高粱叶螨又名高粱红蜘蛛，俗称火蜘蛛、红砂火龙等，属真螨目（Acariforms），叶螨科（Tetranychidae）。在我国，高粱叶螨有多种，主要有截形叶螨（Tetranychus truncatesEhara）、朱砂叶螨（Tetranychus cinnabarinusBoisduval）和二斑叶螨（Tetranychus urticaeKoch）。世界温暖地区均有发生报道。我国各高粱产区都有不同程度的发生，以干旱年份发生较重。高粱叶螨以成螨、若螨先在下部叶片为害，群集于高粱叶背刺吸汁液，受害叶片出现失绿斑点，不能进行正常的光合作用。叶螨逐渐在叶片蔓延，扩展到整株叶背、叶面和茎秆，受害叶片呈红褐色或黄褐色，枯死。严重发生时，虫口密度大，布满整个植株，呈火烧状，严重影响高粱产量，甚至绝收。图3-93 高粱叶螨田间为害状（叶片红褐色干枯，密结白色丝网）图3-94 前期叶片受害状（左：正面观；中：背面观）图3-95 后期叶片受害状（左：正面观；右：背面观）高粱叶螨可为害高粱、玉米、谷子、棉花、豆类、瓜类、麻类、辣椒、茄子等多种植物。雌螨椭圆形，截形叶螨和朱砂叶螨为深红色或锈红色，二斑叶螨淡黄或黄绿色，足4对，体背侧有黑色斑纹；背毛12对，肛毛和肛侧毛各2对，无臀毛。幼螨蜕皮后为若螨，分幼螨和若螨2个时期，足4对，体形、体色与成螨相似但体小；初孵幼螨近圆形，长约0.18mm，体色透明或淡黄，取食后变淡绿色，足3对。雄螨红色或淡红色，形态特征与雌螨同，阳具弯曲背面形成端锤，其近侧凸起尖利或稍圆，远侧凸起尖利，两者长度几乎相等。卵圆球形，直径0.13mm，新产卵无色透明，后变橙色，孵化前可出现红色眼点。图3-96 高粱叶螨（若螨、成螨及卵）高粱叶螨以受精雌成螨聚集在高粱、茄子、豆类等作物的枯枝落叶内、杂草根际和土壤裂缝中越冬。翌年春天先在杂草、小麦上取食活动，5天平均气温大于7℃，越冬成螨开始产卵。卵散产在叶背中脉附近或新吐的丝网上，早春平均单个雌螨产卵量30粒，夏季100粒左右。5天平均气温高于12℃时，第一代卵开始孵化，发育至若螨或成螨时正值高粱出苗期，5月中旬至6月上旬迁往高粱田为害。高粱叶螨一般行两性生殖，也可不经交配行孤雌生殖，其后代多为雌性。最适繁殖为害温度为26～30℃。1年发生10～20代，繁殖1代需10～27天，整个生长季世代重叠。高粱叶螨的发生与气象条件及种植方式关系密切。高粱和小麦套作，或靠近果园、菜地等的高粱田常易发生。5～6月份干旱少雨，虫量迅速上升，若7～8月份干旱少雨，条件适宜，迅速蔓延至全田，严重发生为害。降雨强度大，可冲刷掉大量叶螨，降低种群密度，具有抑制作用。高粱叶螨的天敌很多，主要有小花蝽、捕食性螨类、深点食螨瓢虫、黑襟毛瓢虫、塔六点蓟马、中华草蛉、大草蛉、丽草蛉、草间小黑蛛等，对高粱叶螨具有一定的控制作用。不同高粱品种间的抗螨性存在明显差异。1.农业措施防治 清除田埂、路边和田间的杂草及枯枝落叶，耕整土地以消灭越冬虫源和早春寄主。严重发生地区，避免与大豆、蔬菜、小麦作物间作套种。推广种植高抗和抗螨品种。高温期适时灌溉，增加高粱田相对湿度，抑制叶螨繁殖。2.物理防治 利用高粱叶螨对黄色、蓝色的趋性，在叶螨迁入农田初期到盛发期，于高粱田边、行间插置诱虫板诱杀高粱叶螨。3.生物防治 利用天敌，如长毛钝绥螨、德氏钝绥螨、异绒螨、塔六点蓟马和深点食螨瓢虫等，控制螨类发生。4.化学防治 加强田间害螨监测，在点片发生阶段及时防治。药剂有：40%菊杀乳油，40%菊马乳油，20%螨卵脂可湿性粉剂，1.8%阿维菌素（虫螨克）乳油，20%三氯杀螨醇乳油，也可用波美0.1～0.3度石硫合剂。

黑松枝枯病，又名黑松枯梢病、垂枝病和软枝病，病原经鉴定为铁锈薄盘菌（Cenangium ferruginosum），属于子囊菌亚门盘菌纲柔膜菌目盘菌科薄盘菌属。病菌子实体先在树皮下埋生，成熟后破裂而出，杯状，无柄，成簇状堆在一起，直径1mm左右，外缘具短毛，初期为黄褐色，后期颜色加深呈茶褐色至黑褐色，风干后子囊盘向外卷曲，干后皱曲；子囊棍棒形，无色，内含8个子囊孢子；子囊孢子单胞无色，椭圆形，具2个油球，在子囊内单行排列；侧丝线形，无色，顶端粗，密生于子囊之间（图8为黑松枝枯病病原子实体）。图8 黑松枝枯病病原子实体由于研究人员过去对黑松枝枯病病菌在病害流行中的作用机制认识不足，往往认为该病菌在林中普遍存在，寄生性较弱。近年研究发现，林分中病菌的存在与否及其累计数量对病害的发生与流行也有重要影响。

导致棉花枯萎病的病原菌为尖孢镰刀菌萎蔫专化型 [Fusarium oxysporumSchlectend：Fr.f.sp.vasinfectum（Atk.）W.C.Snyder&.H.N.Hans.]。在相当长的一段时期内，镰刀菌的分类是很混乱的，各研究者曾把该属划分为1000种以上的种、变种和型（俞大绂，1977；张素轩，1991；Bilai等，1955；Tousson等，1975）。1935年Wollenweber等把镰刀菌归纳为16组、143种、变种和型，奠定了镰刀菌分类的基础。在其以后，Suyder等（1968）、Joffe（1974）、Gordon（1952）、Bilai（1955）等对镰刀菌分类都进行了大量的研究，并提出各自的分类概念和系统（Amstrong等，1977；Nelson等，1983）。但所有这些都是以Wollenweber Reinking的专著《镰刀菌属》（Die Fusarien，1935）为基础的。Booth（1971）根据Gordon的分类体系，以大形分生孢子形态作为鉴别镰刀菌种的主要特征，重视标准培养条件、分生孢子梗形状和分生孢子的产生方式，把分生孢子形态、大小、菌落颜色、产孢细胞和厚垣孢子有无及着生位置、生长速度以及基质特性等作为区分组、种、变种的重要依据。中国一些研究者在分离棉花枯萎镰刀菌研究中，注意到有不同类型大分生孢子，除典型的Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum（尖孢镰刀菌萎蔫专化型）外，还分离到在孢子形态、菌落色泽、培养性状和致病性方面不同于前者的菌株，对此提出质疑，认为我国棉花枯萎镰刀菌可能还有F.redolens Wr.（芬芳镰刀菌）或者F.oxysporum var.redolens（Wr.）Gordon（尖孢镰刀菌芬芳变种）。澄清我国棉花枯萎镰刀菌的种、型，查明其在分类上的归属是一项十分必要的基础工作，对指导棉花抗病育种与品种合理布局具有重要意义。为此，陈其英和孙文姬（1992）从全国15个植棉省、自治区采集棉花枯萎病株，经分离纯化，获得273个单孢菌株，并对其中13个单孢菌株进行系统研究，断定我国棉花枯萎镰刀菌是尖孢镰刀萎蔫专化型。隶属的分类体系是：半知菌亚门（Deuteromycotina）、丝孢目（Moniliales）、瘤座孢科（Tuberculariaceae），镰孢属（Fusarium Lind），美丽组（Eleganswu.），尖孢种（Oxyporumschl.）。棉花枯萎病菌为尖孢镰刀菌萎蔫专化型，其培养性状，在PDA（马铃薯葡萄糖琼脂）培养基上，菌丝为白色，若培养时间稍长培养基经常出现紫色，菌丝体透明，有分离。具有3种类型孢子，分别为大型分生孢子、小孢子和厚垣孢子（图2-1）。镜检时，重点检查有无镰刀状大型分生孢子和厚膜孢子。大型分生孢子呈镰刀形，略弯曲，两头稍尖，足孢明显，无色，大多具3个分隔，少数为2个，偶见有4～5个分隔，大小为（22～23）μm×（3～5）μm（以3个隔膜的大型分生孢子长度和宽度作标准）。小分生孢子呈卵圆形或纺锤形，无色透明，大多数为单胞，少数有一个分隔，大小为（5～6）μm×（2～3.5）μm。厚膜孢子近圆形，顶生或间生1～3个，但也有数个相连的，卵黄色，直径5～15μm，厚膜孢子是抵抗不良环境的繁殖体。图2-1 棉花枯萎病菌自Alkinson 1892年首先提出引起棉花枯萎病菌是侵染导管萎蔫镰刀菌（Fusarium vasinfectumAtk）后，认为棉花枯萎病菌的寄生性很强，寄主范围很窄。但Butler（1926）、Kulharm（1934）、Armstrong（1940）、Armstrong和Bennoett（1942）、Ebbeds等（1975），前后报道枯萎病菌的寄主多达40余种，计有大豆、烟草、花椰菜、卷心菜、辣椒、牛角椒、木豆、决明、咖啡、印度麻、黄瓜、龙爪稷、三叶胶、秋葵、番茄、苜蓿、类香蒲、狼尾草、绿豆、豌豆、豇豆、蓖麻、茄子、高粱、肿柄菊、大麦、铁荸荠、小花锦葵、大花苘麻、几内亚茴麻、毛里塔尼亚苘麻、束黄麻、酸木槿、柠檬黄木槿、洋麻、裂叶木槿、类酸浆木槿、葡萄叶木槿、尖刺黄花稔和印度蛇婆子等。许如琛等（1964）用人工接菌盆栽试验，甘薯、玉米、薄荷、黄麻、烟草、荞麦、小麦、大麦、黑麦、燕麦、大豆、豌豆、蚕豆、四季豆、胡萝卜、黄瓜、萝卜、莴苣、油菜、菠菜、青菜和婆婆纳等共47种植物因均不发病，故没有作为枯萎病菌的寄主植物。顾本康等（1979）将生长在枯萎病菌人工接菌土内的供测作物植株、采用组织捣碎稀释分离的方法，能够分离出枯萎病病原菌，将它回接到棉花上能够表现枯萎症状，再从菌落形态及孢子大小，都证明是棉花枯萎病病原菌，因此认为，玉米、牛角椒、大麦、元麦、小麦、番茄、乌豇豆、茄子、大豆、柽麻、芝麻、花生、山芋、赤豆和扁豆等作物虽然没有明显症状，而确是棉花枯萎病菌的带菌植物。棉花枯萎病菌在很多植物上只能停留于植物的根表皮，但不能深入导管系统，所以，往往出现隐症状态。因此认为，除已被证明的许多作物或杂草是棉花枯萎病菌的寄主植物外，实际上还有更多植物是棉花枯萎病菌的不表现症状的带菌体；这就是在枯萎病区推行与旱作物轮作对防治枯萎病无效的道理。李君彦等（1990）对小麦、大麦、玉米、高粱、甘薯、大豆、豌豆、红麻、向日葵、烟草、番茄、茄子、辣椒、黄瓜和笋瓜15种植物作棉花枯萎病致病或带菌的研究，其结果表明，15种作物都可带菌，只是带菌的部位有差异，将病菌在棉花上回接，只有小麦、玉米、高粱和向日葵回接不成功。植物病原菌在不同环境、营养条件和寄主植物影响等外界因素作用下，再加上自身的遗传变异，致病力不断地变化。但在长期演变过程中逐渐形成了一些比较稳定的类型，这就是在种和变种以下所区分的转化型、生理型或小种。专化型是一个群体，据不同鉴别寄主的致病反应，可以进一步化分为若干生理小种。鉴定棉花枯萎病生理小种，以及生理小种在不同地区的分布，对培育棉花抗病品种，以及优良品种在不同种植区的分布有指导意义。棉花枯萎病菌具有较强的专化性，不同地区的枯萎病菌尽管形态相似，但致病力不一定相同。Elbeles（1975）根据枯萎病菌对陆地棉、海岛棉、亚洲棉及某些作物的侵染能力的差异，划分为5个生理小种：小种1号和2号，来源于美国，严重感染陆地棉，轻度感染海岛棉，不感染亚洲棉，但小种2号尚能感染烟草及Yel-redo大豆；小种3号为来自埃及的枯萎病菌，感染海岛棉和亚洲棉，不感染陆地棉；小种4号为印度的枯萎病菌，只感染亚洲棉，不感染海岛棉和陆地棉；小种5号为苏丹的枯萎病菌，感染亚洲棉，不感染海岛棉及陆地棉。Armstrong等（1978）描述并提出了巴西的棉花枯萎病菌小种6号。至此，全世界报道的棉花枯萎病生理小种共6个。1972～1973年全国棉花枯萎病、黄萎病综合防治研究协作组收集了我国主要枯萎病区（冀、豫、晋、陕、鲁、皖、苏、浙、鄂、川等省的县）有代表性的菌株76个，在海岛棉、陆地棉和中棉3个棉种的9个鉴别寄主棉花品种上测定其致病力。结果菌株被划分为3个致病型（表2-1）：Ⅰ型侵染海岛棉、陆地棉和中棉，包括南方棉区的22个菌株，北方棉区的26个菌株；Ⅱ型侵染海岛棉和陆地棉，但不侵染中棉，包括南方棉区的17个菌株和北方棉区的16个菌株，为害陆地棉严重；Ⅲ型只侵染海岛棉，不侵染陆地棉和中棉。鉴别品种致病型Ⅰ致病型Ⅱ致病型Ⅲ海岛棉SSS陆地棉SSR中棉SRR表2-1 全国各地棉花枯萎病菌在鉴别寄主上的接菌反应陈其煐等（1985）于1982年用国际通用的一套鉴别寄主对中国各地采集的144菌系筛选出有代表性的17个菌系进行全面的研究，发现我国的棉花枯萎病菌致病力与当时国际上已报道的6个小种有区别。为此，将我国的棉花枯萎病菌分为3个小种，即3号、7号和8号，其中7号、8号小种是首次报道，并认定棉花枯萎病Ⅲ型即为国际3号小种，而Ⅰ型、Ⅱ型被定为新小种，即7号和8号。7号小种是我国的优势小种，广泛分布于国内的各主产棉区，对鉴别寄主中的海岛棉、陆地棉和亚洲棉均表现出高度侵染，不感染或轻度感染5个非棉属寄主；而8号小种则不感染或轻度感染3个棉种的7个品种，轻度感染非棉属的秋葵、金元烟和大豆，严重感染紫苜蓿和白肋烟，仅在我国湖北省的新洲县和麻城县及江苏省的南京发现；3号小种严重感染海岛棉的Coastland、Sakel和亚洲棉的Ronzi，不感染海岛棉的Ashmouni和陆地棉，不感染非棉属寄主的秋葵、金元烟、白肋烟和大豆，极轻度感染紫苜蓿（表2-2）。鉴别寄主小种及分布3新疆麦盖提和吐鲁番7全国各地8湖北麻城及江苏南京海岛棉AshmouniRSW-RCoastlandSSWSakelSSW表2-2 我国不同小种对鉴别寄主植物的侵染力（陈其煐等，1985）鉴别寄主小种及分布3新疆麦盖提和吐鲁番7全国各地8湖北麻城及江苏南京陆地棉AcalaRSWRowdenRSWStonevileRSW亚洲棉RoziSSW秋葵ClemsonspinelaesRW-RW紫苜蓿GrimmRW-RS烟草Burley5RW-RSGolddolarRRW大豆YelredoRW-RW-R表2-2 我国不同小种对鉴别寄主植物的侵染力（陈其煐等，1985）（续）-1致病性是病原、寄主和环境条件相互作用的结果。棉枯萎菌致病性变异的原因比较复杂，可能有：镰刀菌发生突变、异核现象和准性生殖而发生变异；棉花种和品种的更换，造成寄主基因型对病原菌群体遗传结构的影响而发生变异；随土壤中微生物群落变化而发生变异及棉枯萎菌靠寄主种子远距离传播，导致外来致病菌的传入或为新小种提供亲本等。