馬鈴薯晚疫病帶菌種薯產孢與侵染行為觀察

王 卓，金飛躍，曹克強，胡同樂

（河北農業大學 植物保護學院/植物病害流行與綜合防治研究室，河北 保定 071000）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物，是重要的飼料和工業原料［1］，同時我國也是世界第一馬鈴薯生產大國［2］。馬鈴薯晚疫病是馬鈴薯常見的病害之一，在世界馬鈴薯主產區都有發生，據統計，馬鈴薯晚疫病每年在全球引起的經濟損失高達67 億美元［3］。該病傳播速度極快，從出現病斑到全田枯死只需14 d［4-5］。致病疫霉（Phytophthora infestans）作為該病的病原菌，主要以菌絲體在塊莖中越冬［6］。此外，致病疫霉的卵孢子可以在土壤中長時間存活，并可成為初侵染源［7-8］。生產中馬鈴薯晚疫病主要的初侵染源為帶菌種薯、土壤中殘留的病殘體和卵孢子［9-10］。初侵染的病株發展成中心病株并產生孢子囊，孢子囊迅速通過空氣傳播進行再侵染［11］，從而導致病害的爆發。

為了有效防控馬鈴薯晚疫病，國內外已經開展了基于氣候條件的預測預報研究，并在生產上獲得應用［12］，但預測的準確性在地區和年度間都有一些差異。深入了解和明確馬鈴薯晚疫病的初侵染途徑，是已有預測模型改良和新模型建立的依據和基礎。國內外有關對馬鈴薯晚疫病初侵染途徑觀察的研究報道較少，且研究結果也不相同［13］。De Bary等人種植自然帶菌的種薯后，發現嫩芽中有菌絲存在，將菌絲分離培養后可以產生孢子囊［14］。Jensen等人觀察到帶菌種薯長出的嫩芽在中部受到侵染，而非基部，從而推斷是土壤中的病菌孢子囊（或游動孢子）侵染了嫩芽［15］。本研究室在近10 年的田間調查中發現，在我國的張家口地區，該病的初侵染通常發生在幼苗底部葉片或剛出土不久的幼莖頂端生長點（該幼莖的其他部位未發?。?，從而推測該病的初侵染的途徑為：帶菌種薯播種后，病菌可在種薯表面產生孢子囊，孢子囊（或游動孢子）可隨土壤水分而傳播，在土壤中侵染正在出土的幼莖的頂部，或傳至土壤表面侵染近地面的葉片。

從土壤中檢測植物病原菌的方法已有報道［16-17］，土壤中病原菌數量少，相關次生微生物生長迅速以及土壤中休眠體萌發緩慢，使得疫霉菌檢測極為困難。本試驗采用誘釣法［18-19］，將帶菌種薯分別種植在花盆和田間條件下，觀察并檢測種薯表面病菌產孢及孢子囊（或游動孢子）在土壤中傳播的情況，明確帶菌種薯播種后能否在土壤中產孢、傳播和引起初侵染，為進一步深入研究該病害的初侵染及預測奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試種薯：‘費烏瑞它’和‘夏波蒂’，均高感馬鈴薯晚疫病。

供試菌株：為馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)，保存于河北農業大學植物病害流行與綜合防控研究室，黑麥試管斜面培養基4 ℃保存。

接種病原菌的種薯制備：馬鈴薯晚疫病菌用黑麥培養基在18 ℃下培養7 d 左右，制成濃度為1.0×l05孢子囊/mL 懸浮液，用2 mL 注射器取200 μL 制備好的懸浮液，在播種前一天自非切面注射到薯塊中，得到人工接菌的種薯，備用。

