全 文 ：江西农业学报　2008, 20(5):54 ～ 55ActaAgriculturaeJiangxi
茄科植物青枯菌病害研究进展
杨玉红
　 　收稿日期:2008-01-09
作者简介:杨玉红(1966-),女 ,河南鹤壁人,副教授,从事微生物技术研究。
(河南省鹤壁职业技术学院, 河南鹤壁 458030)
摘　要:概述了青枯菌菌系的分类及其致病机理 ,从抗病育种和 DNA分子标记研究了作物对青枯病的抗性遗传改良 ,介
绍了青枯菌生防菌研究近几年所取得较大的进展。
关键词:茄科;青枯菌;生化变种;致病机理;分子标记
中图分类号:S436.41　文献标识码:A　文章编号:1001-8581(2008)05-0054-02
　　青枯病是一种由青枯菌 (Ralstoniadolaanacearum)
引起的毁灭性土传病害 ,发病植物茎叶萎蔫下垂直至全
部枯死 ,是世界上危害最大、分布最广、造成损失最严重
的植物病害之一。植物青枯菌 R.dolaanacearum可侵染
40多个科 200多种植物 , 其中茄科植物受青枯病危害最
重 ,涉及的作物种类最多 。青枯病菌是一个复杂的群体 ,
有明显的生理分化 ,不同地区和不同寄主来源的菌株 ,在
寄主范围、致病力 、生化型、血清型等细菌学特性上差异
很大 ,因此增加了对此病害防治研究的难度 。近几年来
许多科研工作者从不同角度、不同方法对青枯菌进行了
多方面的研究 。
1　青枯菌菌系的分类
青枯菌生理生化特性复杂 ,各国科学家都对其进行
了种以下的分类或分型的各种尝试。有 2个亚分类系统
已被国际同行所公认。一是按不同来源菌株对不同植物
种类的致病性差异分类 ,将青枯菌划分为不同的生理小
种(Race)。 20世纪 60年代已命名 4个小种:小种 1号
(可侵染茄科植物和其他科植物)、小种 2号(只侵染香
蕉 、大蕉和 Heliconia)、小种 3号(只侵染马铃薯 ,偶尔侵
染番茄和茄子)、小种 4号(只对姜致病力很强)。另一
个亚分类系统是根据不同菌株对 3种双糖(麦芽糖 、乳
糖 、和纤维二糖)和 3种己醇(甘露醇、山梨醇和卫矛醇)
氧化产酸能力的差异将青枯菌分为 4个生化变种:生化
变种 1(不能氧化 3种双糖和 3种己醇)、生化变种 2(只
能氧化 3种双糖 ,不能氧化 3种己醇)、生化变种 3(能氧
化 3种双糖和 3种己醇)、生化变种 4(只能氧化 3种己
醇 ,不能氧化 3种双糖)。生理小种和生化变种的关系
是:生理小种 1号中包含生化变种 1、3和 4,生理小种 2
号中包含生化变种 1和 3,生理小种 3号中包含生化变种
2,生理小种 4号中包含生化变种 4。但是 ,从桑树分离
的一些菌株与以往确定菌系不同 ,其对几种代表茄科植
物的致病力很弱或不致病 ,而且它们具有氧化 3种双糖
和甘露醇的能力 ,因而被鉴定为一种新菌系 ,命名为小种
5号和生化变种 5号 。国内现在只发现小种 1号和小种
3号。小种 1号是我国长江流域及其以南地区的优势菌
系 ,小种 3号是危害我国马铃薯的优势菌系 ,对我国的马
铃薯生产产生重大的威胁。对大量青枯菌的检测结果表
明:青枯菌存在菌系单抗特异性 ,但目前还不能根据这种
单抗特异性对青枯菌菌系间进行实质性的亲缘关系的亚
分类和分群模式 [ 1] 。
2　青枯菌的致病机理
研究证明 ,青枯菌通常可从植物根部或茎部的伤口
侵入 ,从而引起发病 。但在天然条件下 ,也能从没有受伤
的次生根的根冠部位侵入。植物生长时 ,在次生根的根
冠和主根的表皮间形成鞘 ,青枯菌能穿过这层鞘 ,侵入皮