为此，孙文姬等（1999）采用国际通用的鉴别寄主（简称通用寄主）包括棉属寄主海岛棉的SaKel、Coastland、Ashmouni；陆地棉的Rowden等4个；非棉属寄主紫苜蓿（Grimm）、白肋烟（Berley5）、金元烟（Gold dollar）3个，以及鉴于国际通用的鉴别寄主中的所有棉属寄主均被7号小种菌系高度感染，不能明显区分广泛分布于我国各棉区7号小种不同菌系间的致病力强弱，于是在1996～1997年试验中，增加了抗病性不同的辅助棉属鉴别寄主（简称辅助寄主），包括海岛棉的8763依（感病）、K102（抗性敏感）；陆地棉的鄂荆1号（感病）、86-1号（抗病）等4个品种，对1986～1997年在我国河北、河南、山东、山西、安徽、湖北、江苏、陕西、辽宁和新疆10个主要产棉省（自治区）采集的84个棉枯萎镰刀菌代表菌系进行了生理小种变异监测研究。结果表明：与陈其煐等（1985）报道的基本相同，仍为第3号、7号、8号3个小种，其中，7号小种占83.3%，是我国毒力强的优势小种，广泛分布于我国各大棉区；3号和8号小种分别局限于新疆吐鲁番地区和湖北新洲地区。同时，发现局部地区有些菌系出现了变异，特别是1991～1994年采集的3号小种5个菌系出现了对鉴别寄主Sakel的致病力明显减弱的变异型。分布于黄河、长江流域及新疆广大棉区，对非棉属寄主表现为“R”（发病株率为0）或“W”型（发病株率为50%以下），在棉属寄主上以“S”型（病指为20.1以上）为主。1996～1997年28个代表菌系在8个棉属寄主上测定结果，除2个菌系对Sakel致病力为“W”型（病指为20.0以下）外，其余26个菌系对Ashmoumi、SaKel、Coastland、Rowden、8763依、鄂荆1号等6个棉属寄主致病力均为“S”型；28个菌系在有一定抗性的K102寄主上，13个为“W”型，15个表现为“S”型；在抗病品种86-1寄主上，24个为“W”型，4个为“S”型。按各菌系在8个棉属鉴别寄主上平均病指划分为强、中、弱3个类群，4个菌系为强致病类型，17个菌系为中等致病类型，7个菌系为弱致病类型。1998年发现湖北新洲的1个菌系和山西太原菌系对抗病品种86-1的致病力接近“S”型。1988年分离的3号小种2个菌系和1991～1994年分离的3号小种变异型5个菌系均分布于3号小种的原发生地新疆吐鲁番地区。对非棉属寄主均为“R”或“W”型；对陆地棉Rowden均为“R”型（病指为0），对海岛棉Coastland均为“S”型。2个3号小种与5个3号小种变异型的差异表现在对Ashmouni和SaKel的致病力上，前者在Ashmouni和Sakel上分别为“R”和“S”型；后者对Ashmoum的致病力增强了，除l个为“R”型外，2个为“W”型，2个为“S”型，而对SaKel的致病力减弱了，均为“W”型。另外，1995～1998年从该地区采集的海岛棉病株上一直未分离到3号小种。1988～1995年分离的8号小种5个菌系均分布于其原发地区的湖北新洲地区，在非棉属鉴别寄主紫苜蓿和白肋烟上均表现为“S”型，4个在棉属鉴别寄主上表现为“R”或“W”型，其中，1995年分离的Ag136菌系对抗病品种86-1表现为“S”型（病指25.0）。另外，1998年从该地区采集的病株上分离出8号小种6个菌系。2007年，马存等把目前世界上已报道的棉花枯萎病菌8个小种归纳成如表2-3所示。寄主植物小种编号12345678分布地区世界各地美国埃及印度苏丹巴西中国中国亚洲棉（G.arboreumcv.Ronzi）RRSSSRSR海岛棉阿西莫尼（G.barbadebsecv.Ashmouni）SSRRSSSR海岛棉萨克耳（G.barbadebsecv.Sakel）SSSRSSSR陆地棉阿卡拉44（G.hirsutumcv.Acala44）SSRRRSSR金元烟（Nicotianatabacumcv.GoldDolar）RSRR—RRR大豆（Glycinemaxcv.Yelredo）RS——RRR羽扁豆苜蓿（Lupinusluteuscv.Weiko）SS——R表2-3 世界各国不同小种对不同寄主植物的侵染力新疆棉区棉花枯萎病生理小种，自徐怡心（1994）鉴定认为国际7号小种之后，李国英等（1998）、缪卫国等（2000）、王雪薇等（2001）、吴彩兰等（2004）和张莉等（2005）采用目前国际上通用的一套棉属鉴别寄主及当地的辅助鉴别寄主对从不同产棉县（市、团场）采集的枯萎病菌株样本鉴定后认为，目前，7号生理小种仍为新疆棉花枯萎病菌优势生理小种，主要分布在新疆南疆（和田、喀什、阿克苏）、北疆（石河子、昌吉、乌苏）、东疆（吐鲁番）主要棉区。从各供试菌系对9个品种的发病始期及发病程度看，新疆棉花枯萎病菌菌系强致病型主要分布在南、北疆主要棉区，部分菌系属中等致病型，枯萎病菌为害时期较早，棉株出苗后10～12天，造成棉苗子叶青枯萎蔫或叶脉黄化网纹；新疆棉花枯萎病菌菌系弱致病型主要分布在东疆棉区，枯萎病菌为害时期均较晚，较南、北疆棉区发病始期晚5～7天，即棉花出苗后15～20天才出现子叶青枯萎蔫或叶脉黄化网纹症状。营养体亲和性（Vegetative Compatibility，简称VC）是指缺乏有性生殖真菌，通过不同菌系间的菌丝融合交流物质，进而形成异核体的能力，其实质就是异核体亲和性，会导致病原菌形态和致病性的变异。由若干具有营养体亲和性的菌系构成的群，称为营养体亲和群（Vegetative Compatibility Group，简称VCG）。做致病性测定存在着费时、费力、结果易受外界因素影响及不能反映不同菌株间的遗传关系等公认的问题（Hart等，1981；Kraft等，1978；Pound等，1953），所以，有必要探索和寻找鉴别小种更为简便有效的途径。Puhalla（19850）首先确立的用不能还原硝酸盐作唯一氮源生长的突变体（nit突变体）作营养体亲和性试验的方法，为此提供了一条有效的途径。此法通过观察不同菌株的nit突变体之间能否互补而形成异核体把它们分成不同的营养体亲和群。根据他的理论，亲和与否反映出不同菌株在遗传进化过程中的亲缘性远近，国内外不少报道都认为营养体亲和性是鉴别镰刀菌不同专化型及小种间菌株的有效方法。1985年Puhalla首次将VCG技术应用到尖孢镰刀菌专化型的研究，结果认为专化型与VCG之间有一定的对应关系，即同一VCG的菌系属于同一专化型，而不同专化型的菌系属于不同VCG。随后，大量的不同专化型的菌系证明了Puhalla的观点（Ploetz，1990）。鲍建荣等（1992）对尖孢镰刀菌的6个专化型的20个菌系进行了营养体亲和性研究，结果显示，不同专化型菌系的nit株之间无互补反应，而同一专化型的不同菌系上分离的nit株之间可产生亲和反应，也证明了nit突变株的营养体亲和群与菌系的专化型有相关性。在棉花专化型内，研究证明，生理小种与VCG有一定的相关性，来自同一生理小种的菌系，甚至是不同地理来源的菌系，都可划为同一VCG。Katan等（1988）测定来自以色列全国不同地区的同为3号生理小种的12株棉花枯萎病菌菌系，结果均属于同一VCG。丁之金等（1992）采用不能还原利用硝酸盐作唯一氮源生长的突变体（nit突变体），对中国棉枯萎镰刀菌的3号、7号、8号小种的61个菌株做了营养体亲和性研究。结果表明，第3号小种7个菌株和第7号小种42个菌株各属一个不同的营养体亲和群，第8号小种的8个菌株则属6个不同亲和群，不同小种的菌株间没有亲和性。营养体亲和性试验结果与致病性测定结果吻合，能从遗传学角度区分棉枯萎菌不同小种，用它作为鉴定手段，结果更能反映出不同菌系间的本质联系，并可克服致病力测定工作中费时、费力及结果不稳定等缺点。王克荣等（1996）利用氯酸钾毒性，诱变棉花枯萎病菌产生硝酸盐利用缺陷型突变体（nit）。通过对nit突变体在亚硝酸盐和次黄嘌呤为唯一N源的MM营养基上的生长鉴定，获得了4种生理表现型的nit突变体。在485个nit突变体中，nit A为357个（73.6%），nit B 59个（12.3%），nit C 65个（13.4%），nit D 4个（0.8%）。4种类型的突变体产生的频率差别很大，nit A类型最易产生，nit D突变类型则很难得到。Nit A类型的突变体也很容易回变成野生型。不同菌株产生突变类型的比例也有差异。菌株258产生的11个突变体均为nit A型，而菌株262产生的8个突变体都是nit B型，菌株207和328则产生4种生理表现型的突变体。产生nit突变体的107个菌株经互补类型配对测定的结果见表2-4。由此看出，我国的棉花枯萎病菌中，以VCG1为优势群体，分布广泛。有8个菌株分属另外3个VCGS，这些群体是否属于尖孢镰孢萎蔫转化型（Fusarium oxysporumf.sp.vasinfectum），可能需要进行分子遗传学比较才能明确。营养体亲和群（VCG）菌株数菌株来源营养体亲和群（VCG）菌株数菌株来源VCG15江苏丹徒VCG26江苏丹徒（303，315，316，319，328，329）江苏江浦江苏启东江苏淮海农场VCG31江苏丹徒（234）新疆四川浙江VCG41江苏南京（402）江西表2-4 棉花枯萎病菌的营养体亲和群及其来源除了属于4个VCGs的103个菌株，另有4个菌株（菌株号219，226，227，302）只产生一种表观型的突变体（nit A），这些突变体与其他菌株的互补型突变体配对不能形成亲和性反应。这些实验结果表明，我国的部分地区，包括新疆、四川、浙江、江西和江苏的棉花枯萎病菌多属于同一个营养体亲和群。在表现症状的棉花上部茎叶中也分离到其他营养体亲和群的菌株，这些菌株经测定，对陆地棉的棉花品种具有寄生能力和一定的致病力。王雪薇等（1996）报道，新疆棉花枯萎病株或病田土中分离得到的尖孢镰刀菌具有明显的营养体亲和性。将分离自新疆5个不同地点的棉病株或棉田土的7个菌株经单孢分离得到18个单孢株，经鉴定均为尖孢镰孢。7个菌株的18个单孢株分别在KPS培养基上诱得数量不等的nit突变体，将它们分别与两个采自老病区莎车的棉枯萎病菌株进行营养体配对试验，结果显示，7个菌株分别归属2个营养体亲和群（VCGs），其中，与莎车菌株明显亲和，属V1的6个菌株与莎车菌株应同属于尖孢镰孢萎蔫专化型。研究结果还表明，不同菌株产生的亲和带的形态特征不同，如MK菌株的各nit突变株间产生的亲和带均表现为水平扩展，迅速呈纺锤形，但气生菌丝不发达，亲和带仅表现为菌丝层比突变体菌丝层厚，随着亲和带的发展可在两突变株间连成片，暂称扩展型亲和带；而MK7-1菌株的各nit突变株间产生气生菌丝茂密，且扩展宽度均匀的线形亲和带，亲和带朝更浓密方向发展，仅加宽，但不易成片，暂称线型亲和带。所有亲和菌株（或单孢株）与MK形成的亲和带均属扩展型亲和带，而与MK7-1形成的均属线型亲和带。依据不能利用硝酸盐的突变体（nit）间营养体亲和性划分出的棉花枯萎病菌营养体亲和群（VCGs）与其生理小种间高度相关，即不同生理小种间营养体不亲和，而同一生理小种归属于一个或少数几个VCGs。张莉等（1998）从新疆各植棉区采集棉花枯萎病病株，经分离纯化获49个单孢菌株。经营养体亲和性测定结果表明，供测49个菌株分为4个亲和群，其中，VCG1包括46个菌株，占供测菌株的93.9%，均与标准菌株中的7号小种Ag84亲和，另外3个（吐-2、昌-4、石-2）分属不同的亲和群，它们与标准菌株中的7号、8号和3号小种的Ag84、Ag16、Ag2菌株的突变体均不亲和。20世纪90年代后期以来，随着新疆植棉面积的不断扩大及从各地大量调运棉种，其病原种群是否有所变化，不少植棉单位存在一定疑问。为此，张莉等（2005）采用营养体亲和性技术，对新疆棉花枯萎病菌的生理小种类型及其病原种群进行了变异监测研究。结果表明，28个供试菌系高度侵染海岛棉、陆地棉及K102（辅助鉴别寄主），属典型的7号生理小种，其余12个菌系在鉴别寄主上的反应与7号生理小种略有差异；供试菌系属于一个营养亲合群，且与7号生理小种的标准菌系相亲和，与3号、8号小种的标准菌系不相亲和；新疆棉花枯萎病菌依旧以7号生理小种为主。与以往的研究结果相比，新疆棉花枯萎病菌的群体组成基本没有发生变化。此外，王雪薇等（2000）的研究结果也表明，52个待测菌株与7号小种的4个标准菌株间存在着不同程度的营养体亲和性，而与3号小种和8号小种的标准菌株均不亲和。因此，它们属于7号小种营养体亲和群—VCG701。在棉花枯萎病菌的生理小种及其遗传进化关系的研究中，通过突变体的诱发而进行的营养体亲和群判别方法是行之有效的重要研究方法之一，但在突变体的诱发与鉴定上存在较大的难度，方法不一，试验的稳定性较差。为此，白剑宇等（2007）对棉花枯萎病菌突变体的诱发与鉴定做进一步的方法验证与技术探讨。从32个供试棉花枯萎病菌菌株中共诱得288个nit突变体，根据其在不同氮源培养基上的生长划分出4种突变体类型：nit 1、nit 3、nit M和nit 8。对各菌株的突变体诱发与鉴定结果表明诱得突变体的难易程度主要因菌株的不同有很大差异，有些菌株（FKLMYN-23，FKTN-11，FSYN-Z6）很容易诱得各类型突变体，有些菌株不易诱得某种突变体类型，有个别菌株（FMYN-02，FYL2N-07）在KClO3含量10～60g/ml的各浓度梯度中都未能诱发出任何突变体。不同KClO3浓度梯度的KPS培养基上的突变体诱发情况比较表明，在KClO3浓度为25g/ml时诱得突变体的比例最高，约76%的菌株在此浓度下诱得突变体。85.0%的供试菌株上诱发到的突变体类型不全，只有15.0%的菌株能诱发到4种类型的突变体。在诱得的288个突变体中，各突变体类型所占比率高低依次为nit 1＞nit 3＞nit 8＞nit M。在这4种突变体中，nit 1型突变体的诱得比例最高（76.7%），且在绝大多数菌株（93.7%）中易诱得，此结果与王雪薇等（1996）和李国英等（1998）的报道基本一致。但nit M型突变体较难诱发到，供试的32个菌株中，只有13个菌株诱发到了nit M突变体，其比率为40.0%，在所有诱发到的288个突变体中，nit M所占比例仅为4.9%，该结果与王雪薇等（1996）和李国英等（1998）的报道有所差异。