木麻黄青枯病的发生与防治

木麻黄青枯病的发生与防治

木麻黄的绿色斑点主要分布在广东省、广东省、福建省和海南省。这是影响木麻黄最严重的细菌疾病。它破坏了主要树木的输导组织，导致所有树木的死亡。有关木麻黄青枯病的最早报道见于毛里求斯的木麻黄苗木,我国1964年首先在广东省阳江县海陵岛发现。同年在广东电白县博贺林带调查,较大的病区死树100多株;至70年代,在电白县危害愈加严重,1974年木麻黄发病率一般为50%,严重的80%~90%;1975年5年生以上幼林300hm2,保存率50%以下;4年生以下幼林207hm2,保存率60%以下。汕头地区也有严重发病记载,仅惠来和潮阳两县,1969年台风过后,因青枯病死亡的普通木麻黄2667hm2。另外,海南省的新海林场和湛江市的南三岛林场也曾经是严重病区。近年来由于抗病品种的推广以及一些其他原因,木麻黄青枯病没有大面积暴发和流行,但各地仍时有发生,威胁着我国东南沿海各省区海岸防护林的健康与安全。国家林业局2013年第4号公告,木麻黄青枯病已被列入全国林业危险性有害生物名单。1疾病的原因和发生规律1.1细菌形态、生长特性木麻黄青枯病病原菌为雷尔氏菌Ralstoniasolanacearum(Smith)Yabuuchi。分类上该病菌原归假单胞杆菌属Pseudomonas,后来Yabuuchi等根据该菌的16srRNA序列及系统发育等方面的特征将其移入新属Ralstonia。木麻黄青枯病菌体短杆状,两端钝圆,大小为(1.0~2.2)μm×(0.5~1.0)μm,鞭毛1~3根,极生。革兰氏染色反应为阴性,用石碳酸复红染色,细菌两端着色,中间不着色。在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上,菌落初为乳白色,黏液状,后渐变褐色。在培养基中加入2,3,3-苯四唑氮(TTC)区别菌落有无毒性:具毒性菌落形状不规则,胶黏,中央淡粉红色;无毒性的菌落则小而圆,乳黄色和深红色,具薄而淡的边缘。根据林继强等的研究,青枯菌毒性菌株菌落形状不规则,直径2~3mm,乳白色,中间粉红,流动性大,菌体近椭圆形;弱毒性菌株菌落圆形,直径1~2mm,红色,边缘白色,流动性小,菌体近杆形或长杆形;非毒性菌株菌落直径小于0.5mm,红色,无流动性,菌体近杆形或长杆形。该菌适宜生长发育温度为32~35℃,致死温度为52℃下15min,pH5.7~8.8,最适pH6.6。梁子超等的研究确认,木麻黄青枯菌属于青枯菌小种1,分属于Hayward的生化型Ⅲ和Ⅵ,并划分为3个菌系,SC-1,SC-2和SC-3。植株感染青枯病后,小枝黄化,稀疏、凋落,多枯枝、枯梢,根系发黑腐烂;木质部局部或全部变褐色至黑褐色,主茎和侧枝横切面伤口有乳白色或淡黄色细菌脓液涌出。重病株树干可出现黑褐色条斑,树皮常纵裂成溃疡状;有些病株显著矮化,茎基长出大量不定根。坏死根茎有水渍臭味。感病植株不易存活,但林地上偶尔也有不枯死甚至恢复健康的现象。根据树龄和感病程度的不同,植株从发病到枯死的时间可以从十数天到几年不等,苗木比成年大树快。人工水培法接种最快的48h便可引起小苗萎蔫,但成年树木往往拖延4~5a才枯死。据历年观察,苗木得病后20~50d死亡,3年生以下幼树需1~2a,10年生以上大树则需3~8a才死亡。1.2青枯病的发生动态青枯菌在我国南方地区分布较为广泛,其生活史包括了寄生和腐生2个阶段。