全 文 ：十字花科根肿病俗称根癌病，是由芸薹根肿
菌 (Plasmodiophora brassicae Woronin)侵染引起
的一种世界性病害，寄主范围很广，可危害大白
菜、小白菜、甘蓝、萝卜、荠菜、花椰菜、芥菜和油
菜等 100 多种栽培的和野生的十字花科植物 [1]。
在环境条件适合的情况下可导致十字花科作物根
和茎吸收传导养分受阻，生长不良，萎蔫、矮化，产
量和质量受损，以致减产，造成经济损失；而且受
到根肿病菌污染的土地将长期带菌，不再适宜栽
培十字花科植物，因此，该病严重威胁着十字花科
作物的可持续生产[2]。
本病为世界性病害，造成的经济损失极大，所
以相关研究颇多，但至今仍是一难题。关于根肿病
收稿日期：2009- 03- 17
作者简介 ：商 桑(1977- )，男，在读博士，讲师，现从事农业生物
技术方向研究。
通讯作者：田丽波，E- mail:faiy7play@163.com
的研究早期主要集中在传统的遗传育种方面，20
世纪 90年代中后期，相关的分子生物学研究逐渐
增加。现将十字花科蔬菜根肿病的生物学特性及
分子生物学研究进展介绍如下，旨为根肿病的研
究提供一定的理论依据。
1 十字花科根肿病生物学特性研究
进展
1.1 病原菌分类
此病由芸薹根肿菌(plasmodiophora brassica)
侵染所致。Woronin (1975 年 ) 鉴定并命名为
“plasmodiophor brassica Woronin”。属鞭毛菌亚
门根肿菌属真菌 [4]。Ainsworth(1995 年)将此病原
重新分类为：原生动物界根肿菌门根肿菌纲根肿
菌目根肿菌科根肿菌属芸苔根肿菌[5]。
1.2 根肿菌的生物学特征
据李惠明等 [9]研究，该病发生的土壤温度为
文章编号：1003- 8701(2009)02- 0043- 04
十字花科蔬菜根肿病生物学特性
及分子生物学研究进展
商 桑，黄绵佳，田丽波 *
(海南大学园艺园林学院，海南 儋州 571737)
摘 要：根肿病俗称根癌病，是一种世界性病害，对十字花科植物危害极大。本文介绍了十字花科根肿病
目前的基本研究概况，详细讨论了根肿病的生物学特性和分子生物学研究进展，并对今后的研究方向提出了
展望。
关键词：十字花科蔬菜；根肿病；生物学特性；分子生物学
中图分类号：S43 文献标识码：A
Progress of Studies on Biological Characters and Molecular Biology of
Club Root Disease on Cruciferous Crops
SHANG Sang, HUANG Mianjia, TIAN Li- bo*
(College of Horticulture and Gardening, Hannan University, Danzhou 571737, China)
Abstract: Club root disease, which was also called club root cancer, is a kind of world wide disease
and has great harm on cruciferous crops. The base research overview about cruciferous club root disease
at present was introduced in the paper. Research progress of biology characters and molecular biology of
club root disease was discussed in detail. Direction of future studies was also put forward.
Key words: Cruciferous vegetable; Club root disease; Biology characters; Molecular biology
吉林农业科学 2009,34（2）：43－46 Journal of Jilin Agricultural Sciences
DOI:10.16423/j.cnki.1003-8701.2009.02.005
10～30℃(适宜温度为 19～25℃)；土壤相对湿度
为 40%～98%(适宜相对湿度为 70%～90%)，而
杨明英等 [10]认为，土壤持水量 60%时白菜根肿病
发病株率最高，达到 55.2%。
肖崇刚 [11]等研究认为，甘蓝根肿病菌休眠孢
子在 4～40℃范围内均可萌发，最适萌发温度
24℃，其平均萌发率高达 73.76%；随着温度的升
高或降低，萌发率均逐渐下降。当温度上升到
40℃时，萌发率仅为 5.52%；而温度降到 4℃时，
萌发率则为 7.04%。研究培养基对孢子萌发的影
响时发现过滤灭菌和未灭菌的根分泌物溶液、2％
蔗糖及 Hoagland 营养液对孢子萌发均有刺激作
