杀菌

第24卷第 1期 2001年 1月 河 北 农 业 大 学 学 报 Journal of Agrlcultural University of Hebei Vo1．24 No 1 Jan．2001 文章编号：1000—1573(2001)01—0104—04 致病疫霉(Phytophthora infestans)对杀菌剂 抗药性研究进展 、 杨志辉 ， 张志铭 ， (1．河北农业太学 植病系．河北 保定 071001 朱杰华 ， 赵会欣 2．河北省定州市农业局，河北 定州 073000) 摘要：综述了致病疫霉(Ph)t~ ra机岛咖 )对内暖性杀菌 甲霜夏、霜脲氰和保护性杀菌剂代森锰锌和百菌清的 抗性研究进展，了当前用于防治晚疫病的药剂种娄并提出了抗性治理策略 对于致病疫霉抗性遗传研究和抗 性治理厦药剂防治都具有一定的参考价值。 关 键 词：致病疫霉；抗药性；抗性遗传 中凰分类号：S435．131 文献标识码：A Advance on fungicides resistance of Phytophthora infestans YANG Zhi-hui ， ZHANG Zhi—ming ， ZHU Jje-hua ， ZHAO Hui-xjn2 (1．Deparlme~td PlantPathology， 8l Unive~ 。fHebei，Ba ng071001，Chirm； 2 Bul'e~ ofⅨ呼 b0I】．Dir学 m C73(X10，Ghim) Abstract：P珈 OIl the resistance of systemic fungicides(metalaxyl and cymoxanil)and protectant fu 一 cides(mancozeb and cMomthalonf1)to ∞^ infestans WaS reviewed．Fungicides used in eontroll late bright w relisted and strat~cs 0n resistance managementlqei~pr0p0sed．Itm{,O-~t be referred．on resis— trance inheritance research，resistance,nanagement and fⅡng ide contro1． Key words： m幻 ；fungicide resistance；resistance inheritance 致病疫霉(Phyto~thora却 枷 )是引起马铃薯和番茄晚疫病的病原菌，由于目前生产上可应用的抗晚 疫病的马铃薯和番茄品种有限，生产上防治该病主要是应用化学防治。但由于长期单一应用同类杀菌剂，特 别是作用位点单一的内吸性杀菌剂如甲霜灵，很容易使病原菌产生抗药性；现在对病原菌的遗传也证 明了晚疫病菌的群体结构发生了巨大变化，在20世纪70年代以前，仅存在单一的一个基因型 us一1或P0 — 1，这个基因型的病菌都是A1交配型，对甲霜灵敏感，但目前在欧洲大部分地区、东亚、南美和北美等地都 是新的基因型占主导地位，新的基因型包含了大量的A2交配型并且对甲霜灵不敏感lI]，所以晚疫病菌的抗 药性在全球普遍存在。抗药性发展是晚疫病防治一个主要问- 。该菌产生抗性后在生产上直接表现为药 效下降或失效，给生产带来巨大损失，同时也给农药的开发和生产带来严峻的挑战。 