这些结果对建立稳定和准确的实验方法体系，为进一步查明棉花枯萎病菌的营养体亲和群分化情况，营养体亲和群与生理小种的对应关系，生理小种的种类及其分布，病原菌的分化，遗传进化关系提供了有科学价值的依据。异核现象是半知菌普遍具有的特性，也是病原菌变异的主要原因。史大刚等（1991）结合新疆吐鲁番地区，原只发现枯萎菌生理Ⅲ型，后又发现了生理Ⅱ型的现象，研究了异核现象与枯萎菌变异的关系认为，异核现象是导致生理Ⅲ型菌系致病力增强产生生理Ⅱ型的重要因素。棉花枯萎病菌在遗传上都是十分复杂的种群，遗传的多变性可以由多种因子引起，例如，转座因子、染色体突变、基因漂移、准性生殖等。这种种群上遗传多变性决定了必须依靠更为客观的研究方法来研究它。VCG是依靠真菌自身遗传特征来划分的，不仅能反映菌系之间的遗传相似性，而且有助于真菌繁殖方式及其群体遗传结构的分析。但目前，棉花枯萎病菌营养体亲和性研究菌系来源十分有限，而且棉花枯萎病菌主要集中在专化型内，这样不能更为确切地了解种群的发育与变异。因此，今后应进一步扩大棉花枯萎病菌的研究种群，并结合更多的研究技术，包括分子技术，对日益复杂化的棉花枯萎病菌的种群进行更深入的研究。生物体内的同工酶是基因与生物外部形态性状的连接物，同工酶酶谱是生物内部生物化学特性的反映，许多学者认为，病菌不同的致病类型与酯酶同工酶有较密切的关系。吕金殿等（1982）用聚丙烯酰胺凝胶电泳对42个采自我国各省（自治区）的棉花枯萎病菌的酯酶同工酶进行了比较研究，根据主酶带的情况可将42个菌系分为3个类型，分别为类型Ⅰ，包括4条主酶带，含有31个菌系，来自13个省（直辖市）；类型Ⅱ，包括3条主酶带，含有6个菌系，来自6个省；类型Ⅲ，包括2条主酶带，含有1个菌系，来自新疆。张莉等（2000）用聚丙烯酰胺凝胶电泳测定新疆棉花枯萎病菌酯酶同工酶，同时结合以往研究分析其酶谱类型与生理小种的关系。结果表明：（1）新疆棉花枯萎病菌有4种酶谱类型，供试的30个菌株中有25个菌株的酶谱属于类型Ⅰ据以往研究，这25个菌株中，有24个菌株属于7号生理小种，它们与标准的7号生理小种的酯酶同工酶酶谱基本一致。这说明，可利用酯酶同工酶作为研究棉花枯萎病菌致病力分化的一种辅助方法。同时，从生化的方面再次证明7号生理小种是新疆棉花枯萎病菌的优势小种。（2）主酶带的多少与致病力的强弱成正相关类型Ⅰ中的菌株有5条主酶带，次酶带也最多，在供试菌株中属致病力最强的类型；类型Ⅱ中的菌株有2条主酶带，次酶带较少，属供试菌株中致病力较弱的类型。（3）试验证明，酶谱类型与生理小种的类型并不完全一致如塔2菌株的酶谱类型属于类型Ⅳ，它与本次试验提供的3个标准菌株酶谱均不相似，但在利用鉴别寄主的鉴定中属7号小种；还有石-15菌株酶谱类型与标准3号小种相一致，但其小种也属于7号。这些现象有待进一步研究。曹君等（2005）通过聚丙烯酰胺凝胶电泳测定了各供试枯萎病菌酯酶同工酶，并结合同工酶谱的聚类分析研究其酶谱类型与菌株致病力及生理分化的关系。结果表明，在棉花枯萎病菌中酯酶含量较高，电泳酶谱稳定，重复性好。14个供试菌株与标准菌株J-1的枯萎病菌酯酶酶谱基本一致，既反映了棉花枯萎病菌在专化型水平上的遗传一致性，又能在专化型下区分出不同的致病类型。根据酯酶酶谱和聚类分析结果（图2-2）将供试菌株分为4种类型。类型Ⅰ的菌株有5条主酶带，次酶带也最多，在供试菌株中属致病力强的类型；类型Ⅱ中的菌株的致病力属于中等水平，类型Ⅲ、类型Ⅳ的菌株分别有3条、2条主酶带，次酶带较少，属供试菌株中致病力较弱的类型，表明主酶带的多少与致病力的强弱有关。因此，酯酶同工酶酶谱类型和致病类型有较密切的相关性，利用酯酶同工酶分析能够准确且快速地鉴别出棉花枯萎病菌的不同致病类型，克服了传统棉花枯萎病菌致病性鉴定方法的一些弊端，且该方法简单、方便、准确，重复性好，可以成为鉴定棉花枯萎病菌不同致病类型的重要方法之一。图2-2 同工酶酶谱聚类分析树状图棉花枯萎病菌各生理小种间，不论是酯酶同工酶、过氧化物同工酶，还是可溶性蛋白质，经电泳后或多或少都可出现特征性条带，差异比较明显，易于区分。吴彩兰等（2004）对棉花枯萎病菌的3号、8号和7号3个生理小种的标准菌株和新疆所采31个供试菌株采用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行了酯酶同工酶谱、过氧化物同工酶谱和可溶性蛋白质谱分析。结果表明：①菌体酯酶同工酶电泳：所有供试菌株的酯酶同工酶酶谱多态性丰富，谱带数目一般为3～8条，清晰可辨。棉花枯萎病菌不同生理小种的酯酶同工酶谱存在明显差异，3号生理小种有6条谱带，8号生理小种有3条谱带，7号生理小种有8条谱带，其中，Rf值为0.1和0.35的两条带为7号生理小种的特征性条带。供试菌株谱带数为4～8条，其谱带虽具有多型性，但都与7号生理小种标准菌株的特征性条带中的一条或两条一致。31个供试菌株经可溶性蛋白质谱分析，它们与7号生理小种的标准菌株的特征性条带中的一条或两条一致，说明新疆棉花枯萎病菌仍以7号生理小种为主要的优势小种，这与多次用鉴别寄主法测定的结果一致。在同工酶电泳实验中，过氧化物同工酶因其为单位结构，故谱带少，多态性差，有的菌株谱带不清；酯酶同工酶谱和可溶性蛋白质谱不仅谱带数目多，而且具有清晰易辨的特点，效果好，在实验中拟优先选用。②过氧化物同工酶电泳：所有供试菌株的过氧化物同工酶谱带数目为1～4条，多态性差，且有的菌株谱带不清。但不同生理小种间仍存在差异，其中，Rf值为0.42和0.56，为3号生理小种的特征性条带，Rf值为0.52为8号小种的特征性带，Rf值为0.4为7号小种的特征性条带。31个供试菌株谱带数都少，但它们基本都与7号小种的特征性条带一致。③可溶性蛋白质谱。棉花枯萎病菌不同生理小种的可溶性蛋白质谱存在明显的差异，3号和7号生理小种均有6条谱带，8号生理小种标准菌株只有4条谱带。谱带Rf=0.1、Rf=0.3和Rf=0.52为该3个生理小种所共有，8号生理小种Rf=0.4的谱带又与7号生理小种所共有，即8号生理小种的4条谱带均与7号生理小种共有；谱带Rf=0.2、Rf=0.38和Rf=0.45是3号生理小种所独有的特征性带；谱带Rf=0.08和Rf=0.42是7号生理小种所独有的特征性带。31个供试菌株可溶性蛋白质谱虽有差异，但差异不大；它们绝大部分谱带都具有7号生理小种的特征性谱带1条或2条，而不具有其他小种的特征性带。吴彩兰等（2004）采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法，对2002～2003年，从新疆各主要植棉区采集到的31个棉花枯萎病菌菌株及3号、7号和8号生理小种的标准菌株进行了可溶性蛋白质谱分析。结果表明，棉花枯萎病菌不同生理小种的谱带存在明显差异，易于区分，并且3号和7号标准菌株都有自己的特征性谱带；同一生理小种不同菌株谱带的一致性较高，差异不大，供试菌株与7号生理小种的特征性谱带中的1条或2条一致。从电泳图谱聚类分析可将其分为3类：3号和8号标准菌株各为1类，供测大部分菌株的电泳图谱与7号生理小种标准菌株的相似性水平高，亲缘关系近，与3号生理小种的相似性水平低，亲缘关系最远（图2-3）。这与鉴别寄主法进行生理小种测定的结果基本一致，说明采用可溶性蛋白凝胶电泳对棉花枯萎病菌生理小种的鉴定具有重要的参考价值，可作为常规鉴别寄主法和营养体亲和群鉴定法的一种重要辅助手段。图2-3 棉花枯萎病菌供试菌株电泳图谱聚类分析树状图由于传统的生理小种划分主要以病菌对特定寄主的致病力强弱作为依据，病菌自身的变异及环境因子的复杂变化也可造成致病力变异，仅依靠传统的形态学和致病力差异来划分病菌生理小种已难以得出令人信服的结论。因此，需要借助于诸如遗传学、生物化学、分子生物学的手段加以验证，如血清学、营养体亲和性、凝胶电泳以及近年来发展迅速的RFLP及RAPD等技术，已逐步应用于病原菌的鉴定。而采用分子生物学手段，可将致病力在分类中的作用从遗传学的角度加以重新评价。随着分子生物学技术的发展，利用分子特征进行真菌分类鉴定已逐步被人们所采纳。在对病菌遗传背景了解甚少的情况下，采用随机引物扩增多态性DNA分子标记对尖孢镰刀菌专化型以下的小种进行多态性分析是行之有效的。RAPD（Random Amplified Podymorphic DNA）技术是20世纪90年代由William等在PCR基础上创立起来的一种利用随机引物扩增DNA的分子标记方法。该技术一出现，就以其快速而便于检测大量样品，所需DNA量少、不需要生物的特殊基因文库作探针以及操作安全、所需费用较低等突出优点，迅速应用于生物学研究的各个领域。冯洁等（1999）对来自中国11个省（自治区）的棉花枯萎病菌不同生理小种菌株的基因组DNA进行随机扩增，筛选出10个扩增多态性好且稳定的随机引物，不同引物的条带数为9～19条，扩增片段的DNA分子量为300～3000bp，10个引物扩增得到的140个DNA条带中，有123个多态性条带，占总条带的87.8%。根据供试菌株RAPD-PCR扩增条带的有无，以1.0记数，统计稳定、清晰出现的条带，采用Statistics统计软件对数据进行类平均法系统聚类分析，建立树状图（图2-4）。以连锁距离为5.0划分时，供试的29个菌株可划分为6个RAPD组。Ⅰ组为所有的3号小种菌株（1～5）及国外3号小种对照（29）；Ⅱ组为所有的7号小种共16个菌株（11～26）；Ⅲ组为8号小种的3个菌株（6～8）；Ⅳ组为8号小种的另外2个菌株（9、10）；V、Ⅵ组分别为国外的1号小种（27）及6号小种（28），它们各独自为一类。通过亲缘关系树状图可以看出，我国的3号小种与国外的3号小种对照亲缘关系十分密切，同属于一个RAPD组Ⅰ，这个RAPD组与其他5个组的菌株在亲缘关系上相距较远，独为一类；我国特有的7号小种自成一类；而我国的8号小种遗传背景较为复杂，分属于2个不同的RAPD组，其中，归为第Ⅳ的菌株（9、10）与7号小种的亲缘关系较近，归为第Ⅲ组的菌株（6～8）与7号小种的亲缘关系较远。国外的1号、6号小种（27、28）与我国的7号、8号小种在亲缘关系上相距较远。从亲缘关系树状图中还可以看出，我国的3号、7号小种都分别属于两个独立的RAPD组，8号小种分属于两个不同的RAPD组，这与传统的以致病力差异为依据的鉴别寄主划分生理小种的结果基本一致。从分子水平上证实了中国生理小种划分的正确性，并证明中国除3号小种与国外相同外，7号、8号小种是不同于国外其他小种的独立小种。8号小种在我国的分布只局限在湖北新洲和南京江浦，是遗传背景最为复杂的一个小种，今后在这一群体中可能会划分出新的小种。图2-4 供试棉花枯萎病菌菌株的RAPD聚类分析树状图新疆是我国最大的棉花生产基地，但植棉面积迅速扩大、连作年限延长、引种频繁，导致棉花枯萎病迅速扩展，为害严重。为了有效控制棉花枯萎病菌，有必要对新疆不同植棉区枯萎病菌的生理小种及遗传多样性进行分析，为新疆棉花抗病育种、植物检疫及病害防治提供科学依据。王雪薇等（2001）和田新莉等（2002）利用RAPD技术比较新疆棉花枯萎病菌不同菌株间在分子水平上的共性与差异。RAPD分析结果显示出这37个供试菌株与7号小种各对照菌株间基因组DNA的指纹图谱高度相似，属同一遗传相似组，而与3号和8号小种的对照菌株间遗传差异较大，亲缘关系较远，即7号生理小种是组成目前新疆棉花枯萎病菌群体的优势小种。仅发现一株可能属于3号小种的菌株，未发现属于8号小种的菌株。此外，从分子水平上证明新疆棉花枯萎病菌存在明显的遗传分化，即使在7号小种内也存在遗传上的差异，从而导致致病性强弱的不同。冯洁等（2000）采用10个随机引物对我国3个棉花枯萎病小种的26个菌株PCR扩增结果表明，不同小种在扩增的DNA条带之间差异明显，并分别筛选到了3号、2号和8号小种的特征带。3号小种特征条带2以OPF-10为引物扩增，3号小种的5个菌株（编号l～5）均在分子量为513bp处出现OPF-10513特征条带，而其他小种菌株均未扩增出此带。7号小种特征条带以OPF-08为引物，所有的7号小种菌株（编号11～26）均扩增出了分子量为371bp的特征条带OPF-08371。8号小种特征条带以OPF-12为引物，供试的5个8号小种菌株均在703bp处扩增出了特征条带OPF-12703。采用ABI 377全自动测序位，以T7方向进行序列测定，3个插入片段均可一次通读全部序列，3号小种的特异性探针OPF-10511含有513个碱基，内含5个内切酶位点（Hind Ⅲ、BamH Ⅰ、Xba Ⅰ、BstⅪ、EeorⅤ），G+C含量为45.4%；7号小种特异性探针OPP-08371含有371个碱基，内含7个内切酶位点（Ecor V、Bsp 106、Nci I、Dra Ⅱ、Xho I、Sac I、Ecor V），G+C含量为43.4%；8号小种特异性探针OPF-12703含有703个碱基，内含7个内切酶位点（Kpn Ⅰ、Bsp 106、Hind Ⅲ、Aat Ⅱ、Ecor V、Bsp106、Kpn Ⅰ），G+C含量为42.1%。利用随机引物对棉花枯萎病菌不同生理小种的菌株进行PCR扩增，获得了大量的RAPD标记，并分别筛选到可将不同小种扩增出不同特征带的引物，为以致病力差异为基础的鉴别寄主划分生理小种的传统方法提供了分子水平的证据，说明我国棉花枯萎菌不同生理小种间在分子水平上存在较大差异，并且这种差异导致了病菌致病力的不同，不同小种之间特征性条带的存在也正是基因序列改变的真实体现。在棉花枯萎病菌小种间寻找到特异性DNA扩增片段，目前在国内外尚属首例。AFLP（Amplified Fragmentlength Polymorphism）分子标记技术是在基因序列未知的情况下，利用少数几对引物对相关物种基因组多态性进行有效检测。AFLP、RAPD及RFLP 3种分子标记多态性的检出效率的大小顺序依次为：AFLP>RAPD>RFLP。由于AFLP综合了RAPD和RFLP的技术优点，因而在植物病原真菌的遗传多样性分析、构建遗传图谱、标定基因、辅助育种的研究中得到了广泛应用。