在我國南方熱帶、亞熱帶地區,由於氣候溫和、雨量充沛,不僅柱花草生長繁茂,也適宜各種植物病蟲害的滋生、繁衍、侵害和擴展,常常致使柱花草生產麵臨病蟲害的潛在威脅。如柱花草炭疽病可嚴重減少柱花草幹物質產量58%以上,降低柱花草的營養價值。
柱花草的病害除危害嚴重的炭疽病外,還有柱花草葡萄孢冠腐病(Stylosanthes Botrytis Head Blight)、莖腐病[又稱菌核萎蔫病和花疫病(Stylosanthes Sclerotium Wilt.)]、絲核菌葉疫病、根黴花腐和幼苗病害、柱花草鏽病(Stylosanthes Rust)以及尾孢葉斑病、根腐病、細菌性萎蔫和小葉病等。在生產上危害最嚴重的是柱花草炭疽病。
一、柱花草炭疽病(Stylosanthes Anthracnose)
(一)柱花草炭疽病的起源
柱花草炭疽病起源於中南美洲,即大部分柱花草的起源中心。1937年,首次在巴西發現柱花草炭疽病以來,炭疽病便成為廣泛傳播和嚴重危害柱花草的主要病害,70多年來隨著柱花草的推廣種植,柱花草炭疽病已傳播到美洲、澳洲、非洲和亞洲的柱花草種植區。柱花草炭疽病危害大多數柱花草,包括頭狀柱花草、圭亞那柱花草、有鉤柱花草、矮柱花草、大葉柱花草、糙柱花草、黏質柱花草等大多數柱花草栽培種,可造成柱花草葉片變黃、壞死脫落、莖和葉柄枯萎,花序敗落不結籽,嚴重時可使幼苗和整個植株死亡,牧草產量和種質產量銳減甚至絕收。1973年,在澳大利亞發現柱花草炭疽病,50萬公頃的矮柱花草草地遭到毀滅性打擊,並且自20世紀70年代以來,由於柱花草炭疽病的危害,導致澳大利亞被迫放棄生產利用了14個栽培矮柱花草和圭亞那柱花草品種中的9個品種,柱花草幹物質產量降低22%~67%,種子產量下降16%~49%,其中有鉤柱花草、矮柱花草和圭亞那柱花草的種子產量嚴重減產,Fitzory糙柱花草、維諾拉有鉤柱花草和格拉姆柱花草的幹物質產量分別損失79.4%、33.4%和46.5%,種子產量分別損失84.6%、51.5%和57.5%,澳大利亞也因南美洲柱花草炭疽病的危害而被迫放棄圭亞那柱花草種子出口到南美洲的巨大市場。1977~1979年,美國佛羅裏達州南部發生炭疽病,使西卡糙柱花草草地幹物質產量損失26%~50%,有鉤柱花草草地幹物質產量損失26%~58%,種子嚴重減產;在哥倫比亞,僅1980~1981年,圭亞那柱花草因炭疽病造成的損失和營養價值的降低就達64%~100%。非洲圭亞那柱花草的營養物質損失80%。在印度柱花草炭疽病導致維諾拉有鉤柱花草種子減產60%,西卡糙柱花草種子減產超過21%。柱花草炭疽病已發展成為柱花草生產性能、持續性和商業利用的最主要限製因素。
我國1962年從馬來西亞引入巴西苜蓿,隨後引進了庫克圭亞那柱花草和格拉姆柱花草等品種,但隨著種植麵積的擴大,炭疽病也逐漸加重。海南於1979年首次在澄邁縣發生炭疽病,此後蔓延全省,當年種植的20hm2柱花草由於炭疽病危害而種子絕收。1981年後,該病逐漸蔓延到海南其他各縣和廣東,1985年,昌江縣種畜場的格拉姆柱花草發生炭疽病,使全場幾百畝種子田全部種子失收,被迫停止生產。1986年,廣東惠州的40hm2庫克柱花草因病顆粒無收,損失嚴重。在廣西,1980~1982年,矮柱花草嚴重感病,鮮草產量損失80%以上。
1987~1989年,格拉姆柱花草受到毀滅性危害。在我國炭疽病使柱花草產草量下降21%~40%,種子減產28%~70%,甚至絕收,粗蛋白下降51.80%,鈣下降11.10%,鎂下降50%。僅1979~1986年,在中國華南熱帶地區就有100多公頃的斯柯菲柱花草和庫克柱花草因炭疽病而失收。