在入侵寄主植物前,该菌长期宿存于土壤、杂草及一些非寄主植物中。其在林地存活的长短取决于组织上的菌体数量、植株残体的大小和腐败程度以及土地环境和生物条件。有的病树砍伐后1a土中的病根仍有青枯菌脓液溢出。由于伐桩体积大,根系深远且残留时间久,病菌可以在林地土壤中长期存活。在发生过青枯病的苗圃或病区10~100cm深度的土壤均有病菌分布,此地育苗或重新种植很容易再度发病。种植过木麻黄、桉树、桑树和番茄、茄子、辣椒、马铃薯、甘薯、烟草、蚕豆、丝瓜、菜豆等农作物的土壤以及同这些作物的茎、叶、花、果和根残体接触的土壤、垃圾肥料,水源都有可能存在和繁殖青枯病病原体。即使土壤或混合物带菌量较少,如用作苗床或杯土也有传病危险。木麻黄在林带中根际连生现象相当普遍,病原菌可通过连生根从病株蔓延至健株。即使病树与附近健康树并不相连,也可通过土壤传播。从病区流出的雨水或其他水流容易携带青枯菌传播。积水容易导致病害发生,青枯病常先发生于低洼或地下水位较高的地方。台风暴雨后,病害往往随之流行,造成大量树木死亡。台风不仅能将带菌的雨滴传送至较远的地方,还给树木造成许多伤口,增加病菌侵染机会。病株死亡主要发生在干旱季节,“台风旱”往往使树木生长势更为衰弱,加速死亡进程。台风过后,干旱的沙丘地和保水差的粗沙地是病情最重的地方。据历年观察,干旱之年病情发展较快,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。土地疏松,排水良好的细沙土坡地,很少发病或不发病;地势低洼,土壤板结积水的地方发病严重。梁子超等报道,木麻黄青枯病的发病高峰在8月中旬高温季节,4月以前和12月以后都极少发病。病害流行条件与木麻黄生长条件一致。一定限度内的土壤肥力水平差异和苗木本身生长好坏,对青枯病流行无影响。2病原菌在植株体内的增殖和扩展寄主树木若种植于带菌土壤,在条件适宜时,青枯菌便可从根或根茎部伤口或自然孔口侵入。病原细菌与寄主根系的接触是否涉及到趋化性目前还不清楚。对3个不同致病性的青枯菌菌株和7个不同抗病性的木麻黄无性系的交叉接种研究得出,各菌株对寄主根表吸附量具有显著差异,吸附量与致病性呈负相关。由此作者推测青枯菌与木麻黄根系之间发生的是非亲和性识别,它诱发寄主的抗性反应。细菌外膜的脂多糖(LPS)是青枯菌对木麻黄根表进行识别和吸附的重要物质,胞外多糖(EPS)则并不起病原菌识别的作用。然而各菌株在寄主根内的增殖量与致病性则呈正相关,说明病菌侵入后在寄主体内迅速增殖和扩展是其产生较高致病性的重要原因。从青枯菌与各种寄主植物关系的现有研究来看,病菌侵染过程可分为3个阶段:病原菌定殖于根的外围部分,入驻皮层的细胞间隙并侵染微管薄壁组织,最后通过直接穿透导管细胞壁或由接触细胞形成的侵填体释放而侵入根部导管细胞。受侵木麻黄小枝横截面显示皮层薄壁细胞、髓射线薄壁细胞有遭受侵染的迹象。此外,病菌也可经伤口直接进入导管。病菌一旦进入导管,便可随着蒸腾液流在导管及其邻近组织内繁殖并在植株体内迅速扩散,最终导致植物的枯萎和死亡。研究表明菌株纤维素酶活性差别明显,并随菌株的致病性上升而增加,具有高度正相关。较高的纤维素酶活性有助于病菌离析和降解植物细胞并在植株体内扩展。王军等通过用病原青枯菌悬浮液和培养滤液对木麻黄接种处理,发现培养滤液对木麻黄有强烈的致萎作用,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。