用；5％葡萄糖、湿热灭菌的根分泌物、0.2%及
0.4%组织榨汁对孢子萌发有抑制作用。其中以过
滤灭菌的根分泌物溶液萌发率最高，达 75.01%,
而未灭菌的根分泌物与之相比有差异，且实验观
察到未灭菌的根分泌物中含有许多杂菌，说明孢
子萌发受到其它杂菌抑制。耐病甘蓝品种和非十
字花科番茄的根分泌物对休眠孢子萌发均有促进
作用。根肿病菌休眠孢子在弱酸性溶液中萌发较
好，以 pH 值为 6.3 时平均萌发率最高，在碱性及
中强酸溶液中萌发受抑制，致死温度可能为
45℃。
Buczacki 等 [6]在研究光照和土壤温度对根肿
病的影响时发现，播种后第 2 和第 3 周的光照水
平对根肿病的严重度影响最大；温度对发病率影
响最大 (其中第 2 周的温度可能起到最重要作
用)；可能导致最大严重度的第 2、第 3周的最佳
光照为 600W·hm－2·d- 1，若日均温≥19.5℃，则近
100%植株发病。肖崇刚等则认为，光照对休眠孢
子萌发有明显抑制作用 [11]。
目前就病菌孢子囊萌发的最适温度、pH值及
培养基质等生物学特性研究尚未见报道。主要原
因可能是由于休眠孢子囊萌发要求条件严格。
Chupp(1917)和 Honig(1931)认为，光抑制休眠孢
子囊萌发 [7]。有些研究者还发现其休眠孢子囊萌
发需要来自十字花科植物根部渗出物－烯丙基异
硫氰酸的刺激。Hooker 等(1945)研究报道苯甲醛
同寄主组织片段一样能刺激休眠孢子萌发。
1.3 根肿菌的侵染方式
十字花科根肿菌是一种低等生物。病菌以休
眠孢子 (Resting spores)残存土中，大小为 36μm
(23～42 μm)，圆形，无色，单核，表面具剌状突
起。可用萤光染色法[8]鉴定休眠孢子是否存活。病
菌靠流水、雨水和土壤中的线虫、昆虫的活动以及
农事操作在田间传播。远距离传播则主要通过带
病菌的菜苗、植株的调运或带菌泥土、种子的转
移。待发芽产生具 2条长短不等之前生鞭毛为第
1游走子(Zoospore)，大小 24～60 μm。静止后由
鞭毛侵入寄生，并形成无细胞壁第 1 次原生质体
(Plasmodia)，不定形，多核，扩大侵害，分化成游走
孢子囊(Zoosporangium)，无色，能释出 4～16 个第
2 次游走子，大小同第 1 次者，释出土中后，再侵
入寄主根部皮层细胞，形成第 2次原生质体，同时
使寄主细胞增生肿大成根瘤 [9]，维管束组织受增
生细胞的挤压，发育不正常，输导系统不能连贯，
致使植株吸收水分和养料困难。因此，病株表现生
长迟缓和叶片萎垂，直至整株死亡。待被害根部腐
烂后，释出在病根内已形成的大量休眠孢子，渡过
逆境而侵害寄主，存活期可达 7年之久，从而轮生
不息。
1.4 侵染症状
根肿病主要危害十字花科蔬菜的根部，引起
主根或侧根形成数目和大小不等、形似指状、短棒
状或球形的肿瘤。由于根部受害，植株地上部会出
现明显的症状，发病初期地上部危害症状一般不
明显，植株生长缓慢，明显矮小，晴天高温时叶片
表现下垂、萎蔫 (似缺水状)，开始时晚间尚可恢
复，以后叶片由下而上逐渐发黄，最后发展成永久
性萎蔫，植株枯死 [12]。拔出病株，在根部可见到根
部肿大，形成瘤状。在某些严重的地块，肿瘤甚至
长出地面。初期瘤体表面平滑，后逐渐变粗糙并龟
裂，因有其它杂菌混生，最后使肿瘤腐烂发臭。受
害根瘤体的形状、大小与着生的位置有关，主根上
比较大，呈球形或近球形，数量比较少；在侧根上
比较小，呈手指状或圆筒状，但数量比较多。
2 根肿病的分子生物学研究进展
2.1 根肿菌基因组的克隆及其分子检测
随着分子生物学技术的不断进展，使 PCR 技
术在根肿病菌检测上得到了广泛应用。HeeYoun
(1998 年)和 SITO(1999 年 )相继报道了利用 PCR
进行 DNA扩增，对根肿病病原体进行特异性检测，
并提出了从土壤中直接提取根肿病菌的方法。试验
证明单管巢式 PCR和两轮 PCR是检测田间土壤中
根肿病菌孢子的有效方法 [13- 14]。杨佩文等 [15]应用
ITS 区段通用引物 ITS1 和 ITS4 对十字花科蔬菜
根肿病菌 (Plasmodiophora brassicae) rDNA 进行
PCR，并将得到的目的片段克隆到 pGEM- T载体
上。对重组克隆进行测序和碱基编码结构特点分
44 34卷吉 林 农 业 科 学
析后，设计了一对根肿病菌特异性寡聚核苷酸引
物，此引物能从十字花科蔬菜根肿病菌上扩增到
长度 500 bp的特异性片段。马淑青利用 PCR技
术对来自不同地区的十字花科根肿菌的 DNA进
行了特异性扩增，患病植株均获得了 600 bp 左右
的特异性片断，而健康植株未获得任何扩增产物。
2.2 根肿病抗病基因的分子生物学研究
防治根肿病，除了使用化学药剂外，种植抗病
品种是最安全而又经济的一种方法。进行十字花
科抗根肿病育种，有必要弄清楚根肿病的抗性遗
传规律，这样就能为抗病育种提供理论依据，加速
育种过程和改进育种方法。国外在根肿病的抗病
