美弗吉尼亚理工大学：苹果炭疽病和炭疽叶枯病2

史继东

• Nathanial Boeckman，弗吉尼亚理工大学植物与环境科学学院研究生研究助理；
• Matheus Correa Borba，弗吉尼亚理工大学植物与环境科学学院研究生研究助理；
• Emmanuel Sempeles，弗吉尼亚理工大学小阿尔森-H-史密斯农业研究与推广中心二级研究助理；
• Srđan G. Aćimović，弗吉尼亚理工大学小阿尔森-H-史密斯农业研究与推广中心植物病理学助理教授

导言

轮枝孢属真菌可导致苹果炭疽病。主要的罪魁祸首属于 C. gloeosporioides 菌种复合体（CGSC）和 C. acutatum 菌种复合体（CASC）。这些复合体是 刺盘孢属Colletotrichum 属中关系密切的物种群。在弗吉尼亚州，有 6 种 Colletotrichum 会引起苹果炭疽病： C. fructicola、C. hrysophilum、C. siamense 和 C. theobromicola 来自 CGSC，C. fioriniae 和 C. nymphaeae 来自 CASC。
在过去的二十年里，大西洋中部地区的炭疽病感染率一直在上升，由于气候条件越来越温暖潮湿，有利于壳斗孢菌的生长，这些病原体在该地区变得越来越普遍。该地区每年生产价值约 5 亿美元的苹果。炭疽病造成的损失可能很大，在传统果园和一些有机果园中，损失率从 14% 到 100% 不等。

寄主范围

CGSC 含有约 50 种 Colletotrichum，CASC 含有约 40 种，其中大多数可在多种植物寄主上致病。除苹果外，它们还能引起梨、香蕉、柑橘、鳄梨、木瓜、芒果、橄榄和桃等其他树果的病害。

症状

在苹果感染病例中，症状通常表现为果实上扁平至凹陷的坏死病斑，从而将这种腐烂病与其他保持球形果实形状的腐烂病区分开来（图 1）。果实上的病变范围通常在 0.5 厘米到 6 厘米之间。病斑呈浅褐色至深褐色，并向果心扩展，呈 V 形，这也是这种腐烂病与其他类型腐烂病的区别。叶片上的症状称为炭疽叶枯病（GLS），表现为褐色角斑，有时会合并形成不规则的斑点。早期的 GLS 表现为叶片表面紫色到褐色的角状小斑点。随着症状的发展，病斑表面会出现同心环，病斑周围会出现紫色或绿晕。在褐色病斑内部，不规则的同心环将这种病斑与其他叶斑区分开来。
苹果果实上受 Colletotrichum 真菌感染的迹象是，果实病变表面会出现同心环，这些同心环由称为 acervuli 的碟形子实体组成，干燥时呈黑色至棕色，但在潮湿条件下会变成橙色至棕色的液滴，并释放出大量称为分生孢子的病原体孢子。CGSC 的分生孢子在 25-31 摄氏度（77-87.8 华氏度）的温度下发芽最好，而 CASC 的分生孢子则喜欢在 21-26 摄氏度（69.8-78.8 华氏度）的温度下发芽。CGSC 的孢子发生在 25 摄氏度（77 华氏度）左右，CASC 的孢子发生在 19 摄氏度（66.2 华氏度）左右。在这两种复合体中，当植物表面异常潮湿时更容易出现症状。

图 1. a）“帝国 ”苹果炭疽病； b）“蜜脆 ”苹果炭疽病； c）“麦金托什 ”苹果炭疽病； d）“乔纳金 ”苹果叶片上的炭疽叶枯病（GLS）； e）“富士 ”苹果叶片上的炭疽叶枯病（GLS）（照片由弗吉尼亚理工大学的 S. G. Aćimović 提供）

分布

大西洋中部地区栖息着多种多样的 Colletotrichum 物种，其中有 8 种尤为突出，包括 C. fructicola、C. chrysophilum、C. siamense、C. theobromicola、C. gloeosporioides s.s.、C. henanense 和 C. noveboracense（均来自 CGSC），以及 C. fioriniae 和 C. nymphaeae（来自 CASC）。
截至 2023 年，C. fructicola 是弗吉尼亚州最常见的物种，主要分布在弗吉尼亚州南部和中部。C. chrysophilum 是该地区第二常见的物种，历来分布在弗吉尼亚州的大阿巴拉契亚山谷和皮德蒙特地区（图 2）。Colletotrichum 种类的地理分布不同可能是由于最适宜发育、生长和孢子产生的温度不同。
CGSC 往往喜欢较高的温度，而 CASC 往往喜欢较低的温度，而较低的温度往往伴随着较高的海拔。

