生物多樣性論文

Summer綜述生物多樣性對馬鈴薯晚疫病的控制摘要：馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉屬（Phytophthorainfestans）引起的具有毀滅性的一種馬鈴薯病害。在全球范圍內(nèi)絕大多數(shù)馬鈴薯栽培地區(qū)廣泛傳播。自然資源的合理利用和生態(tài)環(huán)境保護是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),生物多樣性的研究和保護已成為世界各國普遍關(guān)注的重大問題。農(nóng)作物病害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上重要的生物災(zāi)害,是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一,抗病品種大面積單一化種植導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)生物多樣性水平嚴重降低,因而農(nóng)業(yè)生物多樣性的過度喪失已成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)所面臨的主要難題。應(yīng)用生物多樣性能持續(xù)控制病蟲害發(fā)生、發(fā)展的理論及農(nóng)作物空間阻隔病原菌的原理對控制馬鈴薯晚疫病的發(fā)生具有明顯效果。關(guān)鍵字：馬鈴薯晚疫??；生物多樣性；控制病害正文：生物多樣性對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和生產(chǎn)力的影響不容忽視,無論是遺傳多樣性還是作物多樣性,都在直接或間接增強農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能和提高系統(tǒng)生產(chǎn)力方面具有很大的潛力。作物遺傳多樣性有效地控制了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的病蟲害,改善了土壤環(huán)境,利于碳固定以及防止農(nóng)田水土流失。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系一直以來備受關(guān)注,生態(tài)系統(tǒng)的功能多樣性并不能單純地以物種數(shù)量來衡量,而要以物種本身的功能衡量,因為功能多樣性對生態(tài)系統(tǒng)短期的資源供給和生態(tài)系統(tǒng)長期的穩(wěn)定具有非常重要的作用[1]。作物遺傳多樣性能有效減緩病害的發(fā)生和流行,已在禾谷類作物的許多病害上得到證實,

是控制作物病害的有效手段[2]。晚疫病是一種典型的流行性病害，其發(fā)病與品種抗性、天氣條件等關(guān)系密切。由于其易產(chǎn)生夾板的生理小種，抗性品種連續(xù)多年種植也會成為感病品種。晚疫病要求高濕涼爽的氣候條件。病菌孢子囊梗的形成，要求空氣相對濕度不低于85%，孢子囊形成的相對濕度在90%以上，而以飽和濕度為最適。孢子囊落在葉片上后，葉片上必須有水膜或水滴才能萌發(fā)侵入。病菌侵入后，以20-30℃時菌絲在寄在主體內(nèi)蔓延最快，潛育期最短。一般白天不超過24℃，夜間不低于10℃，天氣陰雨連綿或多霧、多露、相對濕度高，有利于晚疫病流行，反之，如干旱少雨、溫度高，病害發(fā)生輕。晚疫病是一種破壞性很強的病害，一旦發(fā)生并開始蔓延，就很難控制，因此馬鈴薯晚疫病的防治要遵循以“防”為主的原則。采取以推廣抗病品種、脫毒種薯為基礎(chǔ)，以種薯處理和化學藥劑應(yīng)急防控為重點，以健身栽培為補充的全程綜合防控技術(shù)。將馬鈴薯晚疫病為害損失率控制在10%以內(nèi)。Garrett和Mundt[3]通過實驗證實馬鈴薯品種多樣性種植能有效地控制馬鈴薯晚疫病發(fā)生和流行,并于1998年和1999年開展了馬鈴薯抗病品種和感病品種間作控制馬鈴薯晚疫病的試驗,結(jié)果表明,與馬鈴薯凈作相比,抗病和感病馬鈴薯品種間作明顯地降低了馬鈴薯葉片晚疫病的發(fā)病率,而且病程曲線下的發(fā)病面積(Area

