柑橘黄龙病
柑橘黄龙病(柑橘属 Huanglongbing,HLB),别名梢枯病、黄龙病。是由韧皮部杆菌属细菌引起的柑橘的细菌病害。是世界柑橘生产上最具毁灭性的病害之一。是中国重要的植物检疫对象。柑橘黄龙病分布于亚洲、非洲、美洲。
柑橘黄龙病病原属暂定的韧皮部杆菌属(Candidatus Liberibacter)。根据病原在16S rDNA及β-操纵子基因序列上的差异,将其分为3个种,即亚洲种(Ca. L. asiaticus)、非洲种(Ca. L. africanus)和美洲种(Ca. L. americanus)。柑橘黄龙病菌的远距离传播主要靠带病苗木和接穗的调运,近距离传播主要靠柑橘木虱。该病能侵染各种柑橘属植物,主要为害柑橘属(Citrus spp.)、枳属(Poncirus trifoliata)和金柑属(Fortunella spp.)。其典型症状是初期病树的黄梢和叶片的斑驳型黄化。发病初期果实一般不表现典型症状,当病害发展到一定程度后,病树的果实多早落或变小,有的畸形,着色不均匀,种子多败育。发病初期根系多不腐烂,至叶片黄化脱落较严重时,绝大多数病树的细根腐烂。至发病后期,大根亦腐烂。该病的检测主要包括指示植物鉴定、电镜观察、血清学检测、分子生物学检测等。
在柑橘黄龙病流行区域,坚持“及时挖除病树、大面积严格防除柑橘木虱及栽种无病苗木”是控制病害传播流行的最有效措施。采用农业、物理、生物及化学防治等方法严格防除柑橘木虱显得尤其重要。生产上以化学防治为主,使用的主要药剂有杀虫剂和杀细菌的铜制剂等。
历史沿革
柑橘黄龙病最早在18世纪发现于印度中部地区,被称为梢枯病(dieback)。20世纪70年代发现传病昆虫为柑橘木虱(Diaphorina citri),而且当病树注入盐酸四环素后,病情受到明显抑制,斑驳叶片中的淀粉积累现象消失,筛管细胞内多型性,双层膜厚度为20nm左右的病原物也出现萎缩、变形、聚集崩坏现象,曾设想病原是类菌原体(支原体like organism,植原体)。1978年,中国福建省农业科学院柑橘黄龙病研究组报道了电镜下观察的中国柑橘黄龙病病原的形态,菌体界限膜厚17~33nm,外层膜厚薄不均,其形态不像细胞膜而像细胞壁,称之为类立克次体(Rickettsia-like organisms,RLO)。通过指示植物和抗生素反应试验也证实了柑橘黄龙病的病原既不是病毒,也不是类菌原体,而是类立克次体,其界限膜似有细胞壁的性质,又称之为类细菌(Bacterium like organism,BLO),也有称之为类薄壁菌型细菌(Gracilicute like bacterium)。柯冲等应用超薄切片与细胞化学的方法,对柑橘黄龙病病原形态和病原细胞壁进行研究,认为中国柑橘黄龙病和印度青果病病原是相同的,同属于一种农杆菌,但它们之间具有不同的血清型。中国柑橘黄龙病的病原问题经历长期的研究与激烈的争论后,认识得到了统一。
1995年在中国琅岐岛召开的第十三届国际柑橘病毒学会(IOCV)的工作会议上,将柑橘黄龙病正式称为黄龙病(Huanglongbing,HLB),之后国际上也统一了柑橘黄龙病的病名。
中国科学院大学未来技术学院教授何裕建团队自2013年开始关注柑橘黄龙病。经过基础研究和田间试验,除木虱外,蚜虫也是潜在的柑橘黄龙病病菌的传播媒介。此外,通过大量脱氧核糖核酸分析发现,柑橘黄化和柑橘黄龙病不能等同对待,柑橘黄龙病只是引起柑橘黄化的主因之一,而营养不良、根腐病和根结线虫或多病共存并发等是另一主因。并证明,多年来因过量施用化肥、农药、除草剂及有机肥施用不足而对土壤物理、化学和生物学指标造成的严重破坏,也是柑橘黄化和柑橘黄龙病泛滥和复发难以防治的主因。