层细胞间隙生长 ,破坏细胞间中胶层 ,使细胞壁分离 、变
形、形成空腔 ,继而侵染 ,木质部薄壁组织使导管附近的
小细胞受刺激形成侵填体 ,并移入侵填体 ,侵填体破裂后
被释放进入导管 ,并在导管内大量繁殖和快速传播扩张 ,
从而引起植株萎蔫死亡 。植物病害生理研究证明:青枯
菌在导管中生长时可产生大量的胞外多糖能影响和阻碍
植物体内的水分运输 ,特别是容易对叶柄结和小叶处较
小孔径导管穿孔板造成堵塞 ,因而引起植株枯萎 。同时 ,
青枯菌还可以分泌出细胞外多种细胞壁降解酶 ,如果胶
酶类和纤维素酶类 ,可能也会破坏导管组织 [ 2] 。
青枯菌在人工培养时还能分泌一些生长调节物质 ,
如 IAA、CTK和 Eth等 ,但现有资料表明 ,它们在植物体
内的产量有限。对植物死亡方面的作用尚不清楚 ,而且
研究也少。国外的研究大量集中在胞外多糖、果糖酶和
纤维素酶在致病过程中的作用 。 1991年 ,美国威斯康星
大学 Sequeira实验室报道:克隆出了控制胞外多糖和脂
多糖的基因簇 epsA-D或 ops-A-D。佐治亚大学 Den-
ny实验室克隆出了控制胞外多糖等表型转变的基因 ph-
cA。后来证明是复合调节网络(Complexregulatorynet-
works, CRN)可以控制胞外多糖的产量 、对某些环境或信
号的反应和其他致病因素 。黄勇和 Sequeira报道了从青
枯菌株 K60(小种 1号 ,生化变种 1)分离到 hrp基因簇 。
马庆生等克隆出了青枯菌对花生的专化性基因 。最近又
有报道 ,已经克隆出了青枯菌的抗病基因 。
3　青枯病抗性的分子标记
3.1　茄科蔬菜的青枯病抗性　茄科植物受青枯病危害
最重 ,涉及的作物种类最多 ,从世界范围内的寄主植物来
看 ,有关青枯病研究工作开展最多的也是茄科植物 ,尤其
以番茄和马铃薯青枯病的研究最为普遍 ,其次为烟草 。
但是在茄科蔬菜类及马铃薯等作物中 ,目前发现的青枯
病抗性种质较少而且抗性水平不高 ,抗性表现受环境影
响较大 ,抗病品种选育受到限制 ,是国内外研究面对的一
大难题 。在番茄中至今没有发现显性寡基因控制的青枯
病抗性 ,已有抗性种质的抗性多表现为数量遗传特性 ,抗
性位点多造成了抗性遗传的复杂性。
3.2　番茄的青枯病抗性分子标记　目前 ,关于植物青枯
病抗性分子标记的报道主要是对番茄的研究。尽管番茄
栽培品种之间的 DNA多态性不高 ,但番茄具备良好的遗
传系统 ,易于操作 。在番茄的青枯病抗性研究中 ,既发现
了广谱性位点 ,也发现了对某些菌系具有专化性的抗性
位点。 Danesh等研究认为在番茄第 6、7、10染色体上存
在与青枯病抗性相关的数量性状位点 。亚洲蔬菜研究与
发展中心(AVRDC)Wang等研究证实了 Hawai7996(番
茄中广泛应用的抗源)在第 6条染色体上的抗性标记 ,并
发现在第 3和第 8条染色体上存在抗性位点 ,还发现了 1
个未定位的 RAPD标记 K4a。 Yui等研究获得了 Hawai-
i7996青枯病抗性的 4个 RAPD标记 ,在 99个 F2植株中
鉴定出 32株具有全部 4个 RAPD标记 ,其中 2个标记
(RA12-12450、RA12 -291600)被认为与抗性主效基因
连锁。 Mangin等研究认为在番茄第 6条染色体上至少
有 2个独立的位点与青枯病抗性有关 。
4　青枯菌生防菌的研究
4.1　青枯病生防菌 ANTI-8098A　福建省农业科学院
研究员刘波博士主持的“农作物青枯病生防菌 ANTI-