王兰等（2008）应用AFLP分子标记技术，选用9对EcorⅠ和MseⅠ引物组合，对新疆南疆地区不同团场的枯萎病菌12个菌系进行AFLP扩增，结果显示，每对引物均扩增出多态性的位点，说明供试菌系之间在DNA分子水平上存在丰富的遗传变异。9对引物共产生条带总数263条，其中，多态性条带205条，占总数的77.9%。参照琼脂糖凝胶电泳图谱，利用DPS数据处理软件中类平均法聚类分析，建立树状图谱（图2-5）。由图2-5可知，供试的12个菌系在0.52的水平上可分为4类，第Ⅰ类包括6个菌系，分别为F05、F06、F07、F011、F016和F043；第Ⅱ类为3个菌系，分别为F01、F012和F015；第Ⅲ类为2个菌系，分别为F09、F013；第Ⅳ类为1个菌系F03。（......）而与其同属于相同生态环境条件的菌系却属于另一个AFLP组。这说明同一生态环境下的棉花枯萎病菌株在遗传上可能不一致。图2-5 12个不同菌株AFLP聚类的树状图张莉等（2009）研究结果显示，新疆棉花枯萎病菌的AFLP多态性较高，这充分反映了枯萎病菌7号生理小种的群体内存在着一定的遗传多样性。出现这种情况的原因可能有两个：一是棉花枯萎病主要靠种子带菌传播，新疆大量从内地调运棉花种子，外来的棉花枯萎病菌传入新疆，这也暗示着新疆棉花枯萎病菌最初可能不是共同的来源；二是随着抗病品种的应用以及气候条件的变化，当地菌株发生突变，形成了适应新品种和当地自然条件的新菌株。研究的结果还表明，新疆棉花枯萎病菌AFLP多态性与菌株的地理来源有一定的相关性，但基于AFLP标记划分的AFLP类群与基于寄主病指划分的致病力类群间关系不一致。出现这种结果的原因可能有：①所用引物数目相对较少，揭示的可用于区分菌株的多态性不丰富；②所用菌株材料均仅根据致病力的不同而选定，忽视其他遗传差异的存在，加之选用菌株数目较多，干扰了分析结果；③AFLP分子标记所揭示的遗传变异反映了整个基因组水平的变异，而生理小种、致病性等表型变异仅反映一个或几个基因的变异程度。AFLP技术包含多个实验环节，要想获得理想的实验结果，需要对每个实验环节进行优化。在DNA酶切、连接试验过程中，需要制备高质量的DNA：一方面，DNA的纯度影响着酶切的效果；另一方面，DNA的完整性影响着实验结果的稳定性和重复性。单纯固体或液体培养基中含有糖和琼脂等营养物质，培养过程中使棉花枯萎病菌细胞中富含多糖、蛋白质等杂质，不利于DNA的纯化。限制性内切酶的选择对AFLP分析的准确度具有关键性作用，一般采用双酶切，其组合由1个高频内切酶和1个低频内切酶组成。目前国内外大多采用EcoRⅠ/MseⅠ和PstⅠ酶切组合，但Gomez等利用HaeⅢ/PstⅠ酶切组合和EcoR I/Mse I酶切组合对黑莓锈病病菌（Phragmidium violaceum）进行遗传多样性研究，结果显示HaeⅢ/PstⅠ酶切组合的AFLP分析虽然获得的扩增条带较少，但多态性位点较多，更利于条带的统计分析。王晓光等（2011）采用玻璃纸PDA培养基来收集棉花枯萎病菌菌丝体，采用改良CTAB法提取、纯化棉花枯萎病菌基因组DNA，最终得到了纯度高、适合AFLP分析的基因组DNA，而后利用HaeⅢ/PstⅠ酶切组合对棉花枯萎病菌进行了AFLP分析，结果显示，利用3对引物组合共获得301条带，其中，多态性条带164条，表明利用该酶切组合对棉花枯萎病菌进行AFLP分析能够得到较为丰富的多态性条带，能够用于棉花枯萎病菌遗传多态性的分析。通过对酶切时间、预扩增模板浓度、选择性扩增模板浓度进行梯度优化试验，建立了适合棉花枯萎病菌的AFLP分析体系，即酶切反应：250ng DNA经HaeⅢ/PstⅠ 37℃酶切2h后，加入1μl PstⅠ再进行酶切2h；连接反应：酶切产物25℃连接过夜（≥16h）；PCR反应中，以连接产物稀释10倍（P10）作为预扩增模板，预扩增产物稀释50倍（P10S50）作为选择性扩增模板。利用优化的AFLP反应体系对棉花枯萎病菌标准菌株进行分析，发现能够完全区分3号、7号和8号生理小种，证明了其有效性，可从整个基因组水平反映不同棉花枯萎病菌生理小种之间的遗传差异。对20个棉花枯萎病菌代表菌株进行AFLP分析，聚类分析结果表明，它们均与7号生理小种具有较高的遗传相似性，印证了7号生理小种是我国棉花枯萎病菌的优势小种，但同一生理小种内不同供试菌株之间也存在一定的差异性。棉花枯萎病菌的生长及其产孢量是病原菌生命活动和自身遗传的反应，同时也受到温度、pH值、碳源和氮源等因素的影响。李生才等（1998）认为，病菌生长温度范围为10～33℃，最适温度为27～30℃。曹君等（2005）研究结果表明（图2-6），供试棉花枯萎病菌菌株在10～35℃下均能生长，最适温度为25℃。棉花枯萎病菌生长温度因菌株不同而有差异已经得到证实。Raillo（1958）指出，尖孢镰刀菌生长适宜温度15～25℃，最高温度为35℃；陈其煐等（1992）报道，棉花枯萎病菌最适生长温度为25℃，最高温度大多为35℃，但有2个菌株能在37℃下生长；缪卫国等（2000）的研究结果与陈其煐等（1992）报道相似，但同时发现新疆吐鲁番棉枯萎病菌菌株HAI-17较耐高温，能在40℃下生长。不同研究结果所显示的棉花枯萎病菌生长温度的差异可能主要与供试菌株个体差异性有关，后者又与遗传和环境等因子有关。李生才等（1998）报道，棉花枯萎病菌在pH值2.5～7.0均可生长，pH值3.5～5.3为最适。曹君等（2008）研究结果指出（图2-7），棉花枯萎病菌在pH值4～10范围的PDA培养基上均能生长，最适pH值6～7。pH值6与pH值7差异不大，生长量几乎是其他各处理的2倍。这种不同研究结果的差异可能主要与供试菌株个体差异性有关，后者又与遗传和环境等因素有关。图2-6 不同温度对棉花枯萎病菌菌丝生长的影响图2-7 不同pH值对棉花枯萎病菌菌丝生长的影响在供试的4种碳源中，供试菌株在以蔗糖、乳糖、可溶性淀粉为碳源的培养基上菌丝生长较快，3种碳源之间在0.05水平上无明显差异。在以甘油为碳源的培养基上生长相对较慢，无碳源（对照）的生长与可溶性淀粉相似，但其菌丝不产生色素，而且气生菌丝稀疏、贴附生长。液体培养的菌丝干重与平板培养的菌丝干重之间有一定的变化：蔗糖作为碳源时，菌丝在平板上生长最快，但菌丝干重略低于可溶性淀粉；甘油作为碳源时菌丝在平板上生长略低于乳糖，而液体培养时却略好于乳糖。平板培养与液体培养之间有一定的联系，但结果不一定完全相同。蔗糖作为碳源时产孢量最大，可溶性淀粉其次，乳糖和甘油较差，清水（对照）最差（表2-5）。因此，做产孢实验时宜用蔗糖作为碳源。碳源生长速率（mm/天）菌丝干重（g）产孢量（个/ml）CK（清水）—0.0732.80×106蔗糖12.611.94845.93×107可溶性淀粉12.362.21854.76×107乳糖12.080.29211.20×108甘油11.210.33512.50×107表2-5 碳源对棉花枯萎病菌生长、产孢的影响（曹君等，2008）在供试的5种氮源中，供试菌株在以脲、硝酸钠为氮源的培养基上菌丝生长较快，两氮源在0.01水平上无明显差异。硝酸铵其次，在0.05水平上与前两种氮源以及磷酸氢二铵、硫酸铵差异明显。磷酸氢二铵、硫酸铵两氮源对菌丝生长影响较小。在供试氮源中，对菌丝干重而言，硝酸铵最好，磷酸氢二铵其次，脲、硝酸钠菌丝干重的差异不明显，硫酸铵较差，无氮处理（CK）的菌丝干重很少，说明氮是该菌生长的必需元素，对该菌的生长必不可少。对于产孢量而言，在供试氮源中以硝酸铵最好，脲、硝酸钠、磷酸氢二铵以及无氮对照其次，硫酸铵的产孢量较少（表2-6）。碳源生长速率（mm/天）菌丝干重（g）产孢量（个/ml）CK（无氮）—0.06483.21×107脲12.560.20624.28×107硝酸钠12.500.20683.32×107硝酸铵10.670.27301.40×108磷酸氢二铵5.610.22782.24×107硫酸铵3.200.17373.80×106表2-6 氮源对棉花枯萎病菌生长、产孢的影响（曹君等，2008）

双斑长跗萤叶甲（Monolepta hieroglyphicaMotschulsky），又名双斑萤叶甲、双圈萤叶甲，属鞘翅目（Coleoptera），叶甲科（Chrysomelidae）。在我国北方地区高粱上发生普遍。双斑长跗萤叶甲幼虫和成虫均能为害高粱。幼虫期生活在地下3～5cm土中，取食作物的根部组织。成虫在高粱叶脉间纵向啃食叶片下表皮及叶肉，仅存上表皮和叶脉，形成带状不规则透明斑。严重时，叶片上斑块相连，表皮干枯脱落，叶片支离破碎。高粱开花后，成虫群集取食小穗及嫩粒。灌浆初期成虫为害取食嫩粒，造成籽粒破碎，并加重真菌侵染，造成籽粒霉烂。图3-50 叶片受害状双斑长跗萤叶甲主要为害高粱、玉米、棉花、辣椒、花生、马铃薯等，还可取食马塘、狗尾草、苋菜等杂草。成虫长卵圆形，长3.5～4.5mm；头、胸红褐色或棕黄色，有光泽；触角基部3节黄色，其余灰褐色；鞘翅基半部各具1个近圆形淡黄色斑，周围黑色，斑后缘黑色部分常向后伸突成角状；胸部、腹部黑色，腹部腹面黄褐色；足大部黄色，胫节端部和跗节黑褐色。卵椭圆形，棕黄色。幼虫体长6～9mm，初龄黄白色，后期黄褐色；前胸背板骨化色深；腹部末端有铲形骨化板。在我国北方，双斑长跗萤叶甲1年发生1代。以卵在土中越冬。翌年5月开始孵化，幼虫期30～40天，也可为害高粱的根和嫩茎。老熟幼虫做土室化蛹，蛹期7～10天。初羽化的成虫先在地边杂草上生活，6月底至7月上旬转入高粱等作物田中为害，一直可延续到10月。成虫交配前期约为20天，卵散产或几粒粘结产于杂草丛根际表土中，偶见产在高粱花丝和苞叶等处。卵耐干旱，即使卵壳表面干瘪，经吸水后仍可恢复原形，条件适宜时即可发育孵化。春季湿润、秋季干旱的年份发生较重。成虫具有弱趋光性。高粱种植密度过大、田间郁蔽、通风透光性差，有利于该虫发生为害。图3-51 双斑长跗萤叶甲（左、中：成虫；右：幼虫）1.农业措施防治 改造荒地，清理田间、沟旁、渠边杂草，消灭中间寄主。秋翻或春耕土地，消灭越冬虫源。2.化学防治 在成虫盛发期，用20%氰戊菊酯乳油，或20%灭多威乳油，或20%马·氰乳油喷雾，可有效控制为害。

黄地老虎（Agrotis segetumSchiffermuller），属鳞翅目（Lepidoptera），夜蛾科（Noctuidae）。分布于欧洲、非洲和亚洲。在我国分布广泛，东北、西北、华北、华中、华东和西南地区均有发生，以北方各省较多。在雨量少、较干旱的草原地带，如新疆、内蒙古、华北部分地区，甘肃河西以及青海西部常造成严重为害。参见小地老虎的为害状。成虫体长14～19mm，翅展31～43mm，体淡灰褐色。雌蛾触角丝状；雄蛾触角双栉状，栉齿向端部渐短，端部1/3丝状。前翅黄褐色，翅面散布小黑点，各横线均为双曲线，但多不明显；肾纹、环纹、剑纹明显，均围以黑边，中央暗褐色。后翅白色，前缘略带黄褐色。卵半球形，直径约0.5mm，表面具纵棱与横道。老熟幼虫体长33～43mm，头黄褐色，颅侧区有略呈长条形暗斑，额区（傍额片）颅顶双峰状。幼虫体淡黄褐色，多皱纹。臀板具2大块黄褐色斑，中央纵断，小黑点较多。蛹长15～20mm，腹部第4节背面中央具稀小不明显的刻点，第5～7节背面前缘中央至侧面均有密细小刻点9～10排，第5～7节腹面亦有刻点数排；腹末端稍延长，着生1对中间分开的粗刺。黄地老虎在我国黑龙江、辽宁、内蒙古和新疆北部1年发生2代，甘肃河西地区1年发生2～3代，陕西和新疆南部1年发生3代。以老熟幼虫在麦田、绿肥、草地、菜地、休闲地、田埂以及沟渠堤坡附近的土壤中越冬，一般田埂密度大于田中，向阳面田埂大于向阴面。3～4月间气温回升，越冬幼虫开始活动，5月第1代幼虫为害春播作物幼苗，8月第2代幼虫为害秋菜、牧草等。成虫昼伏夜出，在高温、无风、空气湿度大的黑夜活跃，有较强的趋光性和趋化性。产卵前需要补充营养。黄地老虎喜产卵于低矮植物近地面的叶上。每头雌虫产卵300～600粒。卵期长短因温度高低而异，一般5～9天，温度17～18℃时10天左右，28℃时仅需4天。1～2龄幼虫在植物幼苗心叶处昼夜为害，3龄后从接近地面的茎部蛀孔为害，造成枯心苗。3龄以后幼虫开始扩散，白天潜伏在被害作物或杂草根部附近的土层中，夜晚出来为害。幼虫老熟后多在翌年春上移到土壤表层做土室化蛹。黄地老虎严重为害大多是在比较干旱的地区，如西北、华北等地，但十分干旱的地区发生也很少，一般在上年幼虫休眠前和春季化蛹期雨量适宜才有可能大量发生。图3-46 黄地老虎（左：成虫♂；中：成虫♀；右：幼虫）参见小地老虎防治。