青枯菌在培养基上和植物体内产生大量黏性物质,这些黏性物质可通过阻塞维管束而在致萎过程中起着重要作用。其成分主要(>90%)为一高分子量并包含3种氨基糖的酸性胞外多糖。另外,已知青枯菌能产生大约10种胞外蛋白,其中聚半乳糖醛酸酶和内葡聚糖酶可能对入侵植物根部和穿越木质部导管起着一定作用。3木麻黄无性系间抗性研究木麻黄对青枯病的抗性分化是普遍存在的,一般认为短枝木麻黄(普通木麻黄)Casuarinaequisetifolia生长特性较好,但对青枯病的抗性较差;粗枝木麻黄C.glauca的生长特性差,但对青枯病的抗性较强;天然杂交的木麻黄生长特性和抗病性参差不齐。梁子超等在广州的试验显示粗杂木麻黄比普通木麻黄更抗病,进一步的试验选出了4个抗病杂种短枝木麻黄无性系。黄金水等的调查显示,粗枝木麻黄抗青枯病能力强且稳定,细枝木麻黄C.cunninghamiana与粗枝木麻黄的抗性基本一致,较少发生青枯病。普通木麻黄抗青枯病能力弱,每年都有新病株枯死后被砍除,尤其在人为活动频繁(如挖树头)的地方,雨季或旱季长而导致地下水位忽高忽低的年份,发病率高。高雅等发现木麻黄因青枯病枯死的比率在崇武的南北有所不同,原因是崇武以北各林场以普通木麻黄为主要造林树种,枯死较多;而崇武以南各林场营造的细枝木麻黄及粗枝木麻黄逐渐增多,枯死很少。而郑惠成等认为虽然粗枝木麻黄和细枝木麻黄抗病性较强,但生长特性较差,特别是抗风能力差,不能替代普通木麻黄。因此他们对普通木麻黄优树的201个子代无性系的抗病性进行了测定,结果表明普通木麻黄优树家系间及家系内的子代无性系间抗病性有显著差异,并初步筛选出了8个抗病性较强的优良无性系。柯玉铸等进一步对上述8个无性系及另外4个无性系在青枯病重病区进行了造林对比试验,选出了5个抗病性较强的无性系,其平均死亡率均小于15.4%,最小的仅为0.8%。陈炳铨等用3个青枯菌菌株对7个木麻黄无性系作接种测试,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。菌株来源无性系接种死亡率显著高于其他菌株,显示了寄主与病原物相关变异的迹象,来自重病区的菌株致病力显著高于非病区菌株。王军进一步用6个青枯菌株对7个木麻黄无性系进行了交叉接种试验,结果表明病害的相对强度在无性系与菌株间存在显著性差异,无性系与菌株之间的交互作用也极为显著,在木麻黄—青枯菌的病理系统中,同时存在水平抗性与垂直抗性。关于抗病性的标准,郭权等认为在室内人工接种条件下或半个轮伐期(4年)内,死亡率在20%以下的为抗病品系,20%~40%的为中抗品系,40%~60%为中感品系,在60%以上的为感病品系。王军对木麻黄抗性的测定则采用植株的相对病害强度(RDI)来表示。RDI=萎蔫分枝数/分枝总数。比值越小,表明植株的抗性程度越高。关于接种材料和接种方法,早期的试验多采用伤根淋菌法,即将待测小苗从花盆里挖出,去掉根上泥土,用剪刀剪去部分须根和一条较粗的侧根,将苗根部放在菌液里浸泡30min,然后重新定殖于花盆内。王军采用水培水浴法接种,即将有根苗或剪枝的根或基部直接浸入盛有50mL青枯菌菌液的烧杯内接种,有根苗在浸入前先被剪断部分须根和侧根。此种方法简便易行,可以用于大量无性系抗病性的初次筛选。而伤根淋菌法更接近于自然状态,可用于初筛后进一步测定和筛选。