8098A的研究与应用”项目经过 8年努力 ,筛选获得了具
有自主知识产权的植物青枯病生防菌株 ANTI-8098A,
经德国菌种保存中心鉴定为蜡状芽孢杆菌 。在完成菌株
生物学特性研究的基础上 ,项目组自行设计并完成了生
防菌剂中试规模的网络监控生物反应系统 ,建立了菌剂
生物测定的标准化方法 ,成功研制出生防菌的存活基质 、
菌剂生产工艺和保质技术 ,解决了菌剂田间定殖难题 。
经测定 , ANTI-8098A青枯病生防菌剂几年来在福建不
同地区的茄科作物上推广面积达 3773.3hm2 ,对番茄、茄
子 、辣椒、花生、烟草 、生姜等作物的青枯病田间防效高达
75% ～ 85%,与普通化学农药相比 ,价格低 ,效果好 ,不造
成药害 ,不污染环境 ,农药残留不超标 ,经济、生态和社会
效益良好 。专家认为 ,这项研究首次发现了 ANTI-
8098A对青枯菌的致弱现象 ,即将青枯雷尔氏菌强致病
力菌株转化为无致病力菌株 ,从而抑制病害。项目组对
致弱机理进行了探索性研究 ,建立了 PCR电泳 、紫外分
光、液相色谱、异源吸附蛋白、TTC培养基测定 、寄主植物
回接等致弱作用的检测方法 ,为植物青枯病生物防治机
理研究提供了新思路 。
4.2　eep(exportofextracelularproteins)突变体
4.2.1　ep缺失突变体的致病力　通过 Tn5诱变技术 ,
分离了植物青枯病菌生理小种 1号和 3号的胞外蛋白输
出功能丧失突变体。由于 Tn5在其基因组单一的 eep位
点的插入 ,突变体失去了向培养液分泌产生胞外酶和胞
外蛋白质的能力 。用碱性膦酸酯酶基因 PhoA作为报告
基因 ,研究这些胞外蛋白穿越突变体细胞内膜 ,结果表
明:这些胞外蛋白质可以穿过其内膜 ,但失去了穿越其外
膜的能力。胞外多糖在植物体内和体外的产生没有受到
ep基因位点突变的影响。该突变体失去了对番茄植株
的致萎能力 。
4.2.2　ep突变体防治番茄青枯病的研究　室温内 ,采
用土壤接种的方法将野生型青枯菌 AW和 PO41接种于
灭菌的土壤内(AW、PO41菌悬液 3 ×108细菌 /mL)。同
时采用浸苗法 ,分别把突变株 AD4、AP7和荧光假单胞菌
菌株 JF1接种番茄幼苗 [ 3 ～ 4] 。结果表明:在接种初期 ,菌
株 AD4、AP7和 JF1都有防治番茄青枯病的能力 ,但在接
种 20 d后 ,只有 eep突变体 AD4具有生防效果 。
在田间 , AD4对番茄青枯病的防治效果不如室温明
显 ,但在接种后的 1个月内仍有一定的防治效果 ,随着时
间的延长 ,防治效果下降。 AD4同以往各类青枯菌的不
同点在于它在失去对寄主的致病力后仍具有较好的寄主
亲和力。这为生物防治提供了很好的微生物资源。
5　展望
相对于其它许多植物病害而言 ,植物青枯病抗性的
DNA分子标记研究较少 ,除番茄之外 ,其它作物还处于
起步阶段。由于众多茄科作物中发现的高抗种质很少 ,
发掘新的基因和实现不同抗性位点的聚合是提高抗性水
平的重要方面。花生抗青枯病资源丰富 ,抗性的遗传行
为较为简单 ,抗性 DNA分子标记的建立必将推动花生及
其它作物抗性育种的进步 。我国具有微生物的资源优
势 ,利用细菌病毒防治植物青枯病害有着美好的前景 ,随
着生物技术的进一步应用 ,一批利用遗传工程改造的高
效生防菌逐一问世 ,这将大大推动对植物青枯病害的
研究 [ 5 ～ 8] 。
参考文献:
[ 1] 何礼远.青枯假单胞菌在中国的多样性 [ A].植物病虫害研究
进展 [C] .74 ～ 86.
