棉花黄萎病研究进展

• 在全国范围内，棉花黄萎病已在1993年、1995年、 1996年连续大流行。据1993年估计，全国黄萎病 发病面积4000多万亩，损失皮棉200万担，价值 近10亿元。一些主要产棉县、乡的重病田仍出现大 量病株落叶成光杆的现象，一般减产30~50%， 严重田高达70%，1996年，据江苏省植保站调查， 棉花黄萎病的发病面积为77万余亩，1997年棉花 黄萎病的危害程度与1996年相当。全省调查面积 259.4万亩，有26个县近200个乡镇发生黄萎病， 发病面积118.4万亩，发病有两个高峰，第一高峰 期在6月下旬至7月中旬，发病症状明显，有些地区， 田块出现落叶型症状，严重田块出现光杆植株，少 数田块绝收，第二高峰期在8月至9月上旬，由于天 气干旱，气温较高，症状不如第一高峰明显。南通、 苏州、盐城等地出现落叶症状。1998年梅雨季节 偏晚，期短，出梅快，秋季少雨高温，黄萎病发生 普遍轻，但局部棉田，仍然发生落叶症状，危害依 然很重。
二、棉花黄萎病发生的主要因素分析：
• 棉花黄萎病发生的严重性，在今后几年还将继续发展，其 主要原因是：（1）缺乏较强抗耐棉花黄萎病的棉花新品 种，现今推广种植的棉花品种，对棉花枯萎病均表现出较 高的抗病性，但对棉花黄萎病，抗性表现则不理想，主要 是现行的棉花品种的遗传亲本缺少抗病性；（2）棉花黄 萎病的最适宜的气候使土壤温度在25℃左右，相对湿度在 80%以上，如果有3-4天满足就有可能发生，适宜的时间 愈多，发病程度愈重。我国南北地理位置跨度大，适宜发 生的气候条件总能在部分地区得到满足，尤其是每年6-7 月份梅雨季节，长江流域正值现蕾到初花期，适宜黄萎病 的发生，8月份以后，气候明显下降多雨，北方棉区正值 花铃期，适宜棉花黄萎病的发生，虽然也有反常，但能够 满足气象条件的几率还是很高的；
• 应用硝酸还原酶缺陷型突变体（Nit）技术，对采 用全国的198个菌株，经含氯酸钾培养基诱导， 表型鉴定诱导共获得A型突变体（Nit1）195个， B型突变体（NitM）117个，C型突变体49个， 其他类型30个，经与VD-8和T9落叶型菌株诱导 的突变相亲和，有22个菌株能与美国T9落叶型菌 系呈强亲和反应，分别为VD-8，SY12（通州恒 兴），SY11（通州三余），BN2（通州北兴桥）， JC1B，96CS（常熟碧溪），VD115-VD121， JC4，JC5（常熟徐市），TS1，TS2，TS3（铜 山），HB3（河北保定），VD111（大丰大中 镇），DFD-K21（大丰泰西村），93-5（大丰 红花村），GY（灌云），VD100，VD101（盐 都步丰）等。尤其是来自江苏通州市新垦（JC1B） 常熟市徐市（SY12）的两菌株还获得了A、B两 型突变体，可作为我国落叶型黄萎病菌的标准菌 株。
• 然而，中棉所最近在河南安阳（宋小轩等）发现 严重落叶症状的菌系，则属菌丝型。安阳在中棉 12、冀棉11、美棉B9101、亚洲棉C2DM上， 菌丝型接菌后，发病高峰比菌核型早10天，接菌 25天后，菌丝型的病情指数（50.4），几乎是菌 核型病情指数的一倍，菌丝型的死株率（34.2%） 是菌核型死株率（11.6%）的一倍，表现较强的 致病力。研究还表明病株表现为西瓜皮症状的多 为菌核型，表现为早期落叶症状的多为菌丝型， 而且，菌丝型菌丝体赖氨酸含量较菌核型高 42.4%。我国不少研究和教育单位对所在省区如 江苏、湖北、山东、河南、四川、新疆等棉区在 棉花黄萎病的菌系分布上作了很多研究，基本上 都区划出表现强、中、弱的三个致病性，而且属 弱或强型菌系较少，多为中等致病型。在强型菌 系中，真正通过鉴定确认的落叶型菌系更少。
