统不连贯，植株吸收水 分和养分困难，病株表现为生长迟缓，叶片萎垂，严重者整株 死亡，给蔬菜生产带来巨大损失。苗期感病，肿瘤多出现在 主根，形状多样（ 呈纺锤形、圆筒形或手指形等） ，肿瘤表面大 多光滑，病苗比健康苗稍微矮化，叶片萎垂且淡绿，植株表现 缺水症状，有的植株基部叶片叶缘变黄、严重缺水； 成株期感 病，肿瘤多出现在侧根以及主根的下部，形状同苗期，主根的 肿瘤体积大但数量少，侧根的肿瘤体积小但数量多，须根上 的肿瘤可成串，病株比健康植株生长缓慢且矮化，植株叶片 常萎蔫，再严重时叶片逐渐变黄呈失水状。肿瘤形成初期表 面光滑，后期常龟裂而粗糙，且病根易被杂菌侵入造成腐烂。 2． 6 根肿菌的检测 植株诱导法是评估新型诊断技术的有 效方法，具体操作是在可控环境条件下，调整土壤浓度达到 接种要求，随即种植植株，数周后观察根肿病的症状，该方法 要求高浓度接种症状才会表现出来，同时还受土壤类型和环 境条件的限制。Takahashi 等［15］用荧光染色技术对土壤中提 取的 休 眠 孢 子 进 行 检 测 与 定 量。 Lange 等［16］、Wakeham 等［17］都成功地对分离自根肿组织和土壤的根肿菌进行了扫 描电镜以及血清学检测。Shoko 等［18］应用 ELISA 血清学方 法成功地对人工接种的根肿组织和土壤的休眠孢子进行了 特异性检测。Hee 等［19］及 Faggian 等［20］利用病原菌基因组 中 ITS 区段设计特异性引物，成功地扩增出根肿菌特异性 DNA 片段，并将其用于检测根肿组织和土壤的病原菌。Ito 等［21］用 SNT PCＲ 扩增到根肿菌特异性 DNA 片段。杨佩文
Ｒesearch Progress in Clubroot of Crucifers SUO Huan1，2 ，CHEN Long-zheng2 ，XU Hai2 ，HE Chang-zheng1* et al （ 1． College of Horticulture and Landscape，Hunan Agriculture University，Changsha，Hunan 410128； 2． Institute of Vegetable Crops，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing，Jiangsu 210014） Abstract The differentiation，biological characteristics，infection way，infection symptoms，detection technique of Crucifers clubroot pathogen were summarized，as well as clubroot occurrence law，disease control and breeding method． The research about Crucifers was forecasted， so as to provide reference for study on the disease． Key words Crucifers； Clubroot； Plasmodiophora brassicae； Ｒesearch progress
等［22］用 PCＲ 技术扩增到白菜、青菜、甘蓝、芥蓝、花椰菜以及
土壤中 的 根 肿 菌 全 基 因 组 DNA 中 的 特 异 片 段。李 金 萍 等［23］利用傅里叶变换红外光谱（ FTIＲ） 技术检测到接种 5 d
后的大白菜根组织中的根肿菌。 2． 7 根肿菌的发病规律 杨莲等［24］研究表明云南省 1 ～ 3
基金项目 作者简介
收稿日期
江苏省自然科学基金项目（ BK20130715 ） ； 农业部公益性行 业（ 农业） 科研专项（ nyhyzx07-007） 。 索欢（ 1984 － ） ，女，陕西西安人，硕士研究生，研究方向： 蔬 菜遗传育种。* 通讯作者，教授，博士，从事蔬菜种质资源 与育种研究。 2015-03-30
十字花科作物根肿菌是一种土传病害，其致病菌为芸薹 根肿菌（ Plasmodiophora brassicae Woron） ，根肿菌的病原菌抗 逆性强，以休眠孢子在土壤中越冬越夏。土壤的含菌量影响 着发病的严重程度，而休眠孢子的萌发程度直接关系着该病 的发生及流行，萌发条件决定着萌发程度。田间一旦受到根 肿菌的污染，将会长期带菌，不再适合种植十字花科植物，严 重威胁其可持续生产［3］。十字花科作物的整个生育期都能 发病，且受侵害越早发病越重。发病初期病症不明显，也不 易被检测，但随着受害根部肿瘤的膨大，病株生长变得迟缓， 叶片萎垂淡绿，基部叶片或叶片边缘褪绿变黄变干，严重者 整株枯死。我国目前根肿病常年危害面积为 320 万 ～ 400 万 hm2 ，占十字花科作物种植面积的 30% 以上，在大流行年份，