under

the

disease

progress

curve,AUDPC)也明顯降低。同時他們還對薯塊產(chǎn)量和薯塊晚疫病發(fā)病情況進行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在抗病和感病馬鈴薯間作時抗病和感病馬鈴薯兩者的產(chǎn)量均比凈作有所增加,而且間作時感病馬鈴薯薯塊晚疫病發(fā)生明顯減輕。馬鈴薯晚疫病是限制南美安第斯山地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的主要因子,即使在使用中等抗性的馬鈴薯品種和殺菌劑情況下,該地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的損失也相當嚴重。馬鈴薯不同抗性品種間作及馬鈴薯與豆科植物的間作是南美安第斯山地區(qū)的傳統(tǒng)種植方式[4]。Garrett等[5]通過在厄瓜多爾進行3個不同基因型馬鈴薯品種多樣性布局,以評價寄主品種多樣性控制馬鈴薯晚疫病的效果,通過馬鈴薯與蠶豆間作評價作物間作控制晚疫病的效果。實驗結(jié)果表明,在馬鈴薯品種多樣性布局中結(jié)合殺菌劑的使用明顯地增強了寄主品種多樣性控制馬鈴薯晚疫病的效果,而在馬鈴薯與蠶豆間作系統(tǒng)中,馬鈴薯晚疫病的發(fā)病程度僅有少量降低。因此,作物品種(基因型)多樣性布局能夠有效減緩病害發(fā)生和提高作物產(chǎn)量,對維持農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。根據(jù)作物遺傳多樣性的研究與應(yīng)用實踐,其作物遺傳多樣性控制病害的機制可歸結(jié)如下幾個方面[6,7,8]：一是稀釋了親和小種的菌源量;二是抗性植株的屏障效應(yīng);三是誘導(dǎo)抗性的產(chǎn)生;四是微生態(tài)效應(yīng)等。植病生態(tài)系統(tǒng)由寄主、病原物及其所處的微生態(tài)環(huán)境構(gòu)成。作物抗病性、病原物致病性和環(huán)境(包括人的活動)相互作用導(dǎo)致作物病害發(fā)生。影響植物病害流行最重要的環(huán)境因素是光照、濕度和溫度。植物病害流行只有3方面因素具備時才會流行：寄主感病性較強,且大量栽培,密度較大;病原物的致病性較強,且數(shù)量較大;環(huán)境條件特別是氣象、土壤和耕作栽培條件有利于病原物的侵染、繁殖、傳播和越冬,而不利于寄主的抗病性。如為生物介體傳播的病害,則還需介體數(shù)量大或繁殖快。這些因素的強度或數(shù)量都各自在一定幅度內(nèi)變化,從而導(dǎo)致病害流行程度的改變。作物品種多樣性對病害流行的影響可從多個角度進行闡釋。從理論上來講,有必要了解病原菌如何適應(yīng)或利用周圍環(huán)境[9]以及從寄主多樣性種植中獲利[10]。病蟲害及寄主群體的變異在預(yù)測病害流行進程中具有重要作用[11]。從應(yīng)用方面來講,植物基因型混合時病害流行的闡釋能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上抗性基因的部署提供理論依據(jù)[2]。兩個重要因子決定了寄主多樣性對病害流行的長期影響,一個因子是寄主多樣性影響了病原菌進化,通過寄主多樣性降低了病原菌的選擇壓力,另一個因子是選擇壓力從時間上改變了寄主群體組成。雖然作物品種多樣性控制病害流行已經(jīng)通過大量的試驗證明是最為有效的措施之一,在其控病效果在一定程度上也受到一些因素影響。許多田間試驗表明,作物品種混栽的范圍也大,其控病效果也明顯,反之則控病效果不明顯,其原因在于混栽面積增大,增加了病原菌孢子的傳播距離,即稀釋了病原菌孢子。寄主多樣性種植控制病害效果的預(yù)測首先看寄主植物的布局范圍大小(單位面積上基因型大小)和病原菌擴散范圍。通過時空優(yōu)化作物與環(huán)境的配置,合理利用農(nóng)業(yè)生態(tài)結(jié)構(gòu),適應(yīng)最佳生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)保護作物多樣性,減少農(nóng)藥過量施用給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成破壞、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效最終目的。要有效地利用農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,增加作物產(chǎn)量和提高品質(zhì),控制病蟲害的發(fā)生和流行,就必須對多樣性種植控制病害的機制進行系統(tǒng)深入地探索研究。參考文獻：楊靜，施竹鳳，高東，劉林，朱有勇，李成云.生物多樣性控制作物病害研究進展.2012.34(11):1390-1398.Wolfe

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