对于枯萎病的致病机理，历来有不同的解释。其中，Melhus（1924）、Waggoner等（1954）提出堵塞说，认为棉株感病后导管被堵塞，水分不能向上移动之故。而Fahmy（1923）、Schaffnit等（1932）和Elpidina等（1935）认为，病菌对棉株产生有毒物质，并沿植株上行液流，流至各部，使原生膜透性、碳氮代谢、呼吸作用受损，各种酶系统均受影响，提出毒素说。Bishop（1983）研究发现，在适宜条件下接种枯萎菌孢子24～96h后就能发生侵染，孢子萌发后，菌丝体在根表大量生长，主要从根尖分生区和伸长区侵入，很少侵入根冠、根毛。在茎尖的成熟区以上，由于组织发育成熟，病菌难以通过内皮层而进入维管束内。病菌主要是在成熟区之前或在寄主伤根时进入维管束。黄建成（1990）从植物解剖学研究了枯萎病菌入侵途径、病菌与各器官结构的关系之后提出，菌丝的侵入主要在苗期感染下胚轴及其根系，亦可见于子叶，在根、茎中菌丝主要定殖于最初形成的次生木质部。枯萎病菌在棉苗不同生育阶段的侵入途径是不同的。无菌培养的结果，病菌可在棉株任何部位侵入，但主要在下胚轴部位，在温室培养的棉株，常在土面以下5～10mm的下胚轴，此部位因受土壤温湿度、苗株与土壤摩擦等因素的影响，容易受损，使菌丝较易在此部位侵入。下胚轴及根部的侵入。当菌丝接触下胚轴及其根系，常从破损的表皮细胞入侵滋生，并沿破损部位进入皮层，若菌丝比较多，也可从表皮细胞直接进入，表皮细胞无明显病变，菌丝进入皮层后，能在细胞内及细胞间生长，入侵的方法是径向的，菌丝常有粗、细的差异，粗的直径约为3.4μm，细的约为2.8μm，当菌丝进入中柱时，似乎不受内皮层的阻碍，若在下胚轴部位，菌丝沿着两个维管束之间的薄壁细胞到达髓部，然后向维管束的薄壁组织扩散，进入较大的孔纹及网纹导管，菌丝一旦进入维管组织的木质部，大体上就限制在较大的导管内，并向上扩展，以菌丝或分生孢子的形式，进入茎部。子叶部位的侵入。从接种病菌后的幼苗，菌丝入侵子叶，当初菌丝先在表皮上滋生，细胞变褐，部分溃烂，并扩展到邻近细胞，其后细胞胶状破毁，菌丝沿破壁毁处，深入叶肉，菌丝可从细胞间及细胞内穿过。受侵染的叶片厚度变薄，与正常叶比较，约减少102μm。根内的感染。从幼根的横切面看，菌丝可在表皮、皮层、维管组织中的薄壁组织中发现，并呈向心径向侵入，具有次生结构的根中，菌丝常限制在最初形成的次生木质部的导管中，它的纵向扩展则沿导管上升或下移，径向扩展是通过木质部射线细胞引伸。从老根的横切面看，木质部射线感病尤为严重，其壁黑褐色，离心引伸，放射状排列，壁加厚，有时具有菌丝。与射线邻近的薄壁细胞及导管，常先感病。从老根纵切面看，菌丝多集中在导管内，呈分枝状，引伸方向大致与导管主轴平行，菌丝可由一个导管经过纹孔进入另一导管，有时可看到分生孢子的存在，个别导管可看见胶状物和侵填体，呈黄褐色，有时附在导管内壁上，侵填体呈囊状，在一个导管中往往数量较多，个别有可能堵塞。茎内的感染。菌丝从根部侵入后，寄生在根部的导管及其邻近细胞内，随着导管向上输水，菌丝可向上、向下延伸，分生孢子也随水分上升而入侵茎、枝条、叶柄，并在这些部位的导管及其邻近细胞中萌发滋长。最初感染枯萎病的棉株，一般在茎秆外部形态上无特殊表现，稍后的生长，其节间比正常的缩短。从横断面可看到靠近髓部的木质部变黑褐色，若感染黄萎病，则可扩展到整个木质部，这是区别黄萎病及枯萎病的方法之一。在现蕾期前后，进行病株茎的解剖，其菌丝的定殖部位，与根基本相同，即定殖于最初形成的次生木质部中，并有大量的孢子及菌丝存在，有些孢子在导管及其邻近的细胞内萌发，初期即可见菌丝从一个细胞伸入另一细胞。菌丝是不断向邻近细胞入侵，木质部的射线细胞往往感病严重，并存有孢子，可能与其横向感染有关。叶的感染。棉花枯萎病在子叶期即表现病状，可分为黄色网纹型、紫红型、黄化型和急性青枯型，但以黄化型为基本性状，表现为叶子黄色兼有大块变色枯焦斑，最后叶子脱落。苗期从一些叶的横切片中，可看到一些菌丝在栅栏组织及海绵组织中滋长，可在细胞内或细胞间穿行，具有菌丝的细胞，叶绿体相对减少，壁加厚，表皮细胞也受损。后来在该部位呈黄色网纹状及大块枯焦斑。入秋后叶的横切面观察，叶柄的维管束可呈现黑色，细胞壁加厚，导管中可看见菌丝的存在，但不普遍，如具菌丝，多为扭曲或分枝状。当枯萎病菌侵入棉株体内后，因菌丝及孢子的大量繁殖而堵塞了棉株的导管；或者刺激邻近的薄壁细胞产生凝胶体和树胶等胶状物质或侵填体（tylose）而填塞导管；也可能是病菌入侵后，产生果胶酶，使棉株细胞中的胶状物质和细胞壁中的果胶物质被水解，引起组织解体而堵塞导管。导管被堵塞后，机械地阻碍了水分和养分在棉株体内的正常运输，加上地上部的蒸腾作用和呼吸作用旺盛，使水分失去平衡而导致棉株萎蔫。袁红旭等（2002）观察到接种枯萎病菌后棉苗病株茎内大小导管内有数目不等的菌丝体。少的每个导管内1～2根菌丝体，多的可充满整个导管。病菌菌丝多沿导管纵向生长，也能看到菌丝穿过导管壁横向生长进入薄壁细胞或其他导管，导管周围的薄壁细胞中同样存在菌丝，但韧皮部中未发现菌丝体。被侵染的导管数目依发病情况变化而变化，发病严重的感病品种显著高于抗病品种。受侵导管及周围薄壁细胞常发生褐变，这种现象在导管有大量菌丝时很常见，但也能观察到变褐的维管束中并没有菌丝的现象。在病害发展的早期没有明显的褐变现象，只有在病害进一步发展、植株有明显的症状出现时，褐变才大量出现。引起褐变的物质不仅横向扩展而且可随导管汁液纵向扩展。发病棉苗茎部产生填充物充塞导管，这种现象所有品种都存在，未接种的对照中没有观察到填充物。填充物有两种类型：一种为球状物；另一种为胶状物，用酸性品红染色时胶状物为橘红色，球状物为鲜红色；用番红染色时胶状物为鲜红色，而球状物为淡红色；用苏丹Ⅲ染色胶状物为橘红色，球状物无色；用10%三氯化铁染色，两种侵填物均不显色。由此可见，两种侵填物成分不同，但都不是单宁类物质，胶状物可能是脂类。此外，病菌粗毒素诱导的棉苗维管束褐变和导管堵塞现象与发病植株维管束的变化情况基本相同。堵塞导管的填充物也有两种类型：球状和胶状。两种填充物对染料的颜色反应与发病植株中的两种填充物相同。毒素处理后，处理根苗叶柄也存在维管束褐变和导管堵塞反应，而且发生较茎部为早。但试验观测到病株内由菌丝及填充物堵塞的导管仅是一小部分，即使是发病严重的植株被堵塞的导管也只是总导管的1/10。黄建成（1990）的研究结果指出，在现蕾前期调查统计感枯萎病植株维管束的1879个导管中，含菌丝有104个，在此范围内，其他细胞具菌丝可达40个，但有些材料的其他细胞，不含菌丝，具有感病性状。感病的导管和其他细胞的壁均变黑、加厚，其厚度为5.67～8.5μm，而正常壁的厚度为3.4～5.6μm，仅增厚约在3.5μm；具侵填体的导管数占总导管数的0.68%，其比例较小，在未观察的材料略有增加，但增幅不大。这说明单纯的导管堵塞论并不能完全解释病株萎蔫过程。早在1954年，Waggoner的研究报告指出，木质部导管堵塞可以引起水分运输障碍，但并不能完全切断水分流动，使棉株对水分输导功能全部丧失。Talboys（1964）指出，正常的木质部导管的潜在输水能力已远远超过棉株的总需水量，如果把茎部维管柱切去1/2，植株并不萎蔫。尽管如此，导管的堵塞总要在一定程度上影响到水分的输导。不少病原菌能产生可以扩散和转移的、对植物有毒的活性化合物，而导致对某些植物的病害。不少学者认为，棉花枯萎病菌入侵棉株后，引起导管的阻塞，只是导致棉株萎蔫的部分原因。更重要的是棉株体内产生某些有毒物质，使寄主细胞中毒死亡。病原菌对寄主产生有毒物质，早在19世纪末便有人提出。其后，进行了广泛的研究，并取得了较大的进展。在棉花方面，Brand早在1919便指出，棉株枯萎性状的发生，除导管堵塞外，还可能由于植物组织中毒。据国内外报道，当枯萎病菌侵染棉株后，分泌出对寄主有毒的物质，主要有类萜、酚类、糖甙及其衍生物。有的病原菌能分泌出多种的多糖水解酶，不仅可使寄主细胞壁降解，细胞分离，菌丝得以乘机而入；而且使寄主根部受伤，吸水力下降。有的病原菌可分泌出两种水解酶——蛋白酶和酯酶，它们可分解寄主细胞的膜蛋白和膜脂类物质，使细胞膜透性增大，散失水分加快，而引起萎蔫。棉花枯萎病菌的致病毒素是由枯萎病菌产生的镰孢菌酸（Fusaric acid，FA），又称萎蔫酸。它是一种非特异性的活体毒素（Vivotoxin），其学名为5-丁基吡啶-2羧酸（5-N-butylpiocolinic acid）（Keen，1972）。由于它的毒害作用，使寄主的保卫系统受到破坏，因而感病棉株的叶片出现网纹、皱缩或枯死；细胞原生质对水分的溶透性以及整个棉株的水分平衡受到破坏；多酚氧化物被抑制，从而产生明显的病理变化。Ganmann（1958）认为，萎蔫素一方面降低了细胞的保水能力，造成棉株失水；另一方面也破坏了原生质膜的渗透性，损坏了植株细胞膜的功能。仇元等（1963）发现，用枯萎病菌的培养滤液处理棉苗可以导致萎蔫。张献龙等（1993）将鄂棉14品种的3～4叶期切根苗插入盛有不同培养天数获得的毒素液中，以水和理查液处理为对照；进行室内观察。3天后，仅培养30天及40天获得的毒素液使幼苗萎蔫，其他处理（10天、15天、20天、25天）轻度萎蔫，培养5天的病菌产生的毒素液及两对照处理下的幼苗无萎蔫迹象。5天后，各毒素处理均使幼苗完全干枯，仅理查液和水处理下的幼苗叶片仍保持正常，这说明，毒素液确对幼苗有严重致萎作用，且随着病菌培养天数增加，其滤液的毒性增强。吴小月等（1993）也有类似的报道。他们用不同浓度枯萎病菌毒素提取液浸苗，稀释到1/4浓度的提取液对不同抗病品种致萎作用差异最明显。在这一浓度下，浸苗当天各品种均未出现萎蔫现象；第二天感病品种徐州1818开始出现轻度萎蔫；第三天感病品种萎蔫率达到最大，为94.4%，而3个抗病品种萎蔫率均只有5.6%；第四、第五天不同抗病品种间萎蔫率仍差异显著；第六天3个感病品种全部萎蔫，而抗病品种最大萎蔫率仅38.9%。由此可见，棉花品种的抗病力不同，棉苗对病菌毒素提取液的萎蔫反应也不一样。王贺祥等（1988）的研究发现，陆地棉不同品种对FA的抗性与它们在生产中表现出的对枯萎病的抗性相一致，证明FA是枯萎菌导致棉花萎蔫的重要致病因子。李成葆等（1990）用不同浓度的单一镰孢菌酸纯品处理具有不同抗性的棉花品种的种子后发现，感病品种鄂荆92和冀棉11号对镰孢菌酸很敏感，棉籽的萌发率、百苗鲜重都降低，棉苗萎蔫率、电导率增加，气孔阻力增高，蒸腾速率下降。而感病品种中棉12号和中5173对镰孢菌酸的敏感性差。所以，他们认为，当棉株根系吸收的镰孢菌酸运输到叶片后，具有半透性的原生质膜被破坏，叶片蒸腾所失水分大于根系所吸收的水分，破坏了体内的水分平衡，而导致棉株萎蔫。品种对FA的抗性与它在田间抗病性的表现呈正相关。易海艳等（2011）采用不同浓度的枯萎病原菌培养滤液对幼苗进行1h浸泡培养，结果表明，无论是新陆早16号不同抗感品系或新海21号不同抗感品系，病原菌培养滤液浓度不同、处理后时间不同，其病指均不同；随着处理后时间的延长和处理浓度的增加，病指大都呈增加趋势。而且在同一浓度下同一品种的抗感品系病指也存在较大的差异，均表现为在同一浓度下，其抗病转化品系的病指比原感病品种明显降低，且在100%浓度下棉花的抗感品种都呈现严重的萎蔫症状，而对照在观察期内始终不表现任何症状（表3-1）。品系镰刀菌酸培养滤液（%）处理后36h处理后72h处理后108h发病率（%）病指发病率（%）病指发病率（%）病指抗感抗感抗感抗感抗感抗感新陆早16号2531.641.77.914.610.525.02.610.410.533.36.618.85081.8100.031.845.891.7100.061.768.6100.0100.065.979.6100100.0100.039.670.8100.0100.072.975.0100.0100.095.8100.00（ck）0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0新海21号258.333.32.116.78.348.32.125.016.751.74.225.05081.890.022.737.5100.0100.047.760.0100.0100.047.779.6100.075.0100.027.152.1100.0100.070.875.0100.0100.091.7100.00（ck）0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0表3-1 病原菌培养滤液对新陆早16号和新海21号不同抗感品系的致萎作用镰孢菌酸除可增加植物细胞电解质的渗漏、改变细胞壁的透性外，还能和铁、铜、锰等金属离子螯合，造成植物对可被利用元素的缺乏（Wood，1972；Wilson等，1978；Barna等，1983）。也有的研究表明，镰孢菌酸还能降低光合作用效率，抑制琥珀酸氧化酶及线粒体中细胞色素氧化酶，破坏植物体中的碳、氮代谢等。所以，不少学者认为，枯萎病菌产生的镰孢菌酸的数量和致病力的强弱呈正相关。Chakrabarti（1979）用一个致病力强的菌株和一个致病力中等的菌株进行比较时发现，致病力强的菌株所产生的镰孢菌酸比致病力中等的菌株所产生的镰孢菌酸多2倍。当然，也有学者认为，病原菌致病力的强弱与各菌种产生的镰孢菌酸的数量没有直接关系。王贺祥（1984）用来自全国各地主产棉区的30个枯萎镰孢菌株分析指出，各菌株所产生的镰孢菌酸的数量，没有规律性；各生理型与镰孢菌酸的产量间也无相关性。枯萎病菌分泌的酶类是否参与萎蔫病害的致病过程，多年来一直存在争论。Kumar等（1979）对棉花枯萎病菌在体外及接种后棉花植株中各种果胶酶的变化做了研究发现，病菌毒力与所产生的endo-PG（内切多聚半乳糖醛酸酶）量有相关性，无毒力菌株体外培养时和未接种的健康棉花植株内都不含有endo-PG。Suresh等（1984）从棉花枯萎菌中提纯endo-PG，发现cndo-PG有3种同工酶，这3种同工酶之间在等电点和分子量上有差异，且3种同工酶之间诱导萎蔫的能力不同，共同作用可以造成100%萎蔫，及下胚轴壁的黑褐化。Endo-PG参与致萎的一些机理已有一些研究，Cooper等（1980）认为，病菌侵染时分泌的endo-PG降解寄主细胞壁并从纹孔膜处产生果胶胶体，这些胶体物堵塞了受侵染的木质部导管，使水分的上升运动受阻，从而使植株发生萎蔫。为进一步肯定或否定endo-PG对棉花枯萎致病的作用，郜会荣（1990）利用紫外诱变方法获得了枯萎病的内切多聚半乳糖醛酸酶（Endo-PG）的缺失突变株（PGmⅠ为endo-PG完全缺陷菌株，而PGmⅡ菌株还有微量的endo-PG产生，但它们和母菌株相比差别是十分显著的），用突变株和野生菌株接种棉苗，发现突变株的致萎能力远远低于野生菌株。两周棉苗用母菌株接种时，快速萎蔫的棉苗可达26%～70%，用PGmⅠ接种的只有2%～4%，用母菌株接种，两天根表就满布菌丝，根表变褐色，根下部的维管束以外的组织发生软化烂掉，这种严重损伤的根可达40%～100%；PGmⅠ接种的棉苗，2～3天后根部也能布满菌丝，但根表变褐且颜色浅，3～4天后即有大量新的不定根长出，这些新发出的白色新根，发生软化和腐烂的根仅占6%～10%；PGmⅡ接种后，棉苗根部变化与PGmⅠ接种的相似，但发生软化或腐烂的比例较高，达10%～20%。在测定的病指方面，PGmⅠ接种后的病指高于PGmⅡ接种的，但这种差异在统计学分析上并不显著，而这两个突变菌株的病指都显著低于母菌株（表3-2）。可以看出，突变菌株PGmⅠ产生endo-PG能力完全丧失，致病力也大大降低；PGmⅡ菌株虽有微弱的endo-PG活力，而这种微弱的endo-PG活性可能在一定程度上对病菌的致病过程起一定作用，但这微弱的酶活性却不足以使菌株像母菌株接种那样达到高的病指。