1 致病疫霉对甲霜灵抗性研究进展 甲霜灵(mta1 d)属于苯基酰胺类杀菌剂，此类杀菌剂还包括恶唑烷酮(0xadixy1)、甲呋酰胺(o血aoe)、和 bena~xyl等，由于甲霜灵在内吸性、生物活性和持效期等方面均优于同类化合物，因而在苯酰胺类杀菌剂中， 该药剂在生产上使用最为广泛，对其抗性研究也最多 。所以，在本文中主要以甲霜灵为代表来介绍对苯基 酰胺类杀菌剂的抗性情况。 收稿日期：2OOO一11—09 基金项目：玎北省 自然基金资助项 目(300111) 作者简介：~ g(1975一)，男．河北省藁城市人r在读硕士生，^L事马铃薯晚疲痛抗性的研完工作 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 杨志辉等：致病疫霉(P^ 神 m吣 f。m)对杀菌剂抗药性研究进展 105 苯基酰胺类杀菌剂刚投人生产应用于防治霜霉科病菌引起的病害时，具有良好的保护、治疗和持效期长 等优点。然而应用后不久病菌就对其产生了抗性。例如20世纪 70年代，在欧洲应用甲霜灵防治马铃薯晚 疫病，不久就出现了抗性菌株，到目前为止，除欧洲以外，在北美洲、亚洲和其它地区均发现了抗甲霜灵菌 株[ 。 1．1 致病疫霉对甲霜灵产生抗性的原园 综合前人的研究成果认为，致病疫霉对甲霜灵产生抗药性主要是由于长期单独连续使用甲霜灵、甲霜灵 对病菌作用位点单一及抗性菌株迁移所致 l、1．1 长期单独连续使用甲霜是 甲霜灵是最早用于欧洲马铃薯晚疫病防治的药剂之一，使用不久，在荷 兰、爱尔兰等地出现了防治失败的事例，其主要原因是田间存在天然的抗甲霜灵菌株和病菌易对甲霜灵产生 抗性突变，在适合疫病发生的条件下，如长期单独施用甲霜灵，抗性菌株的群体就会迅速扩大。在 l986— 1988年间，英国抗甲霜灵群体从41％上升到60％ 。1987--1989年波兰抗性群体从零上升到55．5％ 。 1．1．2 甲霜灵对痛茵作用位点单一 从甲霜灵对晚疫病菌的作用方式来看，它属于产生抗性高风险性药 剂，因为甲霜灵对病原菌的主要作用是特异性的抑制核糖体KNA(17 RNA)聚合酶，从而抑制RNA的合成。 由于作用位点单一，病菌容易产生抗性突变体 j。 1．1．3 抗性茵株迁移 STEPHENL8 等对美国和加拿大菌株进行抗性测定发现菌株抗性与基因型密切相关。 1992年前后从墨西哥西北部迁入美国和加拿大的us一7和 US一8，不管从喷施过甲霜灵的田块或未喷施过 的田块采集全部为抗性菌株，而US一1菌株均为敏感菌株。以前研究已证明墨西哥西北部1989年前后抗性 频率达到几乎100％，所以认为美国和加拿大的US一7、US一8抗性菌株是从墨西哥西北部迁移所致。 1．2 致病疫霉对甲霜灵抗性的遗传 有关致病疫霉对甲霜灵抗性遗传比较复杂，不同研究人员采用不同菌株、不同研究手段得出了不同结 论。大多数研究认为致病疫霉对甲霜灵的抗性是由细胞核单基因控制l9J，但 JUDEL~NI (1999)等人利用 分子生物学手段将不同来源的致病疫霉对甲霜灵的抗性基因定位染色体的不同位置。作者认为对于某一菌 株来说控制其抗性基因仍是单基因，但对于致病疫霉菌群体来说则是多基因 其共同特点是病菌一旦产生 抗性，其抗药性状在无性繁殖后代能稳定遗传，而在有性生殖后代发生分离。 1．2．1 对甲霜灵抗性由单个不完垒显性细胞核基因控制 S~TrOCKE 以磷酸葡萄糖异构酶(Gpi)为标记， 将对甲霜灵高抗的致病疫霉菌株与对甲霜灵敏感的致病疫霉菌株进行杂交，杂交产生F．代绝大多数表现为 中度抗性，而不都是高抗和敏感；F】代自交产生 F2代群体中敏感：中抗：高抗的比例为1：2：1，F 与敏感亲本 回交后，产生后代群体中敏感与中抗比例为 1：1。