树体病害防控岗位

  在葡萄霜霉病的防治过程中，研究人员开发了一系列直接杀死病原体或间接激活诱导系统抗性的药物，并在田间广泛使用。根据其成分和理化性质，这些药物主要分为两类：化学杀菌剂和生物防治试剂。此外，其他减少化学杀菌剂用量但同时对病原菌具有较好控制效果的措施包括抗病品种培育和抗性诱导剂的开发利用，近年来也受到越来越多的关注。关于各种防控方法的进展及优缺点如下。

  化学杀菌剂

  在葡萄栽培中，化学防治是目前控制葡萄霜霉病最有效的方法[1, 2]。在葡萄霜霉病防治史上，以硫酸铜为基础的波尔多液代表了第一个显著的里程碑，它被认为是植物医药发展史上第一个卵菌杀菌剂[1]。之后，人们发明了一系列铜或硫酸盐化合物，包括碳酸钠波尔多液[3]、氧喹啉铜盐[4]和氧化铜[5]来控制葡萄霜霉病菌。由于新化合物稳定、成本低、无植物毒性，包括克菌丹、甲霜灵、代森锰、代森锰锌、丙炔酰胺、敌菌丹、灭菌丹和抑菌灵在内的许多无铜类杀菌剂被开发出来，并在葡萄种植中被广泛使用[6]。

  20世纪70年代后，包括霜霉威[7]、酰丙氨酸甲霜灵[8, 9]、三乙膦酸铝[10]、烯酰吗啉[11] 和嘧菌酯[12]在内的内吸性杀菌剂受到市场的热烈欢迎。在过去的二十年中，许多新的活性成分被开发和应用，包括恶唑菌酮[13]、苯噻菌胺[14]、氟吡菌胺[15]和双炔酰菌胺[16]，因为它们对霜霉病具有高效的防治效果和良好的毒理学特征。

  由于长期使用铜杀菌剂造成的健康和环境问题以及对葡萄酒质量的不利影响，目前欧盟第473/2002号法规限制使用铜杀菌剂，在大多数欧洲国家有机农业中使用的铜制剂每年不得超过6千克/公顷[17, 18]。因此，开发新型铜制剂似乎是一种很有前景的方法，既能提高防治效率，又能最大限度地减少铜造成的副作用[18, 19]。

  纳米技术的出现为开发农药提供了一个创新的视角，这种农药具有缓释系统，可优化药剂的分布和持久性，从而提高保护植物和控制病害的效率。例如，用合成纳米结构羟基磷灰石(HA)配制的Cu(II)化合物即使在雨水冲刷条件下也能降低病害发生程度并提高药效[2, 20]。虽然工程纳米颗粒取得了重要的进展，但有必要评估这些颗粒在植物组织内的细胞毒性和遗传毒性，因为一些报告称这些纳米颗粒对测试植物的生长和发育有不利影响[21, 22]。除了以上提到的新配方，开发替代措施以减少传统化学杀菌剂在葡萄霜霉病防控中的使用似乎也是一项紧迫而有前景的任务。

  生物防治

  宿主特异性受体通过病原或微生物相关分子模式识别病原或有益微生物后，可激发或增强植物的抗性[23]。一些有益微生物包括辣椒溶杆菌[24, 25]、枯草芽孢杆菌[26, 27]、哈茨木霉[28, 29]、荧光假单胞菌[30]和层出镰刀菌[28, 31]是防治葡萄霜霉病菌的有效候选菌株,其中，枯草芽孢杆菌是商业化的生物防治菌剂之一[27]。这些生物防治剂通过产生各种活性化合物来介导植物的抗性，例如芬荠素和表面活性素[27]、卡他霉素[32]、星形孢菌素[33]、蕉铬烯[34]、拟隐孢菌素A、羟基丙-2′,3′-二醇邻苯二甲酸酯和环五肽[35]、低聚菌素和帕马霉素同源物[36]，以直接抑制葡萄霜霉病菌或激活诱导系统抗性。

  尽管许多生防微生物在实验条件下显示出对霜霉病菌的防治效果，但由于非生物胁迫的不可控制性和多变性，这些生防菌剂在农业中的应用仍未普及[29]。环境因素、生产成本、微生物在包装中的储存时间、微生物在植物和土壤中的存活率和活性等各种因素都会影响防治效率[25, 28, 29]。越来越多的研究表明，适当的配方有助于提高生物防治剂的效率。例如，将辣椒溶杆菌AZ78与低剂量的铜制剂结合使用，可提高对葡萄霜霉病的防控效率[24]。在配方中使用辣椒溶杆菌AZ78与玉米浸出液、木质素磺酸盐和聚乙二醇一起使用，可将辣椒溶杆菌AZ78细胞的存活率提高一个数量级，并确保较高水平的防治效果[25]。在高温和干旱的双重非生物胁迫下，哈茨木霉T39诱导的抗性减弱[29]。因此，优化配方是生物农药开发的关键步骤，也是在田间条件下保持生物防治持久性的有效方法。