生命周期

在感染初期，Colletotrichum 菌种不会对果实组织造成明显损害，但会从活组织中获取养分。这一阶段称为生物营养期。
随着果实的成熟和含糖量的增加，真菌开始出现更明显的症状，转入更具破坏性的阶段，即坏死阶段。在这一阶段，真菌会破坏植物组织细胞壁，并以释放出的养分为食。
随后，果实表面会出现典型的苦腐症状（图 1）。通常情况下，腐烂病灶表面会出现橙色、棕色或黑色斑点，这些斑点被称为突起。这些突起长出分生孢子器，进而长出分生孢子（又称分生孢子）。分生孢子随雨水或昆虫传播，开始下一个感染周期。在一个生长季节中，分生孢子可能会繁殖多代。分生孢子是无性孢子，也是 Colletotrichum 最常见的感染源。坏死阶段会导致果实质量和产量下降，最终使果实腐烂，无法食用。由于 Colletotrichum 种类具有双重生命周期，因此被归类为半生物营养性植物病原体。
在极少数情况下，一些 Colletotrichum 感染会在越冬一段时间后形成有性阶段，即 Perithecium，一种顶部开口的梨形真菌子实体。包囊长出有性孢子，称为子囊孢子（ascospores），然后通过风或雨水飞溅传播给易感寄主。
季节性感染期过后，Colletotrichum 真菌可能会在受感染的果实中越冬，病果以前受感染的果实，已经干枯，但仍挂在树上或掉在地上。真菌还可能在树枝、芽和果疤中越冬，并以菌丝体、分生孢子或子囊的形式越冬。一旦条件有利，它们就能从越冬源头继续生长和传播。

栽培品种的易感性

从外观上看，一些苹果的商业栽培品种似乎比其他品种更容易或更不容易感染炭疽病。近年来，越来越多的证据表明，Malus domestica 对这种病害没有真正的抗性，而在 M. sylvestris 和 M. sieversii 中却发现了抗性。过去的观察结果表明，与罗马、嘎啦或凯蜜欧等其他栽培品种相比，“蜜脆 ”是一种极易受感染的栽培品种，而 罗马、嘎啦或凯蜜欧等其他栽培品种似乎不太容易感染。其他易感性较高的栽培品种包括 嘎啦、“青苹和 富士，而 “Stayman ”和乔纳金的易感性较低。
每种栽培品种的易感性可能会因感染的 Colletotrichum 种类而异。栽培品种的易感性仍然是决定 Colletotrichum 感染的重要因素，然而，许多因素同时起作用，导致栽培品种对炭疽病发病率和发病初期的反应存在明显差异：苹果栽培品种的表皮成分和免疫反应、苹果果肉成熟初期和免疫反应，以及过去 45 年中大西洋中部地区潮湿和温暖条件的频率和严重程度。

致病力和致病性

在大西洋中部地区，导致苹果炭疽病的 Colletotrichum 主要种类的致病性各不相同。致病性是指病原体在宿主体内致病的能力。致病性描述的是病原体在最初发病后所表现出的致病严重性或程度。

两个次要种类 C. siamense 和 C. theobromicola 是毒性最强的 Colletotrichum 种类，而 C. fructicola 和 C. fioriniae 等主要种类的毒性较弱。用于实验室检测的灵敏检测方法可以帮助种植者确定其果园中可能存在的 Colletotrichum 种类。检测方法有助于对苦腐菌感染的具体菌株进行管理，并降低 Colletotrichum 菌种对杀菌剂产生抗药性的风险。