随着棉花黄萎病菌致病性变异研究的深入，这对正 确拟定本地区的抗性育种目标、规划品种的合理局、 制定综合防治方案都具有战略性的意义。 （4）棉花黄萎病菌毒素的研究： • 虽然70多年前就认识到轮枝菌毒素可导致植株黄 化，失水萎蔫，直至死亡。直到Keen等（1972） 鉴定毒素成分是蛋白质、脂肪和多糖的复合物。 章元寿（1992）对棉花黄萎病菌不同致病力菌系 毒素复合物多个组分致萎活性研究结果指出，在 毒素蛋白质、脂肪和多糖的复合物中，其致萎作 用而引起病变的是蛋白质组分，而脂肪和多糖没 有致萎活性作用。吕金殿等（1995）进一步明确 毒素蛋白质是酸性糖蛋白。蛋白质和糖的含量分 别为85.26%和14.74%。
• 对于微菌核皮层细胞的细胞壁上和包围在微菌核纤 维网上的黑色素颗粒，苏联学者也已明确为五酮化 合物，黑色素可使得病原菌对环境压力、微生物压 力具有抗性，可防止水解酶对菌核的水解作用，对 逆境具有抵御能力。田秀明于1995年研究结果即 指出病原菌的致病力强弱与微菌核和黑色素的形成 快慢、多少关系直接。国外学者（Pahalla和Bell） 认为微菌核的形成是受核基因控制，细胞质因子控 制着微菌核的形成能力，细胞核基因与微菌核的形 态建立有关。影响微菌核数量变化主要因子是土壤 温度，当土温高于或低于最适温度范围时，微菌核 的正常增值受到抑制，密度下降，微菌核数量变化 在棉花生长季节有2个高峰，与春秋两季地上部症 状的高峰相对应。夏季高温季节，微菌核呈数量上 的急剧下降。
• 在黄萎病菌上，通常研究其遗传变异，常采用形 态学鉴定、生物鉴定和生化分析等方法。如在培 养基上，当出现新的菌落特征或有颜色的菌丝体 菌落时，既有异核体产生或新的菌株分化，这是 形态变异；利用特异性鉴别寄主进行病原菌的致 病性鉴定，当发现有新的反应型或致病力有改变 时，表明新的菌系分化，这是生物鉴定变异；如 聚丙烯酰胺凝胶电泳测定，应用测定病菌蛋白质 谱带与致病类型的相互关系，分析不同致病类型 的棉花黄萎病菌蛋白质电泳谱带数目的多少与其 致病力的强弱成正相关。1998年应用此技术，已 在实验室内对选用的9个代表菌株，通过垂直板聚 丙烯酰胺凝胶电泳，进行测定分析出，落叶型菌 株有两条特异性的蛋白，其迁移率分别为 Rf1=0.135，Rf2=0.405；在10%的凝胶中， 落叶型菌系只有一条特异性的蛋白，迁移率为 Rf=0.481。
• 毒素含量与病菌致萎力和症状表现关系密切，强 致病性菌系毒素含量高于弱致病力菌系。如甘莉 （1990）测定在每100ml病菌液中，T9的毒素 糖蛋白含量为0.849mg，泾阳菌系为0.4507mg， 江苏VD-8菌系为0.2413mg，而弱致病力菌系 新疆和田菌系则为0.1977mg，在上述菌系中， 前三者均为地区较强致病型菌系。 • 研究还明确棉花黄萎病菌毒素的致病性与病原菌 侵染棉花所引致的病害是一致的，在引起病害机 制中，由于毒素活性的作用，而引起棉花生理病 变，最终导致病害症状表现。实验用病菌的培养 滤液，粗毒素或纯毒素稀释液浸养2~3片真叶棉 苗，常温培养24小时后，棉苗则呈黄萎症状，叶 片有症状表现。不同菌系的毒素液对棉苗的致萎 力表现出明显的差异，美国T9致萎力最强，VD8表现次之，弱菌系的萎焉程度表现较弱。
（2）病原轮枝菌变异的研究：
• 轮枝菌系半知菌真菌，菌丝融合产生异核现象和 准性生殖已经被证明（Puhalla 1994）,任何阻 碍菌丝间菌丝融合，异核体的形成均会引起遗传 性变异。在自然界，异核体很不稳定容易恢复为 它的同核体，影响异核体现象环境条件也有其重 要作用。黄萎病菌在21-34℃条件下，21℃异核 是稳定的，30℃菌丝不能融合，异核体不能形成， 葡萄糖和矿物质营养有利于异核体的形成，而光 则抑制菌丝融合。
棉花黄萎病研究进展
罗 宽 教授
一、棉花黄萎病发生症状
• 在我国，棉花黄萎病已是棉花生产上比较 普遍发生的问题。进入90年代后，随着棉 花枯萎病的危百度文库得以控制，黄萎病的发生 为害，已经慢性地、严重地影响着棉花的 单位产量。尤其是“落叶型”棉花黄萎病 在局部棉区发生后，对棉花生产更是存在 着潜伏性的危害。
（3）棉花黄萎病菌致病力的研究