据此 SHATrOCK等认为供试菌株对甲霜灵抗性由单个不 完全显性基因控制，并且还表明供试高抗菌株抗性基因为纯合MEXMEX。 FABPffl3US(1997)等用来自墨西哥、荷兰和英国的具不同甲霜灵抗性水平的致病疫霉进行配对试验，对 F 、 代遗传分析表明，各个供试菌株对甲霜灵抗性均主要由细胞核的单个不完全显性基因控制，此外还受 微效基因或上位修饰基因的影响；供试菌株中有2个菌株的抗性等位基因是杂和的，其余为纯和的。 1．2．2 对甲霜灵抗性由单个完全显性细胞核基因控制 LEE和 FRY_J 将致病疫霉的一些对甲霜灵敏感性 不同的菌株进行有性杂交，发现当2个亲本菌株具有相同抗性类型时，FI代没有分离；但是当1个亲本敏感、 1个亲本具有抗性时，一些配对产生F．代抗性类型发生分离；在2个配对实验中，F】代中抗性菌株与敏感菌 株之比为 1：1，表明抗性亲本控制对甲霜灵抗性的基因是杂和的。以 FI代抗性菌株为亲本经自交产生 F， 代，对甲霜灵抗性按3：1抗感比分离。LEE和FRY据此认为，供试致病疫霉菌株对甲霜灵的抗性是由单个 显性基因控制的 这一结果与 CR~NG和K0I 及王源超l】 的研究结果相一致，但LEE和FRY同时又认为 杂交后代出现抗感比偏离现象则与一些微效基因的上位效应有关，在这一点上他们与 FABR1TIUS： 等的观 点相同 1．2．3 对甲霜灵抗性由一对共显性基因控制 KADISH和 COHEN_】 将来自以色列的致病疫霉中对甲霜灵 敏感的菌株和抗性菌株配对，采用孢子囊接种法测定菌株对甲霜灵的抗性，敏感菌株在用 1 ·mL 甲霜灵 处理的马铃薯薯片上不能产孢；抗性菌株在用 100 ·mL 甲霜灵处理的薯片上则可以产孢。FI代单卵孢 菌株在所有用 1“g·n正 甲霜灵处理的马铃薯薯片上及部分用 10 ·n正 处理马铃薯薯片上均能产孢，但 维普资讯 http://www.cqvip.com 106 河北 农 业 大 学学 报 第24卷 在用 100 ·n1L 甲霜灵处理的薯片上均不能产孢，即甲霜灵的抗性表现为中抗。FI代单卵孢菌株自交产 生的 代单卵孢菌株群体中，抗：中抗：敏感菌株之比符合1：2：1的分离比，FI代单卵孢菌株与敏感亲本(或 抗性亲本)回交，后代中中抗与敏感菌株(或抗性菌株)之比为 1：1。结果表明，供试致病疫霉菌株对甲霜灵 抗性由单个位点的一对共显性等位基因控制。 1．2．4 对甲霜灵抗性由细胞核多基因控制 IUDE~ N_l 等将来自北美、荷兰、墨西哥和英国的敏感和抗 性菌株进行杂交，利用 RAPD、RFLP、AS—PcR和SSCP等DNA标记研究其后代的抗性基因，研究结果表明来 自北美、荷兰和墨西哥的菌株抗性基因相同，被定位在染色体同一位置，命名为MEX1，而来自英国的菌株抗 性基因被定位在染色体的另外一个位置，命名为I~IEX2 研究还表明不是所有的抗性基因都是等价的，微效 基因的上位效应对其抗性表型作用很大。 2 致病疫霉对霜脲氰的抗性研究进展 霜脲氰(cymoxanil)也是防治植物病原卵菌所致病害的内吸杀菌剂l】 ，由美国杜邦公司生产，具有局部的 内吸和触杀作用，在病菌侵入植物体内的3～4 d内有显著的治疗作用 。为了治理疫霉菌对甲霜灵产生抗 性的问题，在生产上常以霜脲氰来代替甲霜灵，或与甲霜灵交替使用。可能由于霜脲氰在生产上使用远不如 甲霜灵面积广泛和时间长久，迄今尚未见到关于自然条件下疫霉菌对霜脲氰产生抗性的报道。 