苹果炭疽病的防治

化学和生物是防治苹果炭疽病的可行途径。目前已有一些商业生物控制剂。对更多生物防治剂进行了研究，但很少有生物防治剂能进入消费者的货架。
近期研究的重点是 Colletotrichum 菌种对常用合成杀菌剂和生物杀菌剂的敏感性。美国环保局和农业部目前正在重新评估多位点杀菌剂（福美锌Ziram、福美铁Ferbam）的使用和登记，并考虑工人接触和对哺乳动物的毒性。因此，有必要采取更全面的方法来控制苹果炭疽病。以下是种植者在制定苹果炭疽病管理计划时应考虑的一些控制措施，包括化学、生物和综合措施。

化学防治

自 19 世纪末炭疽病首次出现以来，对植物病原体的化学防治一直是最有效、最实用的炭疽病防治方法。波尔多混合物和硫酸铜是最初用于控制苹果炭疽病的一些材料。从那时起，具有多位点作用模式的杀菌剂（如克菌丹、代森锰锌、福美锌和福美铁）开始占据主导地位。这些杀菌剂大约在 20 世纪 60 年代开始上市。20 世纪 50 年代末和 60 年代，第一批单位点合成杀菌剂问世。杀菌剂通常按作用方式分类，并由杀菌剂抗性行动委员会（FRAC）进行分类，以便于参考和预防或减少杀菌剂抗性风险。我们鼓励种植者轮换使用 FRAC 类别，以降低杀菌剂抗药性产生的风险。用于防治苹果炭疽病的典型 FRAC 组别是

• FRAC M - 多位点（克菌丹、福美锌）。
• FRAC 3 - 去甲基化甾醇生物合成抑制剂（三唑类）*。
• FRAC 7 - 琥珀酸脱氢酶抑制剂（Benzovindiflupyr苯并烯氟菌唑、氟唑菌酰羟胺、氟唑菌苯胺、吡噻菌胺）。
• FRAC 11 - 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂（吡唑醚菌酯）。
• FRAC 29 - 氧化磷酸化解偶联剂（氟啶胺）。

*FRAC 3 杀菌剂对苹果炭疽病的防治效果一般，并不出色。它们可以降低病害的发生率和严重程度，但效果可能不如其他杀菌剂或在高病害压力下。

这些基团针对真菌生物合成途径中的关键机制起作用，但病原体会发生变异，从而产生单点杀菌剂抗性。对某些 FRAC 组的抗药性可能因物种和地理位置而异。例如，来自肯塔基州的 C. fioriniae 分离物对 FRAC 组 1、3、11 和 M 的敏感性低于 C. fructicola。根据杀菌剂在植物体内的流动性，还可将其分为 “全身性 ”和 “接触性 ”两种。系统性（流动性/杀菌性）杀菌剂可被植物吸收，提供一定程度的内部保护。吡唑醚菌酯（FRAC 11、Merivon、Pristine）等杀菌剂就属于内吸性杀菌剂。另一方面，接触型（保护型）杀菌剂只能有效控制植物表面的病原体。这些杀菌剂在苹果上的施用量较高，包括克菌丹、福美锌和代森锰锌（FRAC M）等产品。
在 2020 年的杀菌剂敏感性筛选中，对主要的 FRAC 炭疽病防治组进行了评估和汇编。表 1 总结了这些研究结果，并给出了用于炭疽病防治的建议。最近在 2022 年和 2023 年进行的未发表的研究表明，FRAC 11 杀菌剂，如 Flint Extra（每英亩 2.9 液盎司）和吡唑醚菌酯（每英亩 11.84 盎司），在降低苹果炭疽病发病率方面非常有效。在测试的 FRAC 11 杀菌剂中，Sovran（每英亩 6.4 液盎司）的效果最差，两年内炭疽病的发病率为 10%至 30%。在迄今测试的所有 FRAC 7 杀菌剂中，只有 Aprovia苯并烯氟菌唑（每英亩 5.5 和 7 液盎司）在 2022 年和 2023 年降低炭疽病发病率的效果与福美铁（每英亩 4.6 磅）相当。FRAC 29 杀菌剂氟啶胺在高施用量（每英亩 13.8 液体盎司）下可有效降低炭疽病发病率，而在低施用量（每英亩 6.9 液体盎司）下，其效果与福美锌（每英亩 6 磅）和克菌丹（每英亩 3 磅）相当。

