马铃薯帚顶病
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球第三大重要的粮食作物,总产量和种植面积逐年增加。中国是世界上马铃薯种植面积和产量最大的国家,也是最大的马铃薯消费国。随着中国马铃薯主粮化战略的确定,马铃薯的重要性越来越突出。国际马铃薯中心(international potato center, CIP)2021年预测,未来20年中国新增粮食需求的50%将来自马铃薯,预计中国马铃薯产品进口和新鲜马铃薯产品出口的增长趋势将保持下去。全球马铃薯平均产量为22吨/公顷,而我国马铃薯的平均产量仅为19吨/公顷,远低于世界上最大的马铃薯生产国美国和荷兰。马铃薯病毒病是限制马铃薯可持续生产的重要制约因素。在中国马铃薯商业种植产区,马铃薯病毒病害发生十分严重,造成马铃薯产量严重损失。在单一病毒侵染的情况下,会造成马铃薯10%-60%的减产,两种及两种以上病毒复合侵染造成的马铃薯产量损失更大。我国已发现包括马铃薯帚顶病毒(potato mop-top virus, PMTV)、马铃薯卷叶病毒、马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)、马铃薯Y病毒(potato virus Y, PVY)、烟草坏死病毒(tobacco necrosis virus, TNV)和烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRVang)在内的多种病毒能够侵染马铃薯。马铃薯病毒病是发生在马铃薯上的主要病害,常常会造成马铃薯地上部分花叶、叶片卷曲或坏死,PMTV还,会造成地下块茎产生环状或弧状坏死,严重影响马铃薯产量和质量。PMTV在世界多个地区均有分布,PMTV是中国进出境检疫性病害,先前多个研究表明国内PMTV在部分地区已经发生,但尚未有报告明确PMTV具体发生情况。
PMTV植株症状:PMTV侵染马铃薯后,植株上部叶片出现褪绿“V”形斑,植株基部叶片出现黄色花叶,有时还会出现“蓟叶”,受PMTV侵染马铃薯出现帚顶症状,植株节间缩短、叶片聚集,受PMTV侵染马铃薯子代块茎,引起块茎内部出现铁锈色环状或弧形斑,导致形似“喷洒”的症状,后期块茎表面出现裂缝及斑点,块茎扭曲,PMTV侵染马铃薯块茎一旦出现“喷洒”症状就不能用于食用或加工,极大降低了马铃薯块茎的质量及其商品价值,造成严重的经济损失。受PMTV侵染的叶片上表现为黄色斑纹和“V”形褪绿的症状,这些症状与马铃薯奥古巴花叶病毒(potatoaucuba mosaic virus, PAMV)、苜蓿花叶病毒(alfalfa mosaic virus, AMV)、番茄黑环病毒(tomato black ring virus, TBRV)引起的症状相似。PMTV引起的症状主要取决于马铃薯品种和环境条件,在温暖干燥的环境下,症状的严重程度有时会降低。
PMTV寄主范围及传播方式:目前已知PMTV寄主范围包括以下3个科:茄科(Solanaceae)、藜科(Chenopodiaceae)和番杏科(Aizoaceae)。Jones等通过人工接种PMTV进行了大量的体外接种鉴定,发现PMTV不能侵染藜科的甜菜(Betavulgaris L.)和菠菜(Spinacia oleracea L.),PMTV可以通过粉痂菌或摩擦接种的方式侵染番茄。马铃薯收获后,Andersen等(2002)推测PMTV在田间寄主粉痂菌的休眠孢子内存活。有研究表明,在停止种植马铃薯作物18年后,田间仍能发现含有PMTV的可存活粉痂菌休眠孢子。PMTV的另一种生存策略可能是同时存在于粉痂菌及粉痂菌寄生的多年生杂草中。龙葵(Solanum nigrum L.)是一种存在于世界各地的常见杂草,在不种植马铃薯的年份,龙葵是PMTV的主要寄主。