4木麻黄的抗性梁子超等的试验表明木麻黄各无性系苗木主茎的细胞膜相对透性和人工室内接种鉴定的发病率之间有相关关系,植株细胞膜的相对透性低的其抗病性较强,相对透性高的其抗病性较差。郑惠成等也证实不管是根、主茎还是小枝,3种温度处理,细胞膜的渗透性随着普通木麻黄抗性的减弱而增大。细胞的透性主要决定于质膜的结构和功能,逆境对植物的伤害主要是细胞原生质膜结构被破坏和透性改变,透性的大小是指示植物抗逆性大小的一项重要指标。基于这一原理,岑炳沾等用电导率仪测量木麻黄植株导电性,发现病株的电导率高于健株,这对于早期诊断外表无明显症状的青枯病植株是有帮助的。一些氧化酶活性的变化与木麻黄抗病性有关系。木麻黄小枝的过氧化物酶同工酶第4条谱带的比移值与植株感病率有一定关系,抗病的细枝木麻黄和粗枝木麻黄的多酚氧化酶活性比感病的海岸木麻黄分别高148%和153%。多酚氧化酶的活性增强能提高植株的呼吸强度,增强抗病力。另外过氧化氢酶和过氧化物酶(PO)的测定也表明细枝和粗枝木麻黄比海岸木麻黄明显增高。徐正球等对7个抗性不同的木麻黄无性系研究发现,接菌后48hPO活力上升幅度、接种前和接种后24~120h的超氧物歧化酶(SOD)活力值以及0~24h期间的SOD活力升幅,都与无性系对青枯菌的抗性差异呈显著到极显著相关。感病无性系的PO酶谱缺少Rf值为0.52和0.68的2条谱带。这2条谱带的扫描峰值与无性系对青枯菌抗性显著相关。SOD酶普遍存在于动植物细胞中,被认为是一种防御活性氧或其他过氧自由基对细胞膜伤害的酶,其含量水平被视作植物抗逆的生理指标之一。木麻黄的抗病作用还与其他一些生理指标有关系。易感青枯病的海岸木麻黄含水量明显低于抗性较强的细枝和粗枝木麻黄。类似的结果也存在于不同抗性的普通木麻黄上,其抗病性与其根、主茎和小枝的含水量有关,含水量高,抗病性强,含水量低,抗性弱。谢卿楣的研究发现,粗枝木麻黄小枝的pH值比海岸木麻黄高0.49单位。而普通木麻黄的抗性越高,pH值也越大,二者呈正相关关系。抗性与非抗性植物之间pH值的细小差别,是影响寄主细胞各组成部分毒性强弱的主要因素。pH值升高时,能加速酚类化合物的氧化形成毒力更强的醌类。pH值差1个单位,能使酚的毒性增强2倍。抗病无性系601主茎的pH值比高感无性系P3-16高1.99单位,相应的主茎的酚类化合物毒性就增强3.98倍。抗病木麻黄的单宁含量高于感病木麻黄,葡萄糖含量较低,而蔗糖含量较高。多酚类物质也与木麻黄抗病性有密切关系,其含量从抗病无性系到感病无性系呈递减趋势。郭权等研究得出木麻黄乙醇抽提物能抑制青枯菌生长,抗病品系粗提物的抑菌活性高于感病品系;小枝粗提物的抑菌活性较高,茎皮层、根的次之,茎木质部的较低。初步化学分析表明粗提物成分包括有机酸、酚类、单宁、还原糖、黄酮类和蒽醌类等物质。其中黄酮类是主要抑菌成份。王翠颖等进一步通过使用大孔吸附树脂纯化得到了木麻黄的总黄酮,并验证了该总黄酮溶液具有显著抑制青枯菌的效果。不同抗病性的普通木麻黄无性系的鳞片叶与同化枝的结构基本相似,外面均有一层角质层,内是表皮层,表皮层下有一厚壁组织,中央是纤维束、栅栏组织和海绵组织。维管束数目与叶片相同,小枝的组织结构无明显差异。郑惠成等对普通木麻黄不同抗病无性系植株的根瘤固氮活性、结瘤量、含氮量及生物量测定的结果表明,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,生物量和含氮量明显比感病无性系植株高;但是,是由不同无性系遗传因素造成的还是青枯菌引起的,有待进一步研究。