遗传方面做了不少研究。一般认为，甘蓝对根肿病
的抗性是数量遗传抗性。J·D·Vriesenga等曾报道
甘蓝对根肿病的抗性受两个基因控制，一个为隐
性，另一个为不完全显性。
20 世纪 90 年代中后期，随着分子生物学的
快速发展，对根肿病抗性基因的研究上升到了分
子学水平，并逐步在抗病育种方面得到了广泛应
用。目前对根肿病多个生理小种的抗性基因进行
了定位，例如 pb2、pb7 分别位于连锁群 6、2 上。
Moriguchi 等利用 RAPD 及 RFLP 等标记确定了
甘蓝的一个与抗性有关的数量性状位点(QTL)[17]。
Landry等在利用 RFLP标记构建甘蓝基因图谱的
同时，对甘蓝根肿病抗性基因进行了定位分析，确
定了 2个对根肿病小种 2具有抗性的数量性状位
点(QTLs)。Grand clement等用抗病的羽衣甘蓝为
父本、感病的花椰菜为母本进行杂交，对杂交种的
F2代群体的抗性进行了研究[18]。Voorrip 等(1999)
利用 RFLP 和 AFLP 标记定位了甘蓝的 2 个与抗
性有关的基因，并命名为 pb- 3 和 pb- 4，为多个生
理小种的深入研究提供了依据 [16]。通过 RAPD标
记进行 QTL检测，QTL分析表明，抗性特征至少
存在两种遗传机制。Kikuchi等找到了一个根肿抗
性标记 RA12- 75A，认为有利于大白菜的抗根肿
病育种[16]。Kuginuki等利用单倍体加倍后获得的双
倍体绘制了大白菜根肿病抗病基因图谱，得到了 3
个与一抗病位点有关的 RAPD标记，并认为这 3个
标记在育种中对于促进选择应该是有用的 [20]。
Matsumoto等利用 RFLP标记构建了包括抗性基因
在内的大白菜连锁图[21]。所用的亲本品系 T136- 8
对当前小种 2具有抗性，该抗性显著地由一个来源
于欧洲芜菁的显性基因控制，抗性位点被绘制在连
锁群 3上。Manzanares等绘制了芜菁甘蓝的抗性基
因图谱[22]。在研究中发现，对根肿病菌 Pb137- 522
具高水平抗性的一个亲本主要由一个主效基因控
制，并命名为 Pb- Bn1，定位在连锁群 DY4上；该亲
本对根肿病菌 K92- 16 所表现出的数量抗性是由
于至少两个加性的 QTLs的联合作用，并且这两个
位点被定位在连锁群 DY4和 DY15上。
韩国从 20世纪末开始进行根肿病研究，在常
规抗病育种的同时进行分子学研究。Piao ZY 等
完成大白菜抗根肿病基因位点的确定和基因图谱
的绘制 [23]；LimYong-Pyo等申请了抗根肿病基因 D
NAmarker 在韩国的专利 [24]；Piao ZY 等正在进行
用 AFLP BAC map-based cloning 方法克隆根肿
病抗性基因的研究。
3 结 语
目前，世界各国关于根肿病的研究越来越多，
而我国对根肿病的研究较少，发表的文章大部分集
中于报道各地的发病情况和防治方法的探讨，而报
道的防治方法简单、粗放，没有从根本上解决根肿病
的危害，即治标不治本，对于根肿病的认识还不够全
面，研究方法也比较落后。深入了解根肿菌的生物学
特性并积极采用分子生物学手段对十字花科根肿病
的基因组进行研究，寻找抗性基因，通过转基因、分
子标记辅助育种等手段，培育出对根肿病具有抗性
的十字花科蔬菜品种，对于降低甚至消除根肿病造
成的农业损失必将起到极为积极的作用。
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2期 45商 桑等：十字花科蔬菜根肿病生物学特性及分子生物学研究进展
（上接第 42页）500倍液的抑菌率均达 74%以上，较
好地抑制了菌片上菌丝的生长。
Syu- 1 的各个处理抑菌效果大体相同，经高
温离心后的 500 倍、1 000 倍处理抑菌效果较高
一些。
S11 菌株的各处理抑菌效果在 46%～57%之
间，圆菌株的抑菌效果在 48%～67%之间，不如其
他处理的抑菌效果明显，但观察基内菌丝仍能看
出受到抑制。
Syu 菌株的混合菌液 250 倍处理的抑菌率最
高达 76%。
上述 9种菌株中 Syu的混合菌液 250倍液，园
5的高温离心上清液 250倍、500倍液；S11t- 2的混
合菌液 1 000倍液和高温离心上清液的 250倍液的
抑菌率均达 70%以上，表现出明显的抑菌效果。
3 讨 论
本试验结果表明，室内分离出的 4 个双标记
菌株 Syu、S11t- 2、S11b- 1、S11b- 2 对镰刀病菌
均有较好的抑菌效果。平皿抑制作用下抑菌的强
弱是生防菌筛选的重要指标，但皿内抑菌实验一
般只能检测微生物是否能够抑制目的菌的生长，
而这种抑菌作用能否在自然条件下表达，以及在
实践中是否发挥作用，还需进一步对更多的田间
试验来验证。下一步可继续对上述菌株的培养发
酵条件。田间药效稳定性进行研究，为新型生物制
剂研制提供理论依据。
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