何裕建团队提出土壤修复改良与生物防治相结合的柑橘黄龙病综合防治思路。他们通过筛选微生物来降解土壤中的农药残留,从而恢复土壤正常pH值、降低盐渍化、提升有机质、均衡微量元素含量,同时筛选、使用土壤EM菌,特别是能对柑橘黄龙病病原菌、根腐病病原菌等产生生物拮抗的组合菌,对柑橘的常见地下与地上病害采取全方位的处理措施。通过田间试验证明,基于土壤修复改良与生物防治的土壤生态重构技术,可有效为农产品增产提质,并保障食品安全。
病原种类及特性
种类
柑橘黄龙病病原属暂定的韧皮部杆菌属(Candidatus Liberibacter)。根据病原在16S rDNA及β-操纵子基因序列上的差异,将其分为3个种,即亚洲种(Ca. L. asiaticus)、非洲种(Ca. L. africanus)和美洲种(Ca. L. americanus)。
特性
分布范围
柑橘黄龙病在亚洲、非洲、美洲的50余个柑橘生产国发生。在中国分布于广东、广西壮族自治区、福建省、浙江省、江西省、湖南省、云南省、贵州省、四川省、海南省和台湾等柑橘产区,中国有柑橘栽培的19个省、区有11个遭受危害,受害面积占柑橘总栽培面积的80%以上,产量占总产量的85%左右。
传播途径
柑橘黄龙病菌的远距离传播主要靠带病苗木和接穗的调运,近距离传播主要靠柑橘木虱。田间柑橘黄龙病树、村前屋后的野生或零星栽培的柑橘属或芸香科寄主植物,以及外来迁入的带病柑橘木虱都可成为侵染来源,其中田间病树是最主要的侵染源。病原菌寄生在寄主的韧皮部,经柑橘木虱吸食获取,并在寄主体内繁殖后传到其他植株。柑橘木虱获菌后终生带菌,但不通过卵传递到下一代。此外,柑橘黄龙病通过带病繁殖材料的嫁接传播。
发病因素
寄主感病性
柑橘黄龙病菌主要为害柑橘属(Citrus spp.)、枳属(Poncirus trifoliata)和金柑属(Fortunella spp.)植物。其中宽皮桔类、橙类最为敏感,柚类次之,枳及其杂种较为耐病,尚未发现抗病柑橘品种。各种树龄柑橘树均能感病,其中6年生以下的幼树最为敏感,主要由于幼树抽梢多,有利于柑橘木虱繁殖,同时树冠小,病菌在树体内运转也较快。
侵染源和传播介体
病树或病苗的存在及其数量的多少是柑橘黄龙病流行的首要因素。果园病株率超过10%,如果传病木虱数量较大,病害将严重发生,并在2~3年内蔓延至整个果园。因为病树抽梢无规律,抽梢次数多于健树,木虱在其上发生代数较多,故病害发展较快。
生态条件及田间管理
木虱若虫生活适温为20~30℃,适宜湿度为43%~75%,雌成虫产卵量与日照强度和时间呈正相关。春季为抽梢、开花和结果的定式季节,具备提供稳定食源与繁殖气候的双重有利因素,故春旱气候有助于木虱种群建立。极端高温和极端低温对木虱种群不利,而零下温度对控制木虱春季种群数量有重要作用。暴雨的冲刷能显著降低木虱虫口密度。而高纬度与高海拔生态环境限制了木虱生存,其中,纬度的影响较海拔更为明显。栽培管理措施能制约木虱种群数量,肥、水及抽梢管理好的果园嫩梢老熟速度快,且抽梢一致,木虱取食机会减少,病害发展速度延缓。
流行规律
病害的蔓延与流行,取决于传染源的多寡和重复侵染频率的高低,与侵染源密度、带菌木虱密度、木虱活动力、木虱天敌以及气象等因素有密切关系。柑橘黄龙病的传染源主要是病株、病苗木、带菌木虱和野生寄主病株。传染源存在的情况下,柑橘黄龙病的流行区和柑橘木虱分布大体上是一致的,虫口密度与发病多少呈正相关。