说明endo-PG参与了枯萎病菌的致病过程。Endo-PG主要通过降解植物细胞壁的果胶聚合物，使果胶胶体物质堵塞导管，影响棉株的水分运输，造成萎蔫。棉花枯萎菌的致病过程是酶和毒素协同作用的结果。菌株病指重复A重复B平均病指差异显著性*母菌株53.656.054.8aPGmⅡ22.419.621.0bPGmⅠ8.816.012.4bc表3-2 各菌株接种棉苗一个月后病指的比较由于寄主与病原菌之间的关系极为复杂，综合因素构成了棉花的凋萎。水分运输被阻塞或枯萎病原菌产生某种毒素可能只是导致棉株萎蔫的主要原因，有些因素的作用尚有待于进一步研究证实。棉花对枯萎病菌的抗性是一个非常复杂的系统性问题。它涉及寄主（棉花）、病原菌、环境以及它们各自内部的生理代谢变化和相互作用。就寄主来讲，其抗病性可以分为组织结构抗性、生理生化抗性和生态抗性3个方面。但这3个方面的抗性又都可以归结到抗病基因上，即无论是组织结构抗性还是生理生化抗性和生态抗性都是由寄主的抗病基因所决定的。组织结构抗性是以物理的屏障阻止病菌的侵入和扩展。生化抗性是以植株体内所固有的或受到病菌侵染后新合成的抗生性化学物质对病菌的抑制作用。生态抗病性是指棉花根系所处土壤环境中，微生物和棉花根系分泌物对枯萎病菌侵染的影响。这3种类型的抗病性综合起来就决定了棉花是抗病的、耐病的、还是感病的。寄主植株的器官组织结构在抗病性中的作用占有重要的位置。若根、茎表皮细胞厚，根、茎木质部结构坚实，导管腔、木质纤维素腔直径较大，并且有多列髓和较厚细胞壁的棉花品种，均不利于枯萎病菌的侵入。所有品种的根、茎结构都是相同的，均具有初生保护组织的表皮，形状较大。排列较紧密，位于表皮与中柱之间的皮层，由维管束和髓、髓射线组织构成的中柱组织。由于棉花枯萎病系维管束病害，因此，与维管束、髓射线所存在的结构空间或关系密切。解剖测定已经明确，品种抗病性与维管束组织结构有直接关系。前苏联的一些学者研究认为，抗病品种基部具有坚实的木质部和含有大量淀粉贮藏物的多列髓射线，同时木质部的细胞间隙较小，细胞壁较厚。Bugbee（1970）的研究也认为，抗性品系的木质部导管比感病品系形成的多。对髓射线的研究各学者的意见较统一，即髓射线越多抗萎蔫病越强。这是因为在髓射线细胞中有一类称为类黄酮贮藏细胞（Flavarol-storing cell）的特殊细胞，这些细胞散布在髓线中，能阻止菌丝在各导管之间的扩展（Mace等，1981）。王正芬（1984）报道，棉花在6～7片真叶期，枯萎病的病指与茎导管细胞数之间有较强的正相关性。但对3～4片真叶期幼苗的研究却表明，病指与导管细胞数量的相关性很差。贺运春（1984）观察到棉株导管中的枯萎病菌菌丝壁由胞壁和胞膜两层组成，其厚度分别为0.14μm和0.10μm。枯萎病菌菌丝沿寄主导管壁生长时，菌丝细胞壁与导管壁紧密接触，在接触的菌丝细胞壁上产生顶端膨大、扁平、基部粗壮、不具有细胞壁的吸胞，并伸入寄主导管壁内。在菌丝的同一部位有时可以产生并排的两个相同的吸泡。在产生吸泡的菌丝部位，菌丝细胞加厚，厚度可达0.22μm。棉株导管中的枯萎菌丝无色，有分隔和分枝，并着生有小型分生孢子，但未见大型分生孢子及厚垣孢子。Shi等（1992）利用组织化学方法，检测了继发性受阻导管和相邻不受阻导管的交联细胞的超微结构后发现，表现出细胞质成分及活性的增加，接触细胞能够产生脂类物质及其他化合物，所形成的分泌物通过纹孔进入导管。分泌物覆盖导管壁，并且以变态物形式沉积在导管腔，无定形泡状结构聚合在一起，形状、大小不一，导管逐渐被分泌物所包埋覆盖，累积的分泌物完全堵塞了导管腔。在抗病品种中，随着导管腔的分泌物积累以及管壁的增厚，被膜更集中，抗病品种中接触细胞中这种更集中的分泌物活性导致了屏障的形成，从而阻止了导管内病菌的扩展。雷江荣等（2010）利用农杆菌介导法将克隆自拟南芥的抗病基因SNC 1转入棉花中，接种棉花枯萎病菌后，和非转基因棉相比，转基因棉的抗病性得到提高，是非转基因棉的2倍左右。通过石蜡切片技术研究发现，具有抗病性的转SNC 1基因棉花和非转基因棉花均有导管堵塞现象，即形成胼胝体和侵填体等物质，只是转基因棉花的堵塞程度较严重，并且转基因棉花韧皮部细胞排列整齐，细胞间隙小。另外，受体抗病品种“中35”和受体感病品种“军棉1号”相比，它发生茎导管堵塞现象也多于感病品种。表明在棉花枯萎病菌侵染和其代谢物刺激下抗病品种堵塞导管的能力强，是品种抗病机制之一（图3-1，图3-2）。图3-1 棉株根茎木质部石蜡横向切片（胼胝质）图3-2 棉株根茎木质部导管石蜡切片（×255）（侵填体）维管束组织以外的细胞与抗枯萎病性也有一定的关系。史金瑞（1986）对枯萎病抗、感棉花品种根部早期侵染的组织和细胞进行观察发现，侵染菌丝在高抗的亚洲棉品种（石系亚）上局限在表皮细胞及外围1～2层皮层细胞中，而陆地棉中植86-1（抗）、徐州142（感）和高感的海岛棉品种中，菌丝能在皮层中扩展，并能进入中柱。研究中还发现，亚洲棉石系亚的根部表皮层外有一层物质，在菌丝与表皮细胞接触处这层物质被消解之后才能进行侵染，而在其他几个供试的陆地棉、海岛棉中则无此现象。石系亚对棉枯萎病表现较强的抗病性，可能与其表皮层外这层物质有关。棉花抗枯萎病的生理生化机制是个比较复杂的问题，枯萎病菌侵染棉花后，棉株体内的生化物质和生理代谢均会发生变化，反映了棉株抗、感病性的内在原因。抗病性是植物的遗传潜能，其表现受寄主与病原的相互作用和环境条件的共同影响。根据“基因对基因”假说，植物抗病性是植物本身所具有的抗性基因（Resistance Genes）和与之相对应的侵染病原物所具有的无毒基因（Avirulencegenes）结合时所表现出来的（Hammond等，1997）。不同的植株对同一病原物，同一植株对不同种的病原物可具有不同的抗病性（鲁明波等，1998；Heath，2000）。因此，植物不同的抗病性反映在植物生理上就表现出一系列复杂的生理生化变化，包括植物细胞内活性氧的积累与清除、抗病信号的产生与转导、防卫反应的表达与调控等。在这一复杂过程中，一些相关酶类起着很重要的调控作用，如超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD），过氧化氢酶（Catalase，CAT）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）等。许多研究都表明，植物病害的发生与这些酶活性变化有着密切关系，并且非亲和性互作（抗病反应）和亲和性互作（感病反应）两者在SOD等酶活性变化方面有着显著不同。近年来研究发现，植物受到病原物侵染后，与抗病性有关的一些主动防卫反应，包括细胞过敏性坏死、植保素、酚类、醌类物质等次生产物的合成、寄主细胞壁的加强和修饰（如木质素的积累）等。寄主的主动防卫反应常与苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonialyas，PAL）、多酚氧化酶（Polyphenoloxidas，PPO）及POD活性密切相关。（1）活性氧清除酶类近十几年来，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）因在生物体内广泛存在并具有多种生理功能而引起人们的极大关注。通常所指的ROS仅指氧自由基，如超氧阴离子（O-2）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等。ROS通常被认为是植物正常代谢过程中的有毒副产物，随着对其研究的深入，发现其在植物与病原物互作的防卫反应中具有重要作用。首先，ROS具有直接的抗微生物功能，其存在本身就可对病原菌造成伤害；其次，ROS还可以触发植物受侵染点的细胞死亡导致过敏性坏死反应（HR）；再次，ROS还参与细胞壁木质化及富含羟脯酸的糖蛋白的交联，这有利于抵御病原菌侵染；另外，ROS很可能作为第二信使调控抗病相关基因的表达，并启动植物抗毒素合成基因的转录。但是，当植物体内ROS积累过多，就是ROS与其清除酶类之间的动态平衡被打破时，植物就会受到伤害（膜脂过氧化和膜差别透性丧失）。因此，植物在长期的进化过程中，在利用氧的同时也形成了一系列清除活性氧为害的机制，这些机制中有些是通过酶促反应实现的，有些则是由非酶物质如抗坏血酸、维生素E、β-胡萝卜素等来实现的。为了早日弄清植物的抗病机制，许多病理学家就活性氧清除酶活性的变化与植物抗病性之间的关系进行了大量的研究，但目前仍未得到一致结论。不过，研究不同抗病品种感病后棉花体内的防御酶活性变化，有利于探明棉花抗病性机制。①POD 过氧化物酶（POD）及其同工酶在植物机体防御体系中起重要作用。POD不仅参与了木质素的聚合过程，也是细胞内重要的内源活性氧清除剂，因此，POD活性与植物抗病性有着密切的关系。目前，植物抗感病品种POD活性变化与抗病性间的关系观点不一。一种观点认为，植物感病后，抗感品种POD活性均升高，并且抗病品种POD活性比感病品种增加幅度快。Joseph等（1998）的研究结果表明，抗病品种的POD活性较感病品种高，而且在病原菌侵染的早期阶段，其POD活性会迅速升高，从而限制了病原菌的扩展。在棉花上沈其益等（1978）报道，POD与棉花对枯萎病的抗性有关。田秀明等（1991）的研究结果表明，在人工接种枯萎菌后，抗病品种和感病品种POD的活性都显著加强，但感病品种POD同工酶的反应比抗病品种强烈得多，而且感病品种比抗病品种多1～2条酶带，且颜色较深。无论是抗病品种还是感病品种，单株病指越高，POD同工酶带数越多，颜色也越深。从海岛棉、亚洲棉和陆地棉三大棉种接菌后POD同工酶谱来看，也同样有以上趋势。胡小月等（1993）指出，苗、蕾期，在未感病的情况下，抗、感病品种间POD酶带无显著差异；在感病情况下，蕾期不同抗性品种POD酶带数均增加，而且酶带颜色加深，说明病害发生后，抗、感品种酶活性均加强，植株体内代谢旺盛，但不同品种间POD酶带存在差异。在健株中，供试品种均具有P5、P6、P7、P8、P9、P11 6条酶带，感病后抗病品种增加P1、P2、P3、P4、P10、P12、P13 7条酶带，比感病品种鄂荆1号增加4条（图3-3）。不同抗枯萎病类型品种和同一品种内感病株和健株POD活性变化不尽一致（图3-4）。由图3-4可以看出，同一品种（系）内感病株和健株比较，健株叶片内POD的变化幅度很小（差值6个单位），曲线变化比较平稳，而感病株POD变化幅度较大（差值69个单位），曲线表现陡直。对于不同抗病类型的品种（系）来看，感病品种叶片内POD活性的变化幅度最大（差值64个单位），耐病品种次之（差值45个单位），抗病品种变幅最小（差值5个单位）。由此说明，品种的抗病性能越差，过氧化物酶活性的变化幅度也越大。抗病基因SNC 1来自拟南芥。雷江荣等（2010）应用农杆菌介导法将SNC 1基因转入中35和军棉1号两个品种，通过选择鉴定育成转基因棉中35和军棉1号。对转基因中35和军棉1号及其相应授体品种（对照）接种枯萎病菌后，转入SNC 1基因的中35，POD酶活性呈逐渐增强的趋势，明显高于对照中35，并且在接菌第4天达到峰值，由14.706U/（mg·min）迅速增加至76.18U/（mg·min），是对照7.234 U/（mg·min）的10倍多，而后随着时间增加酶活性下降。而转基因军棉1号同样在接菌第4天达到峰值，其POD酶活性变化趋势与转基因中35相同，但仅接菌当天酶活性高于对照军棉1号，随后低于对照军棉1号，并且酶活性变化不大（图3-5）。图3-3 不同抗性品种间健株与病株蕾期叶片POD酶带图3-4 同一品种感病株和健株POD活性变化（李妙等，1995）图3-5 棉株叶片接菌后过氧化物酶活性测定分析POD广泛存在于植物体内的不同细胞定位，这些不同细胞定位的POD在植物抗病性中可能有不同的作用。有研究表明，受病原菌侵染或诱发物处理后，可导致植物叶片细胞间隙POD活性的增加，且与植物抗病性抗性有关。细胞壁中存在着丰富的POD，有人观察到在经诱发处理并产生有系统诱导抗性的植物叶片中结合于细胞壁上的POD活性明显上升，这些POD参与木质素在细胞壁上的沉积，从而与系统诱导抗性的产生相关。（Hammerschmidt等，1982；Ye等，1990）。宋凤鸣等（1997）观察到接种枯萎病菌后第8天的棉苗叶片和根茎部组织中的总可溶性POD、胞内POD和细胞间隙POD活性（表3-3）。由表3-3可知，未接种病菌的棉苗组织中3类可溶性POD活性抗病品种均高于感病品种，但根茎部组织中的总可溶性POD和胞内POD活性差异不明显；枯萎病菌侵染后，3类可溶性POD活性均有明显的提高，其中，胞间POD活性增加最大。这说明POD在棉花对枯萎病的抗病性中起到重要作用。品种处理过氧化物酶活性[△OD179/（mgpro·min）]叶片组织根茎组织总POD胞内POD胞间POD总POD胞内POD胞间POD中棉所12（抗病）不接种30.8121.3125.008.697.4818.47接种70.1332.14145.0038.0321.6439.806037（感病）不接种25.2716.3519.707.907.5010.89接种47.4434.6735.0028.2421.2624.26表3-3 枯萎病侵染后棉苗叶和根茎组织中总可溶性POD、胞内POD和细胞间隙POD活性②SOD 超氧化物歧化酶（SOD）是植物细胞内防御酶系统的重要成员之一，它的生理作用是歧化O-2产生H2O2和O2，在植物与病原物互作过程中，植物体内SOD活性发生变化，不同的植物病害系统或不同的互作类型其SOD活性变化是不同的。植物受到病害侵染后，SOD活性会升高，说明病害的侵染产生的O-2会激发植株体内SOD合成酶基因的表达，表现为SOD活性上升。而感病品种的酶活性低于抗病品种可能是因为感病品种受到病原物侵染后积累的O-2过多造成受害植株SOD防御酶体系崩溃，导致SOD活性降低。至于接种后感病品种SOD活性快速上升而高于对照，可能是因为这种高水平的酶活性可以清除植物—病原物亲和性互作产生的超氧阴离子，使感病品种受到病原物侵染后不发生过敏性反应，病原物可以在寄主内扩展，从而表现为感病。