PMTV传播介体粉痂菌的寄主范围广泛,分布于菊科(Compositae)、紫草科(Boraginaceae)、十字花科(Brassicaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、藜科、豆科(Leguminosae)、车前科(Plantaginaceae)、禾本科(Poaceae)和茄科等十多个科。PMTV传播介体粉痂菌的生命周期有两个阶段:第一个阶段孢子囊形成,孢子处于休眠状态;第二个阶段孢子萌发并释放游动孢子,侵染根、匍匐茎和块茎。在侵染期间,粉痂菌游动孢子可以将PMTV传播到130多种寄主植物中。PMTV可以通过粉痂菌、种薯、嫁接以及机械摩擦进行传播,但不能通过蚜虫传播。粉痂菌是一种土传病原菌,可引起马铃薯粉痂病,也是PMTV侵染马铃薯的传播介体。PMTV通过土壤中的马铃薯粉痂菌近距离传播,世界上所有马铃薯种植区都报告了PMTV传播介体粉痂菌的发生。
PMTV的发生与分布:粉痂菌传播PMTV受到温度和湿度的影响较大,低温可能会加重植株症状,温度在12℃-20℃利于PMTV的传播,24℃以上粉痂菌几乎不传播PMTV。在相对潮湿土壤中检测到粉痂菌DNA含量更高,马铃薯粉痂病发生更严重,PMTV侵染率也会增加。虽然田间PMTV传播依赖其带毒载体粉痂菌,但是马铃薯块茎PMTV发病率与马铃薯粉痂病易感性之间并无相关性。环境因素尤其是降水量对PMTV的发生影响较大,当降水量小于760 mm时,PMTV的侵染率较低:降水量从760 mm增加到1140 mm或更高时,有利于PMTV扩散流行。凉爽和潮湿的土壤有利于PMTV的发生及其传播介体粉痂菌的生长。PMTV影响马铃薯块茎品质、降低马铃薯产量,PMTV是危害马铃薯种植区生产的重要病原,几乎世界上所有的马铃薯生产国都有PMTV发生PMTV最早来自于南美洲的安第斯地区,然后传播到美国和加拿大。PMTV最早于1965年在苏格兰和北爱尔兰发现并报告。对美国部分地区马铃薯块茎进行检测,发现PMTV每年侵染率在1.76%~5.50%之间,对7个马铃薯种植区和23个马铃薯品种进行检测均发现了PMTV,且在整个马铃薯种植区都存在PMTV传播介体粉痂菌,PMTV发生形势十分严峻。PMTV在许多气候较冷的马铃薯种植区均有报道,比如北美和南美、亚洲、欧洲北部和中部以及非洲部分地区,PMTV曾在中国广东、云南和四川等地的块茎中被零星检测到,但PMTV在中国马铃薯产区分布还不十分清楚。
PMTV防控措施:目前防治PMTV仍然是一个挑战。PMTV在其传播介体粉痂菌的休眠孢子中存活时间较长,在确保适合作物生长栽培条件的同时控制PMTV发生发展存在困难。种子化学处理和土壤熏蒸是控制粉痂菌最常用的方法,但化学物质会对植物造成细胞毒性和其他环境问题。种植检测无毒的块茎和使用不含粉痂菌的地块也是防控PMTV的重要措施。培育和种植抗PMTV马铃薯品种是控制PMTV的最佳选择,但是新品种抗PMTV效果有限。虽然已有许多马铃薯品种具有抗PMTV的能力,但还没有通过传统育种方法将这些品种的抗性和优良农艺性状融合,缺乏防治PMTV商业化品种。茎尖脱毒是目前生产脱毒马铃薯植株最广泛使用的技术,用于生产无毒的种子块茎。使用经过认证的马铃薯块茎可以显著提高马铃薯产量,但一些国家缺乏马铃薯种薯生产计划的应用,阻碍了马铃薯产业的发展。同时,在种植过程中,提前预防PMTV发生也是较好的选择,比如选育抗性品种、关注粉痂菌病发生情况和及时整理田间卫生。由于PMTV的传播依赖于粉痂菌,因此控制粉痂菌发生发展将最大程度地减少PMTV成功侵染植株的概率。
甘肃山丹马铃薯科技小院
培养单位:甘肃农业大学
联合培养单位:位奇镇人民政府、甘肃荣腾农业科技开发有限责任公司