表 1. FRAC 代码杀菌剂的建议。

防治

针对真菌生命周期的关键过渡时期进行防治非常有用。图 3 强调了苹果炭疽病文化防治的关键控制点。

图 3. 防治 Colletotrichum 生命周期中的关键控制点。(图由宾夕法尼亚州立大学水果研究与推广中心的 P. Martin 提供）。 在生命周期的孢子散播期，真菌孢子可能会落在水果表面，这可能会导致未来的感染。有效的控制措施包括减少产生或落在苹果表面的孢子数量。例如，在树冠下进行滴灌，可防止孢子通过水溅散播。
通过选择抗性栽培品种和修剪树冠可以减少最初的感染。最好选择天然易感性较低的栽培品种（通常是果皮坚硬的品种），并通过良好的修剪保持树冠开阔和通风，以降低表面湿度。保持较低的植物表面湿度可减少孢子发芽的最佳条件。修剪树冠可使杀菌剂深入树冠，更好地覆盖果实和叶片。
最后，选择一个好的种植地点可以减少感染的机会。在山顶而不是山谷种植，树木能获得更有利的风力条件，防止水滴沉淀和湿气积聚。
在果实中形成初步感染后，就不再可能使用非系统性杀菌剂来控制感染。表面湿度条件的影响较小，因为病原体可以从果实中获得所需的水分。除了在接近感染期时使用系统杀菌剂外，几乎无法控制病原体的发展。通常情况下，果实成熟会促进病原体从潜伏的生物营养生命周期转向破坏性的坏死营养生命周期。果实成熟过程中可溶性糖分的增加为真菌提供了丰富的营养源，真菌利用这些营养源促进孢子的繁殖，进一步破坏果实。
感染过后，CGSC 和 CASC 都可能在受感染的僵果、树枝、花蕾和果疤中越冬。从树冠上摘除僵果和病枝并将其销毁，是减少果园炭疽病发生的重要步骤。如果不影响未来的产量，就无法清除花蕾和果疤，因此只能减少而不能完全消除炭疽病的越冬源。

生物防治

生物防治剂是一种微生物，在保持植物健康的同时，还能与病原生物竞争。与传统的化学防治相比，这种方法为管理炭疽病感染提供了另一种选择。生物防治生物可分为两类：细菌和真菌。下面提到的生物可有效控制 Colletotrichum，但许多生物控制剂尚未在田间进行过药效测试，或者其药效会因地点不同而有很大差异，这可能是环境条件造成的。

细菌

某些种类的芽孢杆菌能够降低病害发生率或病原体菌落生长，或两者兼而有之。例如，枯草芽孢杆菌（Serenade ASO）可将炭疽病（由 CASC 引起）的发病率降低 78-83%。基于实验室的研究表明，还有其他可行的生物防治方案，不过目前还没有任何一种被制成商业产品。这些方案包括
对于 CASC：多粘芽孢杆菌（发病率降低 79%）、肉豆蔻沙雷氏菌（生长量降低 78%）和巨大芽孢杆菌（生长量降低 95%）。
对 CGSC 而言：枯草芽孢杆菌（发病率降低 80%，生长率降低 60%）、淀粉酵母菌（生长率降低 94%）和多粘芽孢杆菌（发病率降低 84%，生长率降低 60%）。
这些菌株可作为生物控制剂，但尚未在田间条件下进行过测试，也未配制成商业用途。减少 Colletotrichum 生长的生物防治方案可作为预防措施，因为它们会与病原体竞争养分，从而抑制症状的发展。

真菌

酵母菌和丝状真菌也是控制苦腐菌感染的有效途径。可通过念珠菌、月桂隐球菌、Metschnikowia pulcherrima 和 Pichia kluyveri（它们都能 100%降低发病率）来控制 CASC 内的菌种。CGSC 中的物种可以用 Epicoccum dendrobii 来控制，它也能 100%降低发病率。

商业生物控制剂

这些生物防治剂在实验室环境中效果良好，但目前只有少数几种产品可用于商业用途，而且迄今为止，它们的药效每年都不一致，或以 14 至 21 天的间隔喷洒时药效不足。

• Serenade ASO - 枯草芽孢杆菌 QST713
• DoubleNickel55 - 淀粉芽孢杆菌 D747
• Theia - 枯草芽孢杆菌 AFS032321
• Howler - 绿假单胞菌 AFS009