炭疽病是柱花草大麵積推廣種植的主要障礙,許多植物病理學家對炭疽病及其病菌進行了深入細致的研究,澳大利亞、美國和中國等國試圖通過育種和品種篩選等手段選育出抗病新品種,以便使其在熱帶、亞熱帶地區更廣泛地推廣應用。
(二)柱花草炭疽病的症狀及病原
1.症狀
柱花草炭疽病可危害葉片、葉柄、花序和莖的各個部位。
在高溫、高濕條件下,葉片感病後出現圓形、半圓形、橢圓形或多角形病斑,多數病斑中部褐色或灰褐色,少數穿孔脫落,邊緣深褐色或墨綠色,病斑外圍有一淺色暈圈,病斑呈墨綠色水漬狀,大小為5~10mm×2~4mm,其上著生橙黃色的分生孢子團;葉柄和莖上感病後多出現菱形病斑,中部褐色或深褐色,邊緣淺褐色,大小為2~4mm×1~2mm;花序感病後發黑,不結籽,進而病斑相連,葉片枯萎,花、葉片脫落。
莖環狀壞死,最後整株死亡。
2.病原
柱花草炭疽病是由真菌半知菌亞門刺盤孢屬的膠孢炭疽菌(Collectotrichum gloesporioides Penz.)和平頭炭疽菌[Collectotrichum damatium(Pers.ex Fr.)Grove]等引起的,其中前者是最主要的病原體。在我國廣東、海南除發現有膠孢炭疽病菌外,還發現有豆炭疽病菌(C.linder muthianum Br.&Cav.)。在廣西,主要危害柱花草的是膠孢炭疽菌。由膠孢炭疽病原菌引起的柱花草炭疽病是柱花草生產上的主要病害,該病原菌是一個異源性和複雜性的種,在形態學和致病性方麵表現出相當大的變異性,其生理小種具有高度的遺傳和致病多樣性。在澳大利亞,根據發病症狀、病原菌和寄主範圍、病原菌培養特征、核型分析和分子標記鑒定發現,柱花草膠孢炭疽病原菌有兩種不同的生物類型:A型和B型。之後在哥倫比亞、巴西、西非和其他國家的研究也證實了這一點。A型菌所產生的病斑呈圓形、不連續分布、邊緣暗褐色、清晰、中央灰白色,能侵染大多數的柱花草品種;而B型菌病斑呈多角形、半圓形等不規則分布,褐色,邊緣一般不整齊,主要侵染圭亞那柱花草,可造成柱花草的根和葉柄部分死亡,嚴重時整株枯萎死亡。根據形態學、病症學、雙鏈RNA結構、限製性片段多態性、隨機擴增多態性DNA分析結構表明,兩種生物型有明顯的遺傳差異。我國存在A、B兩種生物型的炭疽病病原菌,但由於我國目前推廣種植的柱花草主要是圭亞那種,所以危害我國柱花草的主要是B型膠孢炭疽菌,而澳大利亞種植的主要是有鉤柱花草和西卡糙柱花草,所以危害澳大利亞柱花草的主要是A型膠孢炭疽菌。目前已分別從A型菌和B型菌中鑒定出4個生理小種。在澳大利亞,從灌木狀柱花草(Stylosanthes fruticosa Alston)、圭亞那柱花草、有鉤柱花草、矮柱花草、糙柱花草、疏毛柱花草和黏質柱花草上分離得到A型菌;在巴西,從野生和栽培的頭狀柱花草、圭亞那柱花草、糙柱花草、大葉柱花草上分離並鑒定出A型菌。由於不同柱花草膠孢炭疽菌的菌株、菌絲體和分子孢子表型培養特征高度相近,因此,傳統形態標記和經典遺傳標記很難對其分類鑒定。我國對柱花草傳統種植區域的114份圭亞那柱花草炭疽菌進行RAPD標記分析表明,柱花草炭疽病菌多態性表型豐富,海南>廣西>廣東,且膠孢炭疽菌出現種類遺傳分化,表現出普遍性和複雜性。
柱花草炭疽病的流行性已在CIAT和澳大利亞進行了深入的研究,炭疽病的暴發並流行主要與溫度、濕度呈正相關,高溫、高濕有利於柱花草炭疽病的發生。在我國華南熱帶地區如廣東、廣西、海南,台風季節最易發生嚴重炭疽病。