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马铃薯帚顶病
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球第三大重要的粮食作物,总产量和种植面积逐年增加。中国是世界上马铃薯种植面积和产量最大的国家,也是最大的马铃薯消费国。随着中国马铃薯主粮化战略的确定,马铃薯的重要性越来越突出。国际马铃薯中心(international potato center, CIP)2021年预测,未来20年中国新增粮食需求的50%将来自马铃薯,预计中国马铃薯产品进口和新鲜马铃薯产品出口的增长趋势将保持下去。全球马铃薯平均产量为22吨/公顷,而我国马铃薯的平均产量仅为19吨/公顷,远低于世界上最大的马铃薯生产国美国和荷兰。马铃薯病毒病是限制马铃薯可持续生产的重要制约因素。在中国马铃薯商业种植产区,马铃薯病毒病害发生十分严重,造成马铃薯产量严重损失。在单一病毒侵染的情况下,会造成马铃薯10%-60%的减产,两种及两种以上病毒复合侵染造成的马铃薯产量损失更大。我国已发现包括马铃薯帚顶病毒(potato mop-top virus, PMTV)、马铃薯卷叶病毒、马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)、马铃薯Y病毒(potato virus Y, PVY)、烟草坏死病毒(tobacco necrosis virus, TNV)和烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRVang)在内的多种病毒能够侵染马铃薯。马铃薯病毒病是发生在马铃薯上的主要病害,常常会造成马铃薯地上部分花叶、叶片卷曲或坏死,PMTV还,会造成地下块茎产生环状或弧状坏死,严重影响马铃薯产量和质量。PMTV在世界多个地区均有分布,PMTV是中国进出境检疫性病害,先前多个研究表明国内PMTV在部分地区已经发生,但尚未有报告明确PMTV具体发生情况。
PMTV植株症状:PMTV侵染马铃薯后,植株上部叶片出现褪绿“V”形斑,植株基部叶片出现黄色花叶,有时还会出现“蓟叶”,受PMTV侵染马铃薯出现帚顶症状,植株节间缩短、叶片聚集,受PMTV侵染马铃薯子代块茎,引起块茎内部出现铁锈色环状或弧形斑,导致形似“喷洒”的症状,后期块茎表面出现裂缝及斑点,块茎扭曲,PMTV侵染马铃薯块茎一旦出现“喷洒”症状就不能用于食用或加工,极大降低了马铃薯块茎的质量及其商品价值,造成严重的经济损失。受PMTV侵染的叶片上表现为黄色斑纹和“V”形褪绿的症状,这些症状与马铃薯奥古巴花叶病毒(potatoaucuba mosaic virus, PAMV)、苜蓿花叶病毒(alfalfa mosaic virus, AMV)、番茄黑环病毒(tomato black ring virus, TBRV)引起的症状相似。PMTV引起的症状主要取决于马铃薯品种和环境条件,在温暖干燥的环境下,症状的严重程度有时会降低。
PMTV寄主范围及传播方式:目前已知PMTV寄主范围包括以下3个科:茄科(Solanaceae)、藜科(Chenopodiaceae)和番杏科(Aizoaceae)。Jones等通过人工接种PMTV进行了大量的体外接种鉴定,发现PMTV不能侵染藜科的甜菜(Betavulgaris L.)和菠菜(Spinacia oleracea L.),PMTV可以通过粉痂菌或摩擦接种的方式侵染番茄。马铃薯收获后,Andersen等(2002)推测PMTV在田间寄主粉痂菌的休眠孢子内存活。有研究表明,在停止种植马铃薯作物18年后,田间仍能发现含有PMTV的可存活粉痂菌休眠孢子。PMTV的另一种生存策略可能是同时存在于粉痂菌及粉痂菌寄生的多年生杂草中。龙葵(Solanum nigrum L.)