在浙南和福州市,木虱在柑橘上1年发生6~7代,九里香属上为9~11代,主要以成虫越冬,在冬季温暖地区有嫩芽时也可见若虫和卵。木虱雌成虫具有选择寄主嫩梢产卵的习性,感染柑橘黄龙病的病树梢次多而乱,会引诱大量木虱前来取食、产卵繁殖,形成大量的带菌木虱。幼年柑橘树梢次多、梢势旺,增加了被感染的几率。所以,外来带菌木虱的侵入时空,是威胁新果园发病早晚与经济寿命长短的最重要因素。果园的柑橘黄龙病发病率达到5%以上时,往往在3~5a内会迅速蔓延,造成果园被毁,经济寿命仅8~11a。柑橘黄龙病主要集中在秋季的原因,一方面是秋季气温比较适合柑橘黄龙病亚洲种发病,另一方面可能是由于柑橘木虱在仲夏大发生,田间扩散传病,使被感染的柑橘树经过半年左右的潜育期,到秋季大发病。
病理变化
柑橘黄龙病病株叶脉压榨液的渗透浓度比健株的高出1/3至1/2。病叶的细胞亚显微结构观察显示,叶绿体中淀粉粒异常膨大,基粒片层受破坏,排列紊乱、松散;细胞质膜凹入形成质膜体,内含多数形态不一的空泡;线粒体内嵴断裂不完整或消失。病原体有通过筛板中的筛孔进入相邻的筛管细胞的现象。菌体还会侵蚀筛管细胞的胞壁形成许多侵蚀孔,成为菌体除了筛孔以外向邻近筛管细胞移动的另一个通道。
危害症状
柑橘黄龙病的典型症状是初期病树的黄梢和叶片的斑驳型黄化。植株开始发病时,首先在树冠顶部出现一到几枝黄梢,在夏秋季,黄梢通常出现在树冠顶部,即为典型的黄梢症状。当叶片生长转绿后,从叶片基部和叶片主、侧脉附近开始黄化,扩散呈黄绿相间的不对称斑驳黄化,此为柑橘黄龙病引起的典型叶片症状。发病初期果实一般不表现典型症状,当病害发展到一定程度后,病树的果实多早落或变小,有的畸形,着色不均匀,种子多败育。在温州蜜柑、柑橘等品种成熟期常表现为蒂部深红色,其余部分青绿色,俗称“红鼻果”。发病初期根系多不腐烂,至叶片黄化脱落较严重时,绝大多数病树的细根腐烂。至发病后期,大根亦腐烂。
寄主
柑橘黄龙病能侵染各种柑橘属植物,主要为害柑橘属(Citrus spp.)、枳属(Poncirus trifoliata)和金柑属(Fortunella spp.)。包括宽皮桔类、橙类、宜昌橙类、柚类、枸橼类、金柑类和枳类等的品种和栽培种。品种间的抗病性有差别,其中宽皮桔类、橙类、宜昌橙类最感病,柚类次之,其他种类较抗病,而枳类最抗病,感染后多不表现病状,尚未发现免疫品种。芸香科的酒饼簕(Severinia buxifolia)和九里香属(Murraya paniculata)也是柑橘黄龙病的寄主。柑橘黄龙病菌还可以在木苹果(Limonia acidissima)和假黄皮(黄皮属 excavata)存活一段时间,为柑橘黄龙病暂时性寄主。
判断方法
通过果子症状来识别柑橘黄龙病是果农判断的主要方法,也是判断柑橘黄龙病最准确、最快速的方法。在树上发现有果子出现如下症状“红鼻子果”“欧洲橄榄(甜橙)”“青头果(南丰蜜桔)”“不熟果(广东砂糖橘)”,果子到了成熟期不正常转黄,除了果柄附近,其它大部分还是青的。那么这整棵树很可能已经感染柑橘黄龙病。
斑驳状黄化叶:是田间判断柑橘黄龙病的主要症状之一,主要从叶片的基部和边缘开始发黄,黄绿相间,呈现斑驳状。
均匀黄化或黄梢:主要是新梢不转绿,以椪柑、蕉柑的夏、秋梢较多,是田间判断柑橘黄龙病的主要症状之一。
大部分感染了柑橘黄龙病的树上都有缺素状黄化,以类似缺锌状(通常称为辣椒叶)或缺锰状黄化叶为主,但不能作为田间判断是否是柑橘黄龙病的主要症状。
通过果子和是否有斑驳状黄化叶来判断,也可以通过黄化的时间和土壤来大致判断。缺铁黄化的柑橘树果子是正常转黄的,而柑橘黄龙病黄化的树会有果子不正常转黄。如果是春梢黄而秋梢不黄很有可能是缺铁黄化,相反的如果是春梢不黄而秋梢黄则很可能是柑橘黄龙病黄化。
诊断与检测
柑橘黄龙病的诊断与检测主要包括症状诊断、指示植物鉴定、电镜观察、血清学检测、分子生物学检测等。
症状诊断