(下转第 58页)
55　5期　　　　　　　　　　　　　　　　杨玉红:茄科植物青枯菌病害研究进展
grostispseudophragmites)群系 ,多分布于塔河中段尾部 。
盐生草甸在该区有根茎禾草盐生草甸和杂类草盐生草甸
两个群系组。前者有芦苇(Phragmitescommunis)群系 ,
后者包括罗布麻 (Rachomitumlancifolium)、胀果甘草
(Glycyrhizainfiata)、疏叶骆驼刺(Alhagisparsirolia)、花
花柴(Kareliniacaspica)4个群系 ,分布较广 。草本沼泽
一般由本区的牛轭湖、积水洼地发育而成 ,塔河中段草湖
一带和尉犁附近的洛胡洛克湖和群克一带的河间洼地处
较多。该区有芦苇群系和香蒲(Typhaspp.)群系两个群
系。该地类近地层温度较低 ,湿度较大 ,土壤水分含量
高 ,其温度与湿度皆不利于春尺蠖的生存和发育 ,春尺蠖
极为少见。
图 5表示以上几种植被类型的春尺蠖发生指数 ,基
本反映了植被类型与春尺蠖分布的关系 。春尺蠖发生指
数 =该植被类型春尺蠖发生面积 /该植被类型的总面积。
另外 ,绿洲部分广泛分布着人工林 ,其中以杨树 、胡
杨、经济林等为主的林地 ,也是春尺蠖生存最适宜的类型
之一 ,春尺蠖为害造成的直接经济损失十分严重 。
图 5　不同植被类型的春尺蠖发生指数
3　结论
塔里木河流域春尺蠖集中分布于塔里木河冲积平
原地带 ,虫口密度峰值为 0 ～ 200头 /(50 cm·枝)。塔里
木河流域春尺蠖发生面积与年最低温度呈正相关 ,与降
水量呈负相关 。
春尺蠖危害严重的地区 ,其土壤类型以胡杨林土和
绿洲土为主。
以胡杨为优势种的阔叶林是塔里木河流域春尺蠖
发生最适宜的植被类型;其次以杨 、榆、经济树种等为优
势种的人工林也是春尺蠖发生的主要地区;再次为以胡
杨为优势种的胡杨林草甸 ,有春尺蠖发生但一般不构成
危害;其它类型几乎没有春尺蠖分布或发生数量极少。
参考文献:
[ 1] 王颖 , 孟祥伟 , 韩朝军.春尺蠖的发生规律及防治技术 [ J] .
林业科技 , 1999, (5).
[ 2] 樊新军.春尺蠖的发生与防治 [ J].国土绿化 , 2002, (5).
[ 3] 冯宏祖 , 王兰 , 胡卫江 ,等.沙雅县天然胡杨林春尺蠖发生及
飞防效果分析 [ J].中国森林病虫 , 2005, (1).
[ 4] 余昊 ,邵强 ,王运兵 , 等.新疆和田地区春尺蠖种群空间格局
动态分析 [J].中国农学通报 , 2005, (9).
[ 5] 张海波 , 张巧仙.春尺蠖发生规律及发生期测报初步研究
[J] .农业科学研究 , 2006, (2).
(上接第 55页)
[ 2] 何礼远 ,康耀卫.植物青枯菌致病机理 [ A].植物病虫害研究
进展 [ C] .3～ 12.
[ 3] HuangY, XuP, SeqyeiraL.In:Pseudomonasolanacearum[ J] .
Mol.Plant-microbeInteract, 1990, (3):48～ 53.
[ 4] MaQS, ZhangMF, TangJLetal.IdentificationofDNAse-
quencesinvolvedinhostspecificityinthepathogenesisofPseudo-
monassolanacearumstrainT2005[ J].MolPlant-Microbe, 1988,
(1):169 ～ 174.
[ 5] 郭达伟.甲壳质对番茄青枯病的田间控制试验 [ J] .江西农业
学报 , 2006, 18(4):137 ～ 138.
[ 6] 廖伯寿 ,许泽永 ,姜慧芳.植物细菌性青枯病抗性的分子标记
研究与育种潜力 [ J] .中国油料作物学报 , 2001, 21(3):66
～ 68.
[ 7] 郭坚华 ,潘登明 ,任欣正.抗青枯生防菌拮抗物性质的初步研
究 [J].南京农业大学学报 1994, 18(2):59 ～ 62.
[ 8] 康耀卫 ,毛国璋 ,吕常胜 ,等.利用青枯菌胞外蛋白输出缺失突
变体防治番茄青枯病的研究 [ A] .植物病虫害研究进展 [ C] .
314～ 316.
58 江　西　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　 　　　　　　20卷