在棉花上，吴小月等（1993）报道，超氧化物歧化酶在健株中均仅有3条酶带：P4、P7和P11。感病后，抗、感病品种增加的酶带数均较多，其中，抗病品种酶带数又多于感病品种。酶带P12在抗病品种中颜色较深，而在感病品种鄂荆1号中却难以见到（图3-6）。在棉花发病高峰期，不同抗病类型品种中，感病类型SOD活性最高，耐病品种次之，抗病类型表现最低。这说明SOD活性与品种在田间感病的程度存在着内在相关关系（表3-4）。对SOD活性与田间病指进行相关分析得出，相关系数r=0.9802。图3-6 不同抗病品种间病株和健株蕾期叶片SOD酶带抗病类型品种名称SOD活性[mg/（pro·min）]抗病中棉所1226.65石抗15524.17石30856.99石310423.79邯32212.77平均值18.87耐病冀8913535.13美861531.47美861639.16冀92.6134.66平均值35.11表3-4 不同抗病类型棉花品种（系）的SOD指标比较（李妙等，1995）抗病类型品种名称SOD活性[mg/（pro·min）]感病邯89s9347.43冀92.10363.22选148142.83选155148.35平均值50.46表3-4 不同抗病类型棉花品种（系）的SOD指标比较（李妙等，1995）（续）-1受病原物侵染后植物体内SOD等保护酶活性的变化在亲和性互作引起的感病反应中SOD酶活性升高，且与病害症状的表现有关，但在非亲和性互作引起的抗病反应中，SOD酶活性无明显变化甚至下降。宋凤鸣等（1999）研究结果指出，健康棉苗中，抗病品种和感病品种间SOD酶活性无明显差异，试验期间酶活性无显著变化；枯萎病菌接种后棉苗组织中SOD酶活性明显升高。感病品种6037在接种病菌后3天时SOD酶活性就显著高于对照，此后呈直线上升，而抗病中棉所12的SOD酶活性在接种病菌后7天才开始上升。雷江荣等（2010）报道，转SCN 1抗病基因中35品种接菌后，在病程早期SOD随时间的增长酶活性增高，与棉花枯萎病抗性呈正相关，抗病品种的酶活高于感病品种；SOD在接菌后第2～6天酶活性达到最高值，其酶活性高低以及达到峰值时间的迟早与棉花对枯萎病的抗性密切相关，活性高、峰值到来得早有利于抗病性的充分发挥。植物受病菌侵染后可选择性地刺激SOD同工酶活性的变化，如亲和性锈菌侵染后菜豆组织中Mn-SOD酶活性大幅度增加，而非亲和性锈菌侵染后Cu、Zn-SOD酶活性明显提高（Montalbin等，1986）。受TMV侵染的烟草叶片中SOD酶活性的增加主要来自于Cu，Zn-SOD（Buonario等，1987）。宋凤鸣等（1999）研究的结果证明，枯萎病菌侵染后棉苗组织中POD酶活性的升高主要是由Cu、Zn-SOD活性的增加引起的（表3-5，表3-6）。叶片组织根茎部组织SOD活性[U/（mg·min）]抑制率（%）SOD活性[U/（mg·min）]抑制率（%）酶粗提液75.4080.63KCN0.01mmol/L74.601.0079.431.490.10mmol/L60.6819.5271.9019.950.20mmol/L40.4840.3162.5022.490.50mmol/L15.3779.0242.1747.701.00mmol/L6.2891.0719.4675.87氯仿乙醇（1∶2）70.935.9067.3416.48表3-5 KCN和氯仿对棉花SOD活性的抑制[U/（mg·min）]品种处理叶片组织根茎部组织总SODCu，ZnSODMnSOD总SODCu，ZnSODMnSOD中棉所12（抗病）不接种35.1833.281.9020.0017.202.80接种39.7037.302.992.8322.835.006037（感病）不接种30.8834.272.3124.2220.903.45接种60.8956.674.2850.2743.656.95表3-6 枯萎病菌接种后7天棉苗组织中总SOD，Cu，Zn-SOD和Mn-SON活性③CAT 在多种植物—病原物互作系统中都有H2O2的积累。过氧化氢酶（CAT）是植物细胞内重要的活性氧清除剂，其生理作用是将H2O2还原为H2O和O2。CAT活性升高或H2O2含量降低意味着活性氧对植物细胞伤害程度的降低。还有研究表明，植物体内H2O2可作为扩散的信号或作为在水杨酸（SA）介导的系统获得性抗性（SAR）信号转导过程中的第二信使，诱导邻近细胞或邻近组织防卫机制的启动。因此，维持植物体内H2O2的正常水平将是植物抗病反应所必需的，CAT在活性氧的清除和维持活性氧的正常水平过程中起着重要作用。在植物与病原物互作中，CAT活性发生变化，并影响植株体内活性氧的积累，最终影响到植物的抗病反应。一般地，植物感染病原菌后CAT活性降低，或抗病品种（非亲和性互作）活性降低，而感病品种（亲和性互作）活性升高。在棉花上，宋凤鸣等（1999）报道，健康棉苗中，两个供试品种组织中CAT酶活性无明显差异；接种枯萎病菌后，棉苗组织中CAT酶活性显著增加，与抗病品种中棉所12相比，感病品种6037的CAT酶活性上升早而显著。雷江荣等（2010）的研究结果指出，采用农杆菌介导法将来自拟南芥的抗病基因SNC 1转入中35和军棉1号两品种后，在受到棉花枯萎病菌侵染后，CAT的酶活性变化非常平缓，并呈现逐渐下降的趋势。而对照（受体品种）中35和军棉1号的CAT酶活性变化十分显著，尤其是军棉1号，随接菌后取样天数的增加，CAT酶活性呈逐渐降低的趋势，由14.989 U/（mg·min）迅速下降到0.865U/（mg·min），这期间相差14倍（表3-7和图3-7）。图3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析第0天第2天第4天第6天第8天转基因中351.167±0.0291.012±0.0250.868±0.0210.663±0.0160.415±0.010转基因军棉1号2.1217±0.0531.835±0.0451.061±0.0260.645±0.0160.407±0.010表3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析第0天第2天第4天第6天第8天中35对照5.769±0.1444.086±0.1022.188±0.0541.597±0.0390.611±0.015军棉1号对照14.989±0.3749.504±0.2374.820±0.1201.946±0.0480.866±0.021表3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析（续）-1（2）抗病反应次生代谢酶类植物次生代谢产物（Secondary Metabolites）是指植物体中一大类并非生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常具有种属、器官、组织和生长发育的特异性；抗生作用是植物次生代谢的一个重要生理功能，也可视为自然选择的结果，参与植物防御的次生物质很多，包括酚类、植保素、木质素和其他一些次生代谢物。与这些次生代谢有关的主要酶类是多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）。①PAL PAL是植物苯丙烷类次生代谢途径总路第一步关键酶，是苯丙烷类代谢途径的关键酶和限速酶，它催化苯丙氨酸脱氨基后产生肉桂酸并最终转化为木质素，因此，它是与细胞内木质素生成和沉积有关的防御酶。当病菌入侵时，细胞受到刺激后启动PAL系统产生木质素并沉积在细胞壁周围，将病原物限制在一定的细胞范围内阻止其进一步扩散为害。自从1964年Minamiawkd和Uritain首次发现植物感病后PAL活性增强以来，陆续有许多研究证明植物受到不同病原体感染后PAL活性均有升高的现象。因为PAL活性的升高往往与植保素、木质素等抗性物质的产生和积累呈正相关。王敬之等（1982）提出，把PAL活性作为植物抗病的生理指标加以研究。在棉花上，冯洁等（1990）研究了棉花抗、感品种感染枯萎病后体内PAL的动态变化。结果表明，在根内，无论抗、感品种接菌后的PAL活性都始终高于未接菌的对照。抗病品种86-1、陕1155在接菌后24h，经病原菌的诱导出现一个酶活性峰，而感病品种在接菌后36h才出现PAL活性峰，比抗病品种晚12h。抗病品种的相对酶活值也明显高于感病品种，其幅度是感病品种的1.38～2倍（图3-8）。在叶片内，抗病品种在接种枯萎菌后分别于12h和24h出现了PAL活性峰（86-1在接种后36h又出现了一个相等的峰）。感病品种于接种后36h才出现PAL活性峰，晚于抗病品种（图3-9），并且相对酶活值也低于抗病品种。根与叶内的PAL活性加以比较，根内PAL活性显著高于叶内PAL活性，前者是后者的3～4倍，这可能是根与病原物的作用更直接的缘故。图3-8 抗、感品种接菌后根内PAL活性峰的相对酶活值图3-9 抗、感品种接菌后叶内PAL活动峰的相对酶活值袁章虎等（1995）报道，接种枯萎病菌后抗病品种的PAL活性迅速提高，并很快在24h到最高峰。而感病品种的PAL活性则相对上升较慢，在36h才达到最高峰。其峰值也比抗病品种低得多，前者最高峰值为5.68U/（g·h），而后者仅4.12 U/（g·h）。这说明品种的抗病性不仅与接种枯萎病菌后其PAL活性峰的高低有关，而且还与PAL活性上升的速度有关。转抗病基因SNC 1棉花中35和军棉1号酶活性均高于对照，在受病原菌感染后叶片内会立即产生反应，PAL活性开始迅速上升，接种后第4天时达到高峰，是此时对照的2倍。对照（受体品种）棉叶片内反应比较迟钝、缓慢，PAL酶活性初始时的变化很小，直到接种后6天才有所提高，且全过程变化幅度也较小（表3-8）。总之，棉株在受到枯萎菌侵害后能够在很短的时间内迅速提高PAL活性，从而合成较多的抗生性物质，抑制病菌在棉株体内的萌发和扩散，使棉株表现抗病性。反之，如果病菌顺利地在寄主体内萌发、定殖和扩散，就使棉株表现感病。[U/（g·h）]品种第0天第2天第2天第2天第2天转基因中353.485±0.0874.685±0.1176.007±0.1515.837±0.1454.835±0.120转基因军棉1号2.072±0.0513.887±0.0974.723±0.1184.091±0.1023.905±0.097中35（对照）2.838±0.0703.255±0.0813.885±0.0974.011±0.1003.778±0.094军棉1号（对照）1.928±0.0482.005±0.0502.394±0.0592.622±0.0642.210±0.055表3-8 棉株叶片接菌后苯丙氨酸解氨酶活性测定分析大量研究表明，多酚氧化酶（PPO）主要参与酚类氧化为醌以及木质素前体的聚合作用，与植物抗病密切相关。病原菌侵染能诱导植物体内PPO活性升高，促进酚类化合物在受侵染部位的合成和积累，大量的酚可由多酚氧化酶氧化成醌，醌类化合物能钝化病原物的呼吸酶，阻碍病原物的生长，醌的次生反应所产生的黑色素的痂可阻止感染的扩散；酚类化合物是细胞形成木质素的前体，可形成木质素，促进细胞壁和组织的木质化，以抵抗病原的侵染。在人工接种枯萎病菌后，感病品种PPO活性的初期受到一定的抑制。直到48～72h才超过对照，而抗病品种PPO活性从24h就明显增强并超过对照（袁章虎等，1995；宁凤鸣等，1997）。这说明抗病品种在受到病菌的侵害时，能迅速以高活性的PPO配合体内的免疫系统形成抗病反应。从而使枯萎病的发展受到抑制，相反，感病品种在受到病菌的侵害时，体内的PPO活性被病菌所抑制，不能产生抗病生理功能。在研究转抗病基因SNC 1棉接种枯萎病菌后酶活性变化时，雷江荣等（2010）发现，接种当天，不管是转基因还是非转基因棉（受体）PPO酶活性没有明显变化，只在接菌1天后，才有明显差异。从图3-10可以看出，转基因中35的PPO酶活性较对照中35的酶活性显著增高，并且在第4天接近峰值，由276.571U/（mg·min）迅速增加至1019.020U/（mg·min），是此时对照的2倍。转基因军棉1号的PPO酶活性比对照军棉1号（受体）略有增加，在第6天出现高峰，对照军棉1号PPO酶活性变化不明显。图3-10 棉株叶片接枯萎病菌后多酚氧化物酶活性测定分析从总体上看，抗病品种和感病品种在接种枯萎病菌后都相继出现不同程度的PPO活性高峰。其区别是抗病品种出现的早，峰值高，而感病品种出现的晚，峰值低，抗病品种的PPO活性不受病菌的抑制，而感病品种则在受侵染的初期受到一定的抑制。研究棉花感病后防御酶活性变化，有助于深入研究棉花抗病机理，为培育和筛选抗病品种提供理论基础。棉花的抗病生理生化机制很复杂，植物体内正常情况下保护酶系处于平衡状态下，而受病原物侵染后活性大大改变。这表明棉花体内保护酶系都是在与病原物的互作中，主要是经病原物诱导而起抗病作用的。因而，在病原物侵染初期测定保护酶活性的相对变化可以作为一个选育指标；而正常棉株酶活性的高低也可作为品种筛选的指标之一。故研究棉花抗感品种接种病原物前后几种酶系的活性变化，优化酶系统选择指标，建立综合选择指标体系，将会提高选择准确性，提高育种效率，同时也将推动与棉花对该病原物抗性有关的其他生理生化指标的研究。而且，可以将防御酶活性的检测作为棉花抗病性鉴定的一个辅助手段。在染病的植物中，糖不仅是植物各类代谢的基础，而且也可以作为病菌的营养。糖代谢能为蛋白质、脂肪、核酸及次生代谢提供碳骨架和能量来源。陈其煐等（1990）以采自河南、湖北、辽宁、江苏、新疆等棉区棉花枯萎菌对具抗枯萎病性的陆地棉品种86-1、陕1155，感病品种岱15、徐州142和鲁棉1号接菌，鉴定品种对枯萎病菌的抗病性及其与含糖量的关系。试验结果表明，含糖量愈高，感病愈重；含糖量愈低，抗病性愈强，其分界值还原糖含量约为样品干重的12%，水溶性总糖为样品干重的15%（表3-9）。棉花枯萎病是一种高糖病害。