瓜类细菌性果斑病国外研究新进展

编者按：瓜类细菌性果斑病（BFB）是一种侵染瓜类作物的世界性细菌病害，近年来国内外研究进展较快。因此，编辑部特向在BFB的发生流行、检测技术和致病机制方面积累了丰富经验与成果的中国农业科学院植物保护研究所赵廷昌研究员团队组约关于BFB的最新研究进展。由于中国是包括西瓜、甜瓜和黄瓜等葫芦科作物种植面积最大的生产国，总产量占到全世界的60%以上，BFB对中国瓜类产业影响巨大，研究资料丰富，故该团队决定将BFB的研究进展分为国外篇与国内篇分别发表。本期刊发BFB研究进展之国外篇，以飨读者。

摘    要：西瓜噬酸菌（Acidovorax citrulli）引起的瓜类细菌性果斑病（Bacterial fruit blotch，BFB）是一种世界性病害，严重危害西瓜和甜瓜产业，造成严重经济损失。研究该病害的发生特点、明确其病原菌的致病机制、研发与集成多种防治方法，对于瓜类细菌性果斑病的防治具有重要意义。虽然瓜类细菌性果斑病是瓜类产业发展的重要制约因素之一，但对其病原菌致病机制的研究尚不够深入，系统的防治策略也尚未建立。因此，国外学者多年来持续地针对西瓜噬酸菌的特点、检测与防治方法进行了研究。特别是近年来，瓜类细菌性果斑病病原菌的致病机制、检测方法，以及病害的防治方面都取得了新的进展，对近5年国外在瓜类果斑病相关研究中的新发现进行了综述，以期为该病害今后的研究和防治策略提供新的思路。

关键词：瓜类细菌性果斑病;致病机制;综合防治

中图分类号：S642+S65 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）07-001-05

Advances of cucurbit bacterial fruit blotch abroad

FEI Nuoya CHEN Huamin YANG Yuwen GUAN Wei LIU Baoyu ZHAO Tingchang

（1. Shenyang Agricultural University， Shenyang 100086， Liaoning， China; 2. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 3. Modern Agriculture and Animal-Breeding Development Center of Bayannur， Bayannur 015000， Inner Mongolia， China）

Abstract：Bacterial fruit blotch（BFB）caused by Acidovorax citrulli is a worldwide disease， which seriously damages the watermelon and melon industry and causes serious economic losses. It is necessary to study the pathogenic mechanisms of A. citrulli and the characteristics of BFB， which is also of great significance to develop integrated control strategies for the disease. Although BFB causes serious damage， the pathogenic mechanism of A. citrulli is still unclear and the integrated control of BFB is still not established so far. Hence， many scholars focus on researching the mechanism of pathogenesis and developing effective management methods. Especially in recent years， there have been numerous new progress related to BFB research. In this paper， we summarized the new findings in the research of A.citrulli in recent 5 years to provide new insights for future research.

Key words：Bacterial fruit blotch; Pathogenesis; Management

瓜类细菌性果斑病（Bacterial fruit blotch，BFB）是由西瓜噬酸菌（Acidovorax citrulli）引发的高危种传细菌性病害，自1965年首次在美国报道以来[1]，不断向其他地区和国家扩散与传播，近几年在法国的瓜德罗普岛、北马其顿共和国等又有新的发现与报道[2-3]，此外，关于西瓜噬酸菌新寄主番茄和茄子的报道也非常值得关注[4]。西瓜感染该病原菌后，通常子叶叶缘出现水渍状病斑并沿叶脉发展，斑点周围有黄色晕圈[5]。因其发生重、危害广、防治难等特点，多年来科研工作者们对西瓜噬酸菌（A. citrulli）开展了大量研究。笔者对近5年国外西瓜噬酸菌（A. citrulli）的主要研究与报道进行了梳理，有助于制定科学有效的瓜类细菌性果斑病防治策略，并且可在一定程度上探明今后的研究方向。

1 西瓜噬酸菌种内分化

西瓜噬酸菌于2008年正式被确立为一个独立的种[6]，为变形菌门β-变形菌纲噬酸菌属的一个种。其种内可分为3个亚组，在致病性方面，I组菌株大多数分离自葫芦科的非西瓜寄主，对葫芦科中的几种寄主具有中等致病性或强致病性;而Ⅱ组菌株大多数分离自西瓜，对西瓜致病性强，但对葫芦科非西瓜寄主致病力弱，且I组和II组西瓜噬酸菌无论是在田间自然发病还是人工接种时都有明显的西瓜和甜瓜寄主偏好，尤其是在果实组织中更明显[7-8];Ⅲ组为一组弱致病性的菌株，最初发现于印度[9]。I组和Ⅱ组均已有代表菌株基因组数据上传至NCBI，在最近的研究中，Yang等[10]重新组装了I组菌株M6的基因组数据，发现了一个天然存在的质粒pACM6，而在Ⅱ型菌株目前未发现有类似的质粒存在。