  抗性品种培育

  分布在不同地理区域的葡萄对葡萄孢病菌表现出不同程度的易感性和抗性。一般来说，葡萄对霜霉病的抗性主要分为五个等级：免疫、高抗、中抗、抵抗和易感[37] 。所有传统栽培品种V. vinifera都属于感病品种，但不同栽培品种之间的易感性存在差异[38]。相比之下，属于Euvitis亚属或 Muscadinia亚属的北美和亚洲的品种对霜霉病的抗性水平不一，从中抗 (如V. rupestris)到高抗(包括V. rubra、V. candicans、V. amurensis、V. riparia、V. cinerea 和 Muscadinia rotundifolia)不等[6] 。在自然界中，针对这些传统葡萄品种，霜霉病的控制通常依赖于杀菌剂[39]。然而，由于杀菌剂成本高、对人类健康风险大、对环境影响大，杀菌剂的使用正受到越来越多的限制[39]。

  此外，葡萄园中发现了越来越多的霜霉病菌株对杀菌剂产生抗药性，从而降低了杀菌剂的防效[40]。因此，研究其它替代方法对葡萄栽培具有重要意义。在这种情况下，通过将祖先物种的抗病性状导入驯化品种来培育抗病植物是一种既高效又环保的防控葡萄霜霉病的方法。过去二十年间，关于葡萄霜霉病抗性品种遗传基础的研究取得了重大进展。例如，在不同遗传背景的葡萄中，共鉴定了31个与霜霉病抗性相关的数量性状位点[41]。此外，一组属于核苷酸结合位点/亮氨酸富重复(NBS-LRR)家族的抗性基因，如VaRGA1[42]、RGA5[43]、VqCN[44]、VpRPW8s[45]以及富亮氨酸重复受体样激酶(LRR-RLK)家族成员VaHAESA[46]等基因的功能已被解析。一些R基因，如从抗性品种中克隆的MrRPV1基因，已被导入到感病葡萄中，用于防控霜霉病菌[47]。除了典型的R蛋白，其他抗性相关的蛋白，如转录因子VvWRKY2[48]、VvWRKY11[49]、VvWRKY1[50]、MrWRKY30[51]、VvWRKY33[52]、MrCBF2[53]、病程相关蛋白VpPR10.1[54, 55]、VpPR10.2[56]、VaTLP[57]、醛脱氢酶VpALDH2B4[58]、和糖蛋白[59] 等也参与了霜霉病抗性。然而，将这些抗性因子导入传统的易感品种是一项艰巨的工程。一方面，抗性品种和易感品种之间的杂交因染色体数目不同而受到阻碍。另一方面，将抗性基因导入易感品种会导致抗性品种的不良农艺性状连锁拖累，甚至在连续的回交周期后仍会存在。此外，对霜霉病菌抗性菌株的认知不足也会影响抗性品种在自然界中的应用。因此，在葡萄育种中导入耐久抗性并保持重要的农艺性状是一项具有挑战性的工作[60]。

  基因沉默

  在一些植物病原系统中，人们发现了植物宿主与真菌或卵菌之间的小RNA(sRNA)的交流机制[61, 62]，这为植物病害防控及管理提供了新的视角。例如，双链(ds)RNA的应用已被开发，用来防控禾本科镰刀菌[63]、核盘菌[64]和灰葡萄孢[65]等多种病原菌。在葡萄中，应用dsRNA PvDCL1/2对葡萄霜霉病具有一定的保护和治疗作用[66]。这些试验为开发基于RNA的抗病植物或化学杀菌剂替代物提供了很好的工具和思路。然而，外部施用的dsRNA被寄主植物吸收和转运的机制仍不清楚。

  天然化合物开发与利用

  除了这些防控葡萄霜霉病的措施，人们还开发并单独使用或与其他铜制剂交替使用各种类型的天然或人工合成化合物，包括碳水化合物、脂类和(糖)肽，这些化合物对葡萄霜霉病菌具有毒性或抑制作用，可用于葡萄霜霉病的防控[18]。

  海藻多糖(Laminarin)：该化合物没有抗菌活性，但在烟草[67]、葡萄[68, 69]、拟南芥[70]、紫花苜蓿[71]、水稻[72]和大豆[73]中引起防卫反应。海藻多糖在葡萄细胞中引起的防御反应包括钙离子流入、细胞外介质的碱性化、活性氧的迸发、丝裂原活化蛋白激酶级联反应的激活、致病相关基因的表达、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的提高以及植物抗毒素的产生[68, 69]。虽然海藻多糖能引起葡萄细胞的防御反应，但其对霜霉病的防护效果并不理想，这可能是由于亲水性化合物对叶片的渗透率较低，所以海藻多糖仅作为诱导剂诱导植物的防卫反应而非作为毒性化合物直接杀死卵菌[74]。

  海藻多糖硫酸化衍生物(PS3)：被认为是已报道的诱导剂中最有效的多糖类抗性诱导剂[75]。海藻多糖硫酸化衍生物和海藻多糖引发的防御反应之所以不同，可能是因为植物进化出了不同的系统来感知这两种化合物[70]。最近，一些报道称抗性诱导剂的配方对其在植物病害中的角质层扩散和防治效果起着关键作用。例如，一种高度乙氧基化的表面活性剂Dehscofix CO125(DE)可增强海藻多糖硫酸化衍生物通过叶片角质层、气孔、抗叶细胞壁和毛状体的渗透效力，而且其在叶片背面的含量远高于正面，这有助于指导其在田间的实际应用[76]。