是一种存在于世界各地的常见杂草,在不种植马铃薯的年份,龙葵是PMTV的主要寄主。PMTV传播介体粉痂菌的寄主范围广泛,分布于菊科(Compositae)、紫草科(Boraginaceae)、十字花科(Brassicaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、藜科、豆科(Leguminosae)、车前科(Plantaginaceae)、禾本科(Poaceae)和茄科等十多个科。PMTV传播介体粉痂菌的生命周期有两个阶段:第一个阶段孢子囊形成,孢子处于休眠状态;第二个阶段孢子萌发并释放游动孢子,侵染根、匍匐茎和块茎。在侵染期间,粉痂菌游动孢子可以将PMTV传播到130多种寄主植物中。PMTV可以通过粉痂菌、种薯、嫁接以及机械摩擦进行传播,但不能通过蚜虫传播。粉痂菌是一种土传病原菌,可引起马铃薯粉痂病,也是PMTV侵染马铃薯的传播介体。PMTV通过土壤中的马铃薯粉痂菌近距离传播,世界上所有马铃薯种植区都报告了PMTV传播介体粉痂菌的发生。
PMTV的发生与分布:粉痂菌传播PMTV受到温度和湿度的影响较大,低温可能会加重植株症状,温度在12℃-20℃利于PMTV的传播,24℃以上粉痂菌几乎不传播PMTV。在相对潮湿土壤中检测到粉痂菌DNA含量更高,马铃薯粉痂病发生更严重,PMTV侵染率也会增加。虽然田间PMTV传播依赖其带毒载体粉痂菌,但是马铃薯块茎PMTV发病率与马铃薯粉痂病易感性之间并无相关性。环境因素尤其是降水量对PMTV的发生影响较大,当降水量小于760 mm时,PMTV的侵染率较低:降水量从760 mm增加到1140 mm或更高时,有利于PMTV扩散流行。凉爽和潮湿的土壤有利于PMTV的发生及其传播介体粉痂菌的生长。PMTV影响马铃薯块茎品质、降低马铃薯产量,PMTV是危害马铃薯种植区生产的重要病原,几乎世界上所有的马铃薯生产国都有PMTV发生PMTV最早来自于南美洲的安第斯地区,然后传播到美国和加拿大。PMTV最早于1965年在苏格兰和北爱尔兰发现并报告。对美国部分地区马铃薯块茎进行检测,发现PMTV每年侵染率在1.76%~5.50%之间,对7个马铃薯种植区和23个马铃薯品种进行检测均发现了PMTV,且在整个马铃薯种植区都存在PMTV传播介体粉痂菌,PMTV发生形势十分严峻。PMTV在许多气候较冷的马铃薯种植区均有报道,比如北美和南美、亚洲、欧洲北部和中部以及非洲部分地区,PMTV曾在中国广东、云南和四川等地的块茎中被零星检测到,但PMTV在中国马铃薯产区分布还不十分清楚。
PMTV防控措施:目前防治PMTV仍然是一个挑战。PMTV在其传播介体粉痂菌的休眠孢子中存活时间较长,在确保适合作物生长栽培条件的同时控制PMTV发生发展存在困难。种子化学处理和土壤熏蒸是控制粉痂菌最常用的方法,但化学物质会对植物造成细胞毒性和其他环境问题。种植检测无毒的块茎和使用不含粉痂菌的地块也是防控PMTV的重要措施。培育和种植抗PMTV马铃薯品种是控制PMTV的最佳选择,但是新品种抗PMTV效果有限。虽然已有许多马铃薯品种具有抗PMTV的能力,但还没有通过传统育种方法将这些品种的抗性和优良农艺性状融合,缺乏防治PMTV商业化品种。茎尖脱毒是目前生产脱毒马铃薯植株最广泛使用的技术,用于生产无毒的种子块茎。使用经过认证的马铃薯块茎可以显著提高马铃薯产量,但一些国家缺乏马铃薯种薯生产计划的应用,阻碍了马铃薯产业的发展。同时,在种植过程中,提前预防PMTV发生也是较好的选择,比如选育抗性品种、关注粉痂菌病发生情况和及时整理田间卫生。由于PMTV的传播依赖于粉痂菌,因此控制粉痂菌发生发展将最大程度地减少PMTV成功侵染植株的概率。
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