5烟草、辣椒等的种苗育苗鉴于木麻黄青枯病发生普遍而严重,郭权等认为应该采取以推广抗病品系为主的综合防治措施。目前农药防治的报道较少,特别是尚未有农药林间防治效果较好的报道。李波等只在温室内用伤根淋菌法接种盆栽木麻黄苗,测定了商品化生物农药多粘类芽孢杆菌可湿性粉剂对木麻黄青枯病的防效,效果显著,但需要与抗病品系结合使用。苗圃带菌是青枯病大范围扩散蔓延的主要原因,无菌育苗,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。选择地势高、肥沃、未发生过青枯病的地块作苗圃,或在山坡地上挖取较深的心土,加上火烧土或海泥,适量过磷酸钙混合作育苗营养土。千万不要施用青枯病株沤制的肥料,不要用病地附近低洼处的积水浇苗。这些肥料和积水都可能含有大量青枯菌,成为侵染来源。避免在种过花生、西红柿、茄子、烟草和辣椒等的地方育苗。非要如此,则播种前要将土壤晒数次,或用药剂如漂白粉或福尔马林消毒。出苗时严格检疫。可用常规或分子检测技术对苗木检测,病苗、带菌苗不得出圃,要立即销毁。加强抚育管理,改善植株生长条件,增强抗病能力。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。木麻黄植株体内的抗青枯菌物质主要存在于小枝内,若过分剪枝,会使体内抗菌物质减少,影响抗病能力。要保护林地上枯落小枝层,待其分解后作为营养物质恢复林地肥力。枯落小枝7~10d内仍含有一定数量的抗菌物质,能够抑制土壤里青枯菌的生长,减少木麻黄受侵染的机会。要迅速清除病株,挖去树头树根。因为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个月体内仍有大量青枯菌存活并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,迅速清除林中病株,把树桩树根挖掉,既可增加部分经济收入,又能搞好林地的卫生,减少侵染源。2年生以上木麻黄,每病株淋海水1~2担,淋后培土。淋2~3次后对轻病株有效,雨后淋的效果更佳。沿海地形较低的地方,可以开沟引水灌溉,或利用海水涨潮筑坝贮水灌溉,或抽水灌溉。抗病育种目前被认为是防治木麻黄青枯病的根本途径。近几十年来,广东、福建筛选培育了1批生长优良的抗病无性系并正在生产中推广。湛江地区林科所在1976年开始抗病育种研究,通过病区优树初选,病圃人工接种鉴定,选出1批抗病优树。1980年开始连续使用抗病无性系在病区造林,对防治青枯病有一定的作用。林继强等对从华南农业大学引进的3个木麻黄抗病无性系与福建省林业科学研究所筛选出来的3个抗病无性系进行了对比造林试验。5a的试验结果显示,广东抗病无性系501和福建的P-10-33生长量大,枯死较少。他们认为,室内人工接种后筛选出的抗病无性系幼苗,应经过造林试验确认后才可推广应用。另外,刘清浪等经过造林试验,确认了A13、平20-4等木麻黄优良抗病无性系。彭国强的造林试验表明无性系701和601的抗青枯病性能显著,建议使用这2个无性系逐步改造阳江市沿海沙滩防护林带。陈端钦等报道利用木麻黄2号抗病无性系在福建沿海地区防护林进行换代更新,在平潭县建成沙荒风口综合治理防护林