柑橘黄龙病的诊断主要依据典型的黄梢和叶片斑驳症状,特别是在每年的10~12月秋梢成熟以后,是症状表现的最适期,可根据当年秋梢叶片的斑驳症状来诊断田间的柑橘黄龙病病树。但是,症状的发展过程会受到环境条件的影响。
指示植物鉴定
指示植物鉴定是柑橘黄龙病早期主要的鉴定方法。常用的指示植物有椪柑、蕉柑、甜橙等。芦柑因显症快、症状稳定被中国作为柑橘黄龙病的指示植物。用含2~3个(甚至多个)病芽的枝段嫁接可提高其传病率,潜育期4~12个月。嫁接接种后,如将指示植物重修剪,并加强肥水管理,促使新梢发生,可以大大缩短潜育期。
电镜观察
自1977~1978年间利用电镜与超薄切片技术,在柑橘黄龙病病树叶片的筛管细胞内发现病原类细菌以来,电镜观察便成为诊断柑橘黄龙病的一个重要手段。但由于柑橘病树体内病菌浓度较低、分布不均匀以及电镜制样采用的叶脉较小等因素,电镜的检出率偏低,多在60%~70%。近年来,以症状明显、老熟的叶片为材料,采用侧脉代替中脉和纵切代替横切韧皮部制样,能够有效地提高电镜的检出率。
血清学检测
以发病长春花粗提纯柑橘黄龙病病原为抗原制备的小鼠抗腹水,因效价低并伴有非特异反应,难以推广应用。尽管随后以类似方法制备的小鼠抗腹水效价有了较大提高,能够比较准确地检测发病长春花中的柑橘黄龙病病原,但是对未显症或初显症柑橘植株,以及部分具典型病状的柑橘叶片的检测并无血清学反应。也有利用国外机构提供的多克隆抗体检测柑橘黄龙病病原的报道。
杂交瘤细胞株(CF1和CF2)分泌的单克隆抗体能识别长春花和柑橘病株,但仅适用于免疫荧光检测,尚难用于酶联免疫吸附测定法(ELISA),所以单抗的应用受到很大的限制。
分子生物学检测
1991年Weisburg等首次测定了柑橘黄龙病菌的16SrDNA序列,利用DNA杂交和PCR方法检测柑橘黄龙病菌的分子生物学技术得以迅速发展。
Hung等克隆了台湾柑橘黄龙病菌一段0.24kb的脱氧核糖核酸片段,并以生物素标记制成探针,能特异地检测中国台湾、中国大陆、日本、越南、菲律宾、马来西亚、泰国、印度和沙特阿拉伯等地的柑橘黄龙病,但对南非的柑橘黄龙病则无反应。
由于PCR检测具有灵敏、快速、便捷等特点,已成为柑橘黄龙病菌检测的主流技术,主要包括常规PCR、巢式(或半巢式)PCR以及能对柑橘黄龙病菌进行定量的竞争性定量PCR和实时PCR等。常规PCR对设备和技术要求不高,一般的分子生物学实验室都可开展,应用也最为普遍。由于柑橘黄龙病菌在柑橘(特别是带菌但尚未显症)病株中含量低、分布不均匀,经常需用检测灵敏度更高的巢式(或半巢式)PCR加以检测。田亚南等首次利用竞争性定量PCR技术对柑橘黄龙病的介体及寄主进行了定量检测,表明柑橘木虱含菌量最高,长春花次之,而柑橘最少。由于实时PCR技术具有快速、特异、敏感、重复性好等优点,已取代了竞争性定量PCR,并被广泛应用。
防治方法
加强植物检疫,严禁从病区调苗,规范接穗来源,建立无病苗木繁育基地。在柑橘黄龙病流行区域,坚持“及时挖除病树、大面积严格防除柑橘木虱及栽种无病苗木”是控制病害传播流行的最有效措施。尚无有效药剂治疗感病植株,因此在冬季清园、春梢期、夏梢期、秋梢期这四个关键时期,采用农业、物理、生物及化学防治等方法严格防除柑橘木虱显得尤其重要。生产上以化学防治为主,使用的主要药剂有杀虫剂和杀细菌的铜制剂等。
参考资料
【中国科学报】黄龙病防控掀开新篇章.西南大学.2024-03-19
柑橘黄龙病病原分化及发生规律研究进展.swfrec.ifas.ufl.edu.2024-03-19
柑橘黄龙病.中国大百科全书.2024-12-28
【中国科学报】打破柑橘黄龙病“魔咒”.中国科学院.2024-03-19
如何识别柑橘黄龙病.新华网.2024-12-30