SUjKOWSKI[16i等测定了来自墨西哥中部和北部的75个遗传上具有多样性的致病疫霉菌株对霜脲氰的 敏感性，结果表明各菌株对霜脲氰均表现敏感，且菌株间差异小，E 在0．1—1．0 p-g-mL 之间，平均为 0．8 ·mL_‘。王文桥 等报道致病疫霉野生型菌株CH948和Ns经 l1次紫外线诱变及亚致死剂量的霜脲 氰连续选择30代，均未产生对霜脲氰的抗性菌株．认为疫霉菌对霜脲氰产生抗性的固有风险较小。 对霜脲氰进行了l6年的应用后，HAMLEN1] 等应用平板法和温室接种法对来自全球范围的238个菌株 进行抗霜脲氰试验，体内和体外试验都表明马铃薯晚疫病菌对霜脲氰的敏感性没有降低。 3 致病疫霉对保护性杀菌荆抗性研究进展 目前在生产上防治晚疫病应用普遍的保护性杀菌剂是代森锰锌和百菌清。至今还未发现晚疫病菌对保 护性杀菌剂产生抗性的遗传系谱，虽然晚疫病菌不同系谱对代森锰锌的敏感性有差异，但总的来_说，他们对 这两种保护性杀菌剂都比较敏感，代森锰锌的Ec50s平均范围为 1．61—4．22／zg·mL～，百菌清的Bc 的平 均范围为0．47～0．73／zg‘mL—ltlj。 4 抗性治理 开发多作用位点或颟的作用机制的杀菌剂，是进行抗性治理的最好途径。但是由于开发新的杀菌剂所 需周期长、成本高，投入生产后如不能科学用药，病菌可能很快产生抗药性，使其丧失使用价值。因此，新杀 菌剂在投入市场前应对其进行抗性风险预测，加强田间抗药监测及药剂之间的交抗关系研究，根据监测和研 究结果合理的进行杀菌剂的轮换和混合使用，指导农民进行科学用药，以延长新药剂的使用寿命 由于晚疫 病发生与气候条件密切相关，低温、高湿有利于病害发生和发展，加强短期的预测预报，减少用药次数，间接 延长了药剂使用寿命，同时也减少了环境污染和降低了生产成本；在晚疫病高发生期集中用药时间．'南瓿药次 数应控制在2～4次。 防治晚疫病的内吸性杀菌剂_】 主要包括苯基酰胺类的甲霜灵、恶唑烷酮(杀毒矾主要成分)、甲呋酰胺 和benahrxyl，氨基甲酸酯类的霜霉威，乙酰胺类的霜脲氰，烷基磷酸盐类的乙磷铝和吗啉类的烯酰吗啉、氟吗 啉等。保护性药剂主要包括铜制剂、代森锰锌、百菌清和福美双等。目前在我国甲霜灵和恶唑烷酮在全国普 遍应用，对甲霜灵产生抗性后霜霉威、乙磷铝和霜脲氰也大面积应用，而吗啉类的烯酰吗啉和氟吗啉正处于 试验推广阶段。需要的是由于晚疫病菌很容易对内吸性杀菌剂产生抗性，为了延长药剂使用寿命，减缓 抗药性产生，所以目前市场上销售的防治该病的药剂都是内吸性药剂和保护性药剂复配制剂 5 结束语 今后应充分利用现代的分子生物学技术，加强致病疫霉菌对杀菌剂抗性基因的标记、定位和克隆研究， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 杨志辉等：致病疫霉(P^— m lam)对杀菌剂抗药性研究进展 107 揭示致病疫霉菌对杀菌剂抗性的分子机制，同时进一步加强杀菌剂杀菌机理的研究，为新的杀菌剂开发和杀 菌剂结构改造提供可靠依据。 参考文献： [1： KATOM，MI2UBL'TIE S，G0o硎 S B．Se~qfiv时lo protectantfungicides and pathogeeacfimess ofclonallineages of 叩 。 IrLr in the Uniu~d sLale[J] Ph3．~opatholagy，1997，s7：卯3—978 2] RUSblgLL P E．Fungicide 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