  精油(EOs)：是一种高效且前景广阔前景的天然性物质，具有抗菌、抗病毒和抗真菌特性[77]。萜烯和萜类化合物是精油类化合物的主要类别，其他稀有类别包括含氮和含硫化合物、香豆素和苯丙酮类化合物[78]。精油的抗菌或抗真菌活性可能是由萜烯/类萜物的特性引起的，它们能够破坏细胞膜，导致细胞死亡或抑制真菌产孢和孢子的萌发[77, 78]。越来越多的证据表明，在温室中测试的环氧乙烷的效率通常与在田间的效率不一致，这可能是由于光、热、氧、湿度、金属污染物、施用时间和不良的耐雨水性造成的环氧乙烷降解[77, 79]。例如，用鼠尾草提取物处理葡萄，对葡萄霜霉病有较高的持续防控效果。然而，由于长期降雨造成的降解，这种环氧乙烷化合物的防治效果在多雨年份明显降低[80]。

  β-氨基丁酸(BABA)：该抗性诱导剂可保护多种植物免受生物和非生物胁迫[81, 82, 83],。据推测，BABA会使穿透的植物细胞变质，从而阻止营养物质转运到菌丝体中，从而抑制菌丝生长和孢子囊的产生[82]。然而，一系列研究表明，BABA介导的植物抗性很可能是基于引诱机制，而不是直接的抗菌活性[82, 84, 85]。BABA处理葡萄霜霉病菌会促进活性氧的产生以及胼胝质和木质素的沉积[84, 86]。然而，BABA不会引起典型的防御相关的早期信号事件，如[Ca2+]cyt、一氧化氮生成、活性氧迸发、MAPK磷酸化和防御相关基因表达的变化等[86]。

  壳聚糖(CHN)：是几丁质完全或部分脱乙酰化的衍生物，对由灰葡萄孢和葡萄霜霉病菌引起的葡萄病害有很强的保护作用[87, 88, 89]。研究表明，壳聚糖的活性来自其与膜受体的结合，并取决于其分子量和 N-乙酰化程度[88, 90]。在葡萄中，壳聚糖会引发多种防御反应，包括激活脂氧合酶、苯丙氨酸氨化酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性，以及植物毒素和病程相关蛋白(PR)蛋白的积累[88, 89]。

  除此之外，其他保护性化合物包括大豆和酪蛋白水解物[91]、谷氨酸发酵副产物(GFB，肽聚糖)[92]、酚类化合物(没食子酸衍生物和黄酮类化合物)[93]、蛋白质衍生物[94]、甘草素[95]、苯并噻二唑(BTH)和磷脂酰铝(FOS) [96]、去氢厄弗酚[97]、维生素B1[98]和维生素B2[99]、O-甲基化黄烷醇和羟基肉桂酸[100]、乙酸拉里克酯和拉里克醇[101]也显示出对霜霉病的有效保护作用。这些化合物或其主要活性成分具有直接的杀真菌或抑制活性[96, 98, 100]，或/和引发间接效应，包括活性氧迸发、细胞膜钙变化、丝裂原活化蛋白激酶激活、上调一系列防御反应基因的上调表达，胼胝质和木质素沉积、植物毒素积累、植物激素产生、葡萄植球微生物群落改变、细胞死亡等超敏反应。此外，一些自然产物被赋予了双重作用模式，表明它们在控制葡萄霜霉病方面具有生态友好的潜力[98, 102]。尽管其中一些化合物对葡萄霜霉病菌表现出较好的抑菌活性，但这些化合物或其活性成分是否会对葡萄、葡萄汁和葡萄酒的质量参数产生影响，还需要进一步评估。

  结论

  葡萄霜霉病严重威胁全球葡萄产业的健康发展，全面了解葡萄霜霉病菌的侵染和病害发生条件(如温度、湿度)、致病机制和植物防御反应，有助于制定有效的霜霉病防治策略。解码葡萄霜霉病菌的基因组有助于研究人员鉴定关键的特异性致病相关基因，这些基因有可能成为化学杀菌剂的靶标。此外，揭示病原体与寄主的相互调控也有助于挖掘无毒基因和抗性基因，为抗病育种提供重要的遗传资源。此外，植物源化合物的鉴定也为开发环境友好型杀真菌剂提供了大量有价值的候选化合物。迄今为止，尽管在霜霉病防治方面取得了巨大进步，但要克服植物育种和病害管理中遇到的障碍，仍是一项艰巨的工作。例如，葡萄霜霉病菌打破抗性基因介导的葡萄品种抗性的可持续性，使得葡萄育种时将多个抗性基因整合到感病品种以延长抗性持续时间而不损失理想的表型性状成为一项挑战性项目。此外，设计适当的剂型和配方，保持植物源化合物在自然界中防控葡萄霜霉病菌的持续时间和效率同样也很重要。