3.寄生範圍
炭疽病的寄生範圍很廣,有柑橘(Citrusreticulata Blanco)、腰果(Anacardium occidentalie Linn.)、蒲桃[Syzygium jambos(L.)Alston]、油梨(Persea americana)、番石榴(Psidium guajava L.)、木瓜[Chaenomeles speciosa(Sweet)Nakai]、石榴(Punica granatum)、檳榔青[Spondias pinnata (L.F.)Kurz]、榴蓮(Durio zibethinus Murr.)、紅毛榴蓮(Annona muricata)、山竹子(Garciniaman gostana)、雞蛋果(Passiflora coerulea Linn.)、紅毛丹(Nephelium lappaceum)、人心果(Manilkara zapotavan Royen)、龍眼(Dimocarpus longgana Lour.)、荔枝(Litchi chinensis)、橙(Citrus sinensis)、番荔枝(Annonasquamosa L.)、巴蕉(Musaceae)等熱帶果樹,還有番茄(Solanum lycopersicum)、辣椒(Capsicum annuum)、黃瓜(Cucumis sativus Linn.)、南瓜(Cucurbita moschata)等蔬菜類植物。另外,還危害田皂角(Aeschynomene indica L.)、距瓣豆(Centrosema pubescens Benth.)、藍花蝶豆(Clitoriaternatea L.)、山螞蝗(Desmodium racemosum Thunb.)、木藍(Indigofera tinctoria)、大翼豆[Macroptilium atropurpureum(DC.)Urb.]、軟莢豆[Teramnus labialis(L.f.)Spreng.]和丁葵草(Zornia cantoniensis)等草本植物。
4.病原菌特征
柱花草炭疽病病菌經分離培養觀察,菌落圓形、周緣整齊,直徑生長速率為1.22~1.48cm/d。菌絲體初為白色或淺灰色,後逐漸變成淺褐色至深褐色,有明顯的“同心環帶”。氣生菌絲白色或深灰色,棉絮狀,有隔膜和分枝,3d後產生橘黃色黏質分生孢子團。在較老的菌落表麵,出現有菌絲交錯排列成的分生孢子盤。15d後在培養基表麵產生由厚膜細胞構成的黑色塊狀、大小變化極大的菌核狀構成物。分生孢子單胞無色,直立圓筒形,壁薄,表麵光滑,幼齡期孢質內有1~3個油點,老化後孢質為顆粒狀,端部鈍圓。分生孢子萌發前產生隔膜,萌發後形成附著孢,大小為5.8~8μm×7.8~20μm。附著孢褐色,邊緣整齊或瓣狀、厚壁。人工培養的分生孢子細長,其大小為11~18μm×3.5~5.6μm。自然狀態下分生孢子粗短,大小為12~22μm×4.0~5.0μm。分生孢子盤多在葉麵或表皮下,盤圓或扁圓形,散生或不規則排列,直徑60~120μm,分生孢盤內密生短小的分生孢子梗,基部分枝,光滑,一般為4~6個分隔,長度為35~60μm。產孢細胞無色,圓柱狀,光滑令產孢口小,梗上著生透明的分生孢子,孢子盤有時長有硬而長的深褐色剛毛,人工培養的分生孢子盤直徑為80~90μm,高30~35μm,較自然狀態下的孢盤略小。