• 黄萎病菌的致病力的研究，这是正确认识病原菌 在不同地理生态条件下，在相同的品种上的不同 菌系的致病性差异，这样可以比较科学地分析菌 系分布和有针对性的选育和利用抗性品种，对保 障棉花健康生长具有很大的实用价值。美国于 1966年（Schnathost）在加州圣金峡谷区发现 3个引起严重落叶的T-9菌系，其致病力比该地区 非落叶性致病力菌系SS4高出10倍，是世界上致 病力较强且较危险的菌系。我国亦于1987年（陆 家云等）在江苏南通发现新垦“落叶型”菌系 （VD8），其症状均表现出棉株的落叶。无论是 T9或VD8在培养性状上均为菌核型。
三、棉花黄萎病研究的现状
• 近几年来，棉花黄萎病的研究，在国内只有不多的 单位进行，其研究内容主要集中在下列几个方面：
1、棉花黄萎病病原菌研究的进展（1）
轮枝菌微菌核的研究 决定棉花黄萎病能否发生的一个重要因素，即土壤 中的病原菌存在，而大丽轮枝菌在土壤中主要以微 菌核的形态（长形或近长形，瘤型突起），大小 （大约在50-200×15-50（-100）um之间），在 土壤中存在的位置（主要存在于耕作层，80cm以 上），适宜条件（土壤含水量在20%左右，萌发适 宜温度25-30℃，PH4.2-9.2），外观暗褐色至黑 色。
• 病原菌的同工酶分析在真菌遗传变异中的应用已 被广泛应用，这是生化分析病菌变异；近几年普 遍应用根据菌系在温度、光、PH值、矿物营养等 条件下生长情况来确定菌株的生理生化，利用抗 药性作标记，判断是否有异核体产生，利用互补 性营养缺陷型菌株在最低生长培养基上配对培养， 两菌株的生长菌丝在相接处发生菌丝融合，形成 异核体或野生型省长，表明菌株间亲和，反之， 则不亲和。王克荣曾应用此技术开展不同菌株的 亲和性区划的研究。如对13种寄主植物上的57黄 萎病菌菌株进行亲和性测定，结果可区划为3个亲 和群；而分离来自常熟、南通棉株上的落叶型菌 株可与美国T9归一群，而分离来自辣根上的菌株 与南京棉花上的菌株归一群，其余46个分离自茄 子、辣椒、向日葵、芝麻、红麻、黄蜀葵、紫丁 香、翠菊、甜叶菊等上的菌株另归一群，等等。 亲和性强弱则可反映遗传亲缘关系的近，这是应 用生理测定遗传变异。
• 土壤湿度与不同栽培方式也会影响微菌核的数量， 水旱轮作、病田长期淹水、微菌核数量下降较快， 如果重病田与一般旱作物轮作，由于大丽轮枝菌 寄主范围广，对土壤微菌核的密度影响不大。土 壤内的化学农药也会直接影响微菌核的数量，如 土壤处理剂棉隆可减少微菌核的数量，三环唑是 抑制微菌核黑色素的形成：同样土壤内的微生物 分泌的胞外毒素，也可以抑制微菌核的萌发形成， 如棉田青霉菌、黑曲霉菌、黑根霉菌等。
• （3）田间的作物相对多，而棉花黄萎病的寄主范 围较广，因而交互感染的几率增高，如茄子是棉 花黄萎病菌的重要寄主，而茄子黄萎病的发生亦 是很普遍，再加上棉田连年种植棉花，黄萎病菌 在土壤中的积累连年增加，土壤中的病原菌量的 增加可以增加病株的“落叶型”症状，可以导致 棉花黄萎病的发生流行引起更大损失；（4）病原 菌的变异也有着一定的影响，现在已经比较明确 病田内的病原菌几乎均存在着致病力强、中、弱 三个生理型。由于病原菌与寄主植物之间的长期 互作作用，病原菌的变异随时发生，新菌系表现 出对棉花致病力更强，危害更严重，近几年在部 分棉田内就出现有“落叶型”的菌系，这对棉花 生产将会导致新的更大的威胁。
• 同一菌系的毒素液对棉花抗感性不同，品种所表 现的致萎程度也存在着明显差异，利用其理，选 用病原菌的毒素液可较快地测定品种的抗病性。 1990年曾在实验室里对120个不同的抗性品种 （系）进行毒素抗性鉴定，并与标准人工病圃抗 性鉴定相同步，结果毒素鉴定致萎度和土壤病圃 鉴定的结果，可达至1%显著水平，相关吻合率 达到95%以上。因此，应用毒素法可以达到棉花 苗期快速检测棉花抗黄萎病性的目的。经过多次 试验，提出的将供测1~2期真叶期的棉苗，切除 根部的1/2，将其插入30ug/ml非落叶型菌株毒 素液中，经48小时后调查棉花苗的致萎度，按照 此技术程序可较准确地鉴定棉花品种的抗黄萎病 程度。