2 西瓜噬酸菌的检测

种子传播是BFB的重要传播途径，因此，种子检疫与病原菌检测技术在控制病害中起着重要作用。目前，应用较多的检测技术多基于PCR或血清学方法。

2.1 PCR检测

PCR是检测病原菌中最常用的检测方法之一，在西瓜噬酸菌中有报道的PCR检测方法包括传统PCR、多重PCR、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）以及交叉引物核酸恒温扩增（cross-priming amplification，CPA）等。与其他检测方法相比，普通PCR检测是较快的检测方式， qRT-PCR则是人工成本较低的方法，且假阳性概率非常低。近年来，新的引物与PCR检测体系不断被开发，Slovareva与Starikova[11]基于编码PAS结构域（Per-周期昼夜蛋白-Arnt-芳基烃受体核转运蛋白-Sim-专一蛋白结构域）S-box蛋白的序列，开发了一种新的鉴定西瓜噬酸菌的qPCR检测引物PAS F/R与鉴定方法;Shneider等[12]基于富亮氨酸重复核糖核酸抑制酶基因（Leucine-rich repeat ribonuclease inhibitor）设计并应用了新的引物AC-1 F/R对西瓜噬酸菌进行检测。PCR检测还可用于区分西瓜噬酸菌的不同亚组，Zhao等[13]利用不同组的特异性检测引物，建立了双重PCR体系用于检测样品中I组和Ⅱ组西瓜噬酸菌的分布情况。

2.2 血清学检测

基于免疫反应的检测方法在西瓜噬酸菌上的应用也有报道，但传统免疫学方法在灵敏度与准确度方面有一定欠缺，在现代成像技术的加持下，免疫学检测技术的灵敏度与准确性被不断推上新的峰值。侧向流动免疫分析（lateral flow immunoassays，LFA）快速检测试剂盒可以提供半定量结果，提高可重复性，并减少误差。Saisin等[14]通过手动优化图像采集设备的参数，如相机曝光时间等，与自动模式设置相比，将西瓜噬酸菌LFA的检测限和灵敏度分别提高了3倍和5倍。

2.3 拉曼高光谱成像检测

除上述常见的检测方法外，研究人员也对其他一些检测方法进行了尝试，Hoonsoo等[15]认为拉曼高光谱成像技术在检测西瓜噬酸菌种子带菌方面具有较大的潜力，利用400～1800 cm^-1范围内的拉曼高光谱成像数据，分析确定1 076.8 cm^-1和437 cm^-1处的2条谱带可作为区分病菌感染种子和健康种子的最佳拉曼峰，具有快速、准确和非破坏性的优点。

3 西瓜噬酸菌的致病机制

虽然瓜类细菌性果斑病目前危害严重，但对致病菌致病机制的研究尚未形成完善的网络。深入了解西瓜噬酸菌致病过程，解析其致病机制，是研发靶向制剂及制定针对性防治策略的重要基础，也是防治果斑病的必由之路。近年来，国外对西瓜噬酸菌致病机制的研究主要集中在三型分泌系统、菌毛等关键致病因子方面。

目前，已经证明西瓜噬酸菌的三型分泌系统（Type Ⅲ secretion system，T3SS）是其关键致病因子，但其天然寄主西瓜由于遗传操作困难，在寄主与T3SS的互作研究中，很难应用西瓜作为互作对象，严重限制了西瓜噬酸菌T3SS的进一步研究。但随着烟草（Nicotiana species）被证明可作为西瓜噬酸菌的寄主并用于研究西瓜噬酸菌T3SS在寄主中的作用机制[16]，T3SS效应蛋白（T3SS effectors，T3Es）及其作用靶标逐渐被发掘[17]。基于AraC型转录调节因子HrpX对T3Es编码基因的调控以及生物信息分析，Jiménez-Guerrero等[17]初步筛选到了7个候选T3Es。2018年，Rosenberg等[18]发现功能型Ⅳ菌毛（Type Ⅳ pilus，T4P）是西瓜噬酸菌致病的重要因素之一，通过T4P转座子突变体文库鉴定了多个突变体的表型，并对T4P相关基因功能进行了研究，所有突变体均在定殖能力、致病能力及生物膜形成能力等方面弱于野生型M6。Kim等[19-20]证实了A.citrulli中一个假定的双功能分支酸变位酶/预苯酸脱水酶CmpAc和假定的Glycerol-3-Phosphate Dehydrogenase（GlpdAc）均与西瓜噬酸菌的毒力相关，且证明了GlpdAc参与甘油代谢等。

4 瓜类细菌性果斑病的防治方法

现阶段，瓜类细菌性果斑病尚无商品化的、有推广价值的抗病品种，当前的很多抗性育种材料仍处于试验阶段或小范围应用中，主要的防治方法仍是农业防治、化学防治与生物防治等。

4.1 农业防治

硅肥被广泛应用于农业防治，含硅矿渣肥的施用使甜瓜的果斑病的病情指数显著降低了14%，发生率降低了12%，改善了土壤肥力、植株生长和营养状况，果肉厚度增加了8%，可溶性固形物含量增加了7%。同时，试验中也发现甜瓜不同杂交种之间的硅积累没有差异[21]。一些传统的农业防治手段经当代分子生物学技术的揭示，对其有效性与作用机制都有了新的解读。Zhao等[13]研究了温度对西瓜噬酸菌定殖的影响，结果发现，与持续在28 ℃下培养相比，在28 ℃下播种并在接种后3 d后转移到40 ℃下的种子果斑病发病率与带菌数量均显著降低;但温度升高对BFB幼苗传播率降低的影响是可逆的，将种子从40 ℃再次转至28 ℃培养，果斑病发病率重新升高;且在接种后的前3 d，西瓜噬酸菌对温度最敏感。

4.2 化学防治

化学防治和种子处理仍是果斑病比较有效的防治方法，研究表明，利用ClO₂等进行种子处理可在对种子较安全的情况下有效减少种子的带菌量，但一些药剂如铜离子制剂处理可造成西瓜噬酸菌进入存活而不可培养状态（VBNC），若后续条件适宜，仍有复苏的可能[26]。乙酸和丙酸蒸气（100 mg·L^-1;50 ℃;相对湿度43%或85%）处理1 h即对西瓜噬酸菌有显著的抑菌活性，且不会显著影响种子的发芽率[27]。