Davis等從澳大利亞、東南亞、非洲、拉丁美洲采集到的病斑所分離出的柱花草炭疽病菌,采用體外法鑒定不同氣溫條件下其菌落生長特征、分生孢子形態、生長速度。結果將菌落分成兩組:第一組的分生孢子長5~35μm,寬2.5~7.5μm。
生長速度變化很大。從澳大利亞和東南亞所分離的真菌可成一組,拉丁美洲和非洲的可成另一組。距瓣豆和圭亞那柱花草上分離的炭疽病菌的大小和形態相當固定,頂端圓形,且兩種分離菌產生有性子囊殼,菌絲體生長最佳氣溫為27~29℃。鐮形田皂角和柱花草上分離的分離菌形態變化大,頂端變尖,菌絲體生長最佳氣溫在25℃。接種後,在最初6h內,發現萌發了的孢子和沒有黑化的附著孢;12h內附著孢黑化;24h出現了各種附著孢和滲透現象,分離菌A、B兩型有明顯的電泳核型。
A型分離菌有5條特大型染色體(2~6Mb)和8~10條特小型染色體(270~600kb),而B型分離菌具有3條特大型染色體(4.8Mb)和3~5條小型染色體(33~1200kb)。澳大利亞研究者發現,A型菌株都含有2Mb染色體,而一些B型菌株攜帶非必需但同源的1.2Mb染色體。在澳大利亞北部,一種B型類似菌株從圭亞那柱花草中分離出來,命名為Bx型。Bx型菌株攜帶2個同源的染色體,大小分別為1.2Mb和2Mb。
5.致病性測定
Iamsupasit等在昆士蘭北部的有鉤柱花草中采集了20個炭疽病分離菌來測定致病性和不同的毒性,發現不僅對有鉤柱花草致病,用黏質柱花草和糙柱花草做宿主,則發現引起炭疽病的A型分離菌的3個病原小種。用4個人工分離菌混合接種對38個有鉤柱花草進行抗性鑒定,致病性差異變化範圍很大,維諾拉有鉤柱花草和阿米加柱花草抗性中等。以每毫升分生孢子量102個、103個、104個、105個、106個來接種糙柱花草,當分生孢子量在105~106個時,炭疽病的危害沒有隨劑量的加大而加重。值得注意的是,炭疽病病原菌變異很大,並很快適應新的抗性宿主品種。
用西卡糙柱花草、頭狀柱花草、格拉姆柱花草、庫克柱花草、熱研2號圭亞那柱花草、有鉤柱花草6個栽培種試驗。
室內人工接種後3d、大田接種後7d出現典型症狀,發病率37%~100%,病情指數為40~80。不同地區菌株對室內離體葉片致病性不同,病情指數分別為0~4、0~8.9、24~55、53~91和0~9.4。分別對廣東、海南省9個地區進行采樣測定致病性,發現主要的病原體是豆炭疽病和膠孢炭疽病,對采集的病菌進行離體葉片測定,發病率在30%~100%,病情指數在15~75;進行人工接種盆栽苗測定致病性,發病率在50%~100%,病情指數在15~40。
6.人工接種及病情分級
柱花草炭疽病從苗期到成熟期的各個階段都能發病,但以苗期、結莢期到成熟期發病重,也是最易發病期。因此,品種的抗性最好是在室內苗期接種測定。苗期接種采用盆栽接種鑒定,接種的適宜期是在苗齡30~50d,待柱花草幼苗中最幼嫩葉片完全展開時接種,用炭疽病分離菌直接噴霧至植株上。接種病菌孢子懸浮液濃度為100倍鏡下每視野70~100個孢子,接種方法最好為刺傷葉片噴霧接種,也可劃傷或穿刺小葉,然後在特製的接種棚內以小型手提式噴霧器將病菌均勻噴到柱花草上,接種後罩在蒙有雙層布的木架內保濕(布上經常噴水),溫度26~28℃,相對濕度96%~100%,保濕30h。然後除去保濕架,移到室外每天淋水3~4次,連續4d,8~10d後記載發病情況。柱花草炭疽病在不同生育期發病的部位有所不同,苗期發病大多危害葉片,而成株期至成熟期葉片、莖稈、花序都危害。