1.2 盆栽試驗

盆栽試驗共4 個處理，分別為：接種了病原菌的種薯切塊種植（A），接種了病原菌的種薯整薯種植（B），健康種薯切塊種植（CK1），健康種薯整薯種植（CK2）；品種均為‘費烏瑞它’；每個處理種植5 盆；試驗整體重復4 次。在花盆中放入蛭石，營養土1∶1 混合的土壤，將種薯種植在花盆內，每盆1 塊種薯塊莖（或切塊），花盆放置在覆蓋薄土層的大托盤內，18 ℃恒溫培養箱培養。每2 d 扒開土壤檢查記錄種薯塊表面產孢與否和產孢位置。

當上述盆栽試驗中的種薯表面產孢后，進行花盆土壤及托盤土壤的誘釣試驗：自上而下澆水至水分飽和狀態，用3 ～5 mm 厚的薯片作為誘餌，分別置于花盆內和花盆下面托盤中的土壤表面，用培養皿將薯片罩住保濕，12 h 后將薯片取回，置于滅菌培養皿中18 ℃保濕培養，每天檢查薯片發病情況。試驗整體重復4 次。

1.3 田間小區試驗

田間試驗在河北農業大學西校區植物保護學院試驗實踐園中開展，品種均為‘夏波蒂’。土壤高濕處理和正常濕度處理分別設置在2 個單獨的區域，每個區域15 m2，在每個區域內種植4 行（行距60 cm），分別種植人工接菌種薯切塊、人工接菌種薯整薯、自然帶菌種薯切塊和自然帶菌種薯整薯，每行播種15 穴，穴距為35 cm。

土壤高濕處理是自播種后每2 d 澆水1 次并覆蓋地膜，使土壤相對濕度保持在60%左右，而土壤正常濕度處理是在播種后不澆水、不覆膜，土壤相對濕度保持在20%左右。

播種后逐日調查并記錄出苗時問(幼苗出土視為出苗)，每3 d 扒開土壤，檢查種薯表面產孢以及種薯的萌芽情況(幼芽從芽眼中長出0.5 cm 視為萌芽)。同時進行土壤中的誘釣試驗：出苗前在土壤中種薯的前、后、左、右、上方5 個方位距離5 cm 處，各放置1 枚厚度為3 ～5 cm 的健康薯片作為誘餌，3 d 更換1 次薯片；薯片誘餌取回后，置于滅菌培養皿中的塑料隔水網格上，18 ℃保濕培養并逐日檢查記錄誘餌上的晚疫病菌生長情況。

出苗后進行地表誘釣試驗：使用噴壺模擬降雨量為中雨的人工降雨及雨水飛濺，將新鮮葉片作為誘餌置于植株四周的土壤表面，地膜覆蓋保濕24 h，將誘餌葉片取回后用濕棉球包裹葉柄保濕，放于18 ℃保存，每天記錄葉片的發病情況。每3 d 誘釣1 次。

2 結果與分析

2.1 帶菌種薯在盆栽條件下的產孢情況

盆栽試驗結果顯示，人工接菌種薯切塊種植后的4 ～6 d，切面位置和萌芽基部變褐，切面著生病菌絲并帶有孢子囊，整薯播種后4 d，在注射孔處出現菌絲并產生孢子囊。而健康種薯上并沒有病菌出現。表明人工接種的整薯和切塊播種后均可在花盆土壤中產孢（見表1）。

表1 盆栽試驗中帶菌種薯在土壤中的產孢情況Table 1 Sporulation of the infected seed tubers in pot trail

2.2 病菌在花盆土壤中的傳播

誘釣結果（表2）顯示，在花盆內的土壤表面和花盆下面托盤中的土壤表面均誘釣成功，說明種薯上病菌在土壤中產生的孢子囊能夠在土壤中移動并形成侵染；從時間上來看，播種后7 ～10 d 首次誘釣成功，播種后6 d 種薯才開始萌芽，說明在馬鈴薯播種后，病菌產孢的時間明顯早于出苗。

表2 盆栽試驗中帶菌種薯萌芽和在土壤中首次誘釣到致病疫霉的時間Table 2 Time of potato germinating and the first time of bating for Phytophthora infestans after planting of infected seed tubers in pot trail

2.3 晚疫病菌在田間土壤的產孢

田間試驗結果（表3）顯示，除正常土壤濕度處理的自然帶菌種薯切塊種植比整薯種植的產孢塊數低之外，其他處理的切塊種植的產孢數均比整薯種植的產孢塊數高，說明切塊種植有利于帶菌種薯的產孢。然而，無論是種薯切塊與否以及士壤濕度高低，帶菌種薯在播種后的產孢時間都沒有明顯差別均為4 ～9 d。

田間觀測結果顯示，人工接種薯塊的切面變褐，出現晚疫病菌菌絲并著生孢子囊。自然帶菌薯塊芽眼處薯肉變褐，出現晚疫病菌菌絲并著生孢子囊。說明人工接種和自然帶菌的種薯在田間播種后，均可在土壤中產孢。

表3 田間種植條件下帶菌種薯在土壤中的產孢情況Table 3 Sporulation of infected seed tubers planted under field conditions

2.4 病菌在田間土壤中的傳播

田間環境下，在土壤中種薯周圍的誘釣結果（見表4）顯示，土壤高濕度處理中均誘釣成功，說明種薯上的病菌在土壤中產生的孢子囊能夠在土壤中移動并進行侵染。初次誘釣成功時間均早于種薯萌芽和出苗的時間。正常土壤濕度處理組，帶菌種薯上有孢子囊產生，但并未誘釣成功，說明孢子囊在土壤中移動和侵染需要較高的濕度。

表4 田間種植條件下帶菌種薯出苗和在土壤中首次誘釣到致病疫霉的時間Table 4 Time of potato germinating and the first bating time for P. infestans after planting of infected seed tubers in field conditions

3 討論與結論

林國光等［20］研究發現，在無人干擾的情況下，孢子囊本身是向斜下方移動，土壤下層的病原菌不能向上移動，而中耕等農事操作可以將孢子囊翻至地表進行侵染。本研究在盆栽試驗中發現，不需要中耕操作，病菌孢子囊可以向上擴散并侵染土壤表面的誘餌。通過多年的田間觀察發現，未經中耕操作但易積水的低洼地塊較易出現中心病株的現象，推斷土壤中的病菌孢子囊（或游動孢子）在田塊出現積水的情況下可擴散到到達土壤表面，侵染接觸地面的葉片或被雨水飛濺帶到下部葉片引起侵染。

目前，已經報道的馬鈴薯晚疫病初侵染途徑的主要是：種薯上的病菌進入萌發的幼芽并隨幼苗向上生長，幼苗與病菌長期共存最終形成中心病株［21］。本研究的觀察表明，帶菌種薯在土壤中的產孢時間早于出苗時間，因此從時間上看，播種后帶菌種薯表面產生孢子囊（或游動孢子）在土壤中傳播要比病菌菌絲進入萌芽的幼莖早；從發生機率來說，本實驗室10 余年的田間調查發現初侵染植株（中心病株）多為底部葉片先發病，少數為剛出土的幼莖頂部發病，也有更為少數的植株莖部距離地面一定高度的部位發生莖部初侵染，但總的比例來看前2 種情況均為孢子囊（或游動孢子）經土壤傳播侵染所致，比例要高于后者（菌絲進入幼莖所致），且前兩者出現的時間更早。綜合對比上述不同初侵染途徑的發生時間和發生機率來看，帶菌種薯播種后在土壤中產孢隨后在土壤中傳播，導致近地面葉片和正在出土的幼莖頂部侵染這一途徑可能更早，也更普遍、更重要。

在田間條件下，自然帶菌種薯播種后可在種薯表面產孢，開始產孢的時間早于種薯萌芽和出苗的時間；帶菌種薯上產生的孢子囊（或游動孢子）可在土壤中擴散并保持侵染能力，能侵染近地面葉片或正在出土的幼莖頂部嫩葉形成初侵染。