品种含糖量（%）（干重）抗、感枯萎病表现*还原糖水溶性糖病指反应型鲁棉一号15.12117.8535.07S（感）岱字棉1513.24917.2234.62S徐州14212.11015.2129.44S陕115512.01713.739.69R8618.95812.377.92R（抗）表3-9 不同棉品种苗期含糖水平与抗枯萎病性表现冯洁等（1991）报道，抗病品种（86-1、陕1155）和感病品种（岱字棉15、徐州142）接菌后，果糖、蔗糖含量均为上升趋势。接菌后抗、感病品种在葡萄糖、核糖含量上存在差异，前者接菌后葡萄糖、核糖含量明显上升，分别为26.8%～58.6%和11%～26.9%，后者则下降，分别为-40%～-27.6%和-57.9%～-22.2%（图3-11）。图3-11 棉花叶内糖分含量变化吴小月等（1993）和宋凤鸣等（1996）的研究结果也表明，感病品种棉苗体内的含糖量高于抗病品种（表3-10，表3-11）。品种泗棉2号岱红岱盐棉488618311中棉所12子叶0.4330.4040.3870.2970.2620.259蕾期叶片0.7580.7430.5750.6400.6130.515抗病性SSMRRRR表3-10 不同抗性的陆地棉品种间可溶性糖含量比较（吴小月等，1993）品种处理叶片中葡萄糖含量（mg/g鲜重）根茎部中葡萄糖含量（mg/g鲜重）总糖可溶性糖还原糖总糖可溶性糖还原糖中棉所12（抗病）不接种17.599.332.577.974.141.98接种25.5213.315.5718.5410.432.646037（感病）不接种16.2010.922.7710.004.452.44接种24.8214.827.1520.7110.344.07表3-11 棉苗组织中糖含量的变化（宋凤鸣等，1996）受病原物侵染后，植物体内可溶性酚类物质会大量积累，大量的酚类物质通过延缓入侵病原物的生长而在植物抗病性中起作用。细胞壁上存在大量的酚类物质，这些不溶性胞壁结合酚及细胞壁的快速木质化与植物抗病性有密切关系。棉花体内含有丰富的酚类（主要是多元酚）物质，随着棉苗生长其酚类物质含量增加，同时，可提高对病害的抗性。多酚类物质在棉花抗病性具有重要的作用。刘发敏等（1993）报道，在不接枯萎病菌的条件下，棉花中多酚类含量是感病品种高于抗病品种，但抗、感病品种的多酚类含量都是随着生育期进程由低到高。抗病品种86-1在1叶期为1.41%，开花期为2.99%；感病品种鲁棉1号在1叶期为3.25%，开花期为4.02%。鲁棉1号在各生育期均高于86-1。但在接枯萎病菌的条件下，86-1多酚类含量几乎是直线上升，1叶期为1.62%，开花期为4.38%，开花期为1叶期的2.7倍。鲁棉1号相反，多酚类含量从1～3叶期下降较大，以后下降减缓。1叶期为3.65%，开花期为2.91%，开花期仅为1叶期的4/5。86-1和鲁棉1号相比，从5叶期开始，86-1高于鲁棉1号，到开花期为鲁棉1号的1.5倍。袁章虎等（1995）指出，各品种无论是抗病的还是感病的，接种枯萎菌后体内多酚的含量都有明显提高。抗、感病品种主要差异有以下两点：一是抗病品种多酚的累积高峰出现的早；二是抗病品种在接菌后多酚增加的灵敏量比感病品种高许多。这表明品种所固有的组成性多酚含量是品种间的差异，在一定范围内与抗病性没有关系，而棉株遭受枯萎萎菌侵染后所合成的多酚类物质才是抗病性增强的根本所在。病原物侵染后，植物体内常有大量酚类物质的积累，这些酚类物质主要由苯丙烷类代谢途径合成，其中，绿原酸和阿魏酸是主要的酚类物质。作为苯丙烷类代谢途径的主要产物，在受病菌侵染或诱发物处理后，植物体内绿原酸和阿魏酸的积累是一种常见的现象。在一些植物的抗病反应中绿原酸含量增加快，发生早，而感病反应中则相反。在绿原酸方面，冯洁等（1990）试验结果表明，不同抗病类型品种接种后绿原酸含量存在差异。抗病品种中棉所12、86-1在接菌后24h绿原酸含量迅速上升，最高含量0.47～0.51mg/g干重，48h后又迅速下降，以后又有所回升。感病品种岱字棉15、豫棉1号在接菌初期（24～72h）绿原酸含量始终低于未接菌的对照，直到96h才迅速增加，最大含量为0.49～0.55mg/g干重。在接菌初期感病品种体内酚类植保素积累很慢，到后期含量虽然超过了抗病品种，但已错过了杀伤病菌的时机。抗病品种则不然，在接菌初期绿原酸含量就迅速积累，对病菌的侵入起到阻止和杀伤作用。可见接种枯萎菌后，抗、感品种都可以产生酚类植保素——绿原酸，关键在于产生的量和速度不同。宋凤鸣等（1996）的研究结果也表现了这种特点。Friend等（1973）研究表明，绿原酸可抑制某些病原菌的生长和产孢。阿魏酸虽然无直接的杀菌活性，但它是木质素的前体，其含量的增加可为木质素合成提供更多的底物，促进木质素的积累，导致细胞壁的木质化，从而在植物抗病性中起了间接作用。冯洁等（1990）研究结果表明，抗病品种中棉所12、86-1在接菌后48h均出现了一个阿魏酸增加峰，显著高于对照水平，最大量可达4.27～6.68mg/g干重，86-1在接菌后96h又出现一个增加峰，含量可达5.01mg/g干重。而感染病品种岱字棉15、豫棉1号在接菌后24～72h，阿魏酸含量始终低于未接菌的对照，直到96h才略高于对照，最大量为2.17～3.48mg/g干重。接菌后阿魏酸含量的变化与棉花抗枯萎病性呈正相关。宋凤鸣等（1996）报道，在不接种枯萎病菌条件下，抗、感品种棉苗体内阿魏酸含量明显差异，但接菌后，抗病品种棉苗体内阿魏酸含量的增加幅度更大（表3-12）。处理中棉所12（抗病品种）6037（感病品种）接种后7天接种后11天接种后15天接种后11天接种后15天不接枯萎病菌0.5820.5450.7520.5720.692接枯萎病菌1.3021.7592.1130.8031.201表3-12 棉苗根茎部组织中阿魏酸的含量（OD350/gDW-ml）由于病原真菌和细菌感染，在受损害的植物细胞内或细胞周围高浓度地积累植保素，这些小分子化合物许多是黄酮类化合物。黄酮类化合物以糖苷的形式广泛分布在植物界。它们的合成和转化可能彼此独立地加以调节。刘发敏等（1993）指出，在不接枯萎病菌的条件下，抗、感病品种黄酮类含量随着生育期进程变化较大。抗病品种86-1每克干重在一叶期为10.5473mg，三叶期是高峰为14.0084mg，开花期为9.3064mg；感病品种鲁棉1号每克干重在一叶期为9.3272mg，现蕾期为高峰是12.5100mg，开花期为11.6401mg，86-1在1～3叶期高于鲁棉1号，其余各期都低于鲁棉1号。在接菌的条件下，86-1黄酮类含量每克干重在一叶期为10.7138mg，到五叶期降到最低点为7.2778mg，然后急剧上升，开花期为12.2706mg，曲线呈现“V”字形。鲁棉1号黄酮类含量每克干重在一叶期为9.8407mg，三叶期达到高峰为11.5603mg，现蕾期为10.2887mg，开花期为10.446mg，变化较平缓，曲线略呈“S”形。86-1和鲁棉1号相比，在三叶期和五叶期86-1黄酮类含量低于鲁棉1号外，其余各生育期都高于鲁棉1号（图3-12）。宋凤鸣等（1996）也报道了类似的研究结果。接种枯萎病菌的抗病品种棉苗叶片和根茎部组织中黄酮类物质含量略高于感病品种，枯萎病病菌侵染后，棉苗组织中黄酮类物质含量明显提高，抗病品种棉苗组织中黄酮类物质含量的增加幅度略大（表3-13）。品种处理叶片组织根茎部组织中棉所12号（抗病）不接枯萎病2.041.212.12接枯萎病3.622.643.546037（感病）不接枯萎病1.691.091.68接枯萎病3.031.802.70表3-13 棉苗组织中黄酮类物质的含量（OD509/g·ml min）图3-12 棉花不同生育时期黄酮类含量的变化植物细胞壁上存在着众多的酚类物质。在一些植物病害系统中已经证实植物受侵后组织中不溶性胞壁结合酚类物质在其对抗病性中起重要作用。Glazener等（1982）认为不溶性胞壁结合的简单酚类物质可能参与植物的某些防卫反应过程，且与抗病性有关。Nieman等（1991）和Bonello等（1993）报道，胞壁结合的复杂酚聚合物主要是木质素，其含量的增加，表明细胞壁的木质化，因而在植物抗病性中起到作用。宋凤鸣等（1997，2001）研究结果表明：①抗病品种棉苗组织中胞壁结合的简单酚、酚聚合物及黄酮醇含量高于感病品种棉苗组织中的含量。根茎部组织中胞壁结合酚含量相对较高；②枯萎病菌侵染后棉苗组织中不溶性胞壁结合酚含量有明显的提高（表3-14）。因此认为，受枯萎病菌侵染后棉苗组织中可溶性酚及不溶性胞壁结合酚的积累与棉苗对枯萎病的抗性有关。品种处理叶片组织根茎部组织简单酚复杂酚聚合物黄酮醇简单酚复杂酚聚合物黄酮醇中棉所12号（抗病）不接枯萎病菌0.1900.1132.890.3150.2384.72接枯萎病菌0.3640.1964.810.5610.4357.506037（感病）不接枯萎病菌0.1570.0882.610.2990.1984.20接枯萎病菌0.2440.1443.530.4290.3386.31表3-14 棉苗接种后11天时单位干细胞壁组织[m（DW）]中不溶性胞壁结合酚类物质的含量儿茶素（Catechin）是棉花植株中最主要的多元酚（Howell等1976），随着棉苗生长，组织中儿茶素的含量增加，同时也提高对立枯病的抗性（Hunter等，1974）。在离体条件下，儿茶素可抑制立枯病菌（Rhizoctonia solani）和黄萎病菌（Verticillium dahilae）的菌丝生长及黄萎病菌的产孢（Howell等，1976；Hunter等，1974）；而且儿茶素或其氧化产物可使立枯病菌的多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase，PG）失活（Hunter等，1974，1978）。因此，Hunter认为儿茶素可通过抑制真菌生长和PC活性而在棉花抗病性中起重要作用。宋凤鸣等（1996，1998）就儿茶素对棉枯萎病菌的影响以及在棉花抗枯萎病中的作用进行了研究。研究结果指出，抗病品种棉苗组织中儿茶素的含量较高，受侵后其含量明显增加，而感病品种棉苗受侵后儿茶素仅有少量增加（表3-15）；纯培养条件下儿茶素对枯萎病菌菌丝生长、产孢及孢子萌发具有明显的抑制作用（表3-16）；棉苗组织中酚类物质对PG和PL活性有抑制作用，而且证明这种抑制作用主要是由儿茶素引起的（表3-17，表3-18），其抑制作用的强弱与棉苗组织中的儿茶素含量呈显著的正相关。总之，儿茶素通过对病菌生长、产孢和其胞壁降解酶（如PG、PL等）的抑制而阻止病菌在棉花体内的侵入、繁殖和扩展，从而提高棉花对枯萎病菌侵入和扩展能力，由此在棉花抗病性中起作用。品种处理叶片组织根茎部组织中棉所12号（抗病）不接枯萎病菌0.5170.582接枯萎病菌1.4521.172不接枯萎病菌0.6790.706接枯萎病菌1.7681.6056037（感病）不接枯萎病菌0.4050.528接枯萎病菌0.8520.771表3-15 棉苗组织中儿茶素的含量（mg/g 鲜重）儿茶素浓度（mg/ml）菌落直径（cm）菌丝干重（mg）C+S（1）C+NaPP（2）C+SC+NaPP产孢量（%）（×107/ml）孢子萌发（%）0.14.073.47307220757.995.350.053.703.17273199646.790.380.103.773.37257197584.477.680.503.432.67210177553.267.371.002.371.3711384130.551.802.001.120.7797611.433.58EC501.341.121.151.180.791.36表3-16 离体条件下儿茶素对棉花枯萎病菌的影响品种处理对PG的抑制作用*（%）对PL的抑制作用（%）叶片组织根茎部组织叶片组织根茎部组织中棉所12不接枯萎病菌30.3423.0819.5518.91接枯萎病菌54.1855.3451.7548.62不接枯萎病菌24.3819.2016.0712.77接枯萎病菌42.7645.3835.4543.57表3-17 棉苗组织提取液中酚类物质对多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的抑制作用处理PG活性PG（μgglucose/mgprot·h）PL活性PL（△OD550/mgprot·h）对照CK50%926.3091.0含儿茶素部分抽提液673.00（27.32%）*40.3（55.71%）其余部分抽提液874.00（5.62%）86.7（4.76%）表3-18 组织提取液经TLC后含儿茶素部分硅胶抽提液及其余部分硅胶抽提液对多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的影响棉酚是棉花体内主要的酚类物质，在离体条件下，棉酚可抑制黄萎病菌和枯萎病菌某些专化型的菌丝生长和产孢（Bell，1967；Davis，1964），棉花受病原菌侵染后，其体内棉酚含量有明显的增加，因而推测，棉酚及单宁在棉花抗病性中起到作用（Bell，1967；魏守军等，1992；沈其益等，1992；Harrison等，1982）。魏守军等（1992）观察到在棉花受到枯萎菌侵染后，棉酚在棉株木质部和叶柄维管束导管细胞内大量累积（图3-13），并且抗病品种中棉所12和86-1中，染病后根系游离棉酚含量分别提高112%和96%；而感病品种冀棉11号和鄂荆92中，染病后根系游离棉酚含量只分别提高8%和4.8%。宋凤鸣等（1997）也观察到在未接种枯萎病菌的健康棉苗中，抗病品种的游离棉酚含量均显著高于感病品种相应组织中的含量，根茎组织内的含量又高于叶片；接种棉枯萎病菌引起发病并导致棉苗组织中游离棉酚含量明显提高，抗病品种增长显著高于感病品种。图3-13 棉株茎与叶柄横切片图棉花枯萎病是重要的土传病害，枯萎菌由根系直接侵入，根系细胞壁是它需要克服的第一道防线。蛋白质是病原菌赖以生存的重要营养来源，寄主植物细胞壁蛋白质含量十分丰富，一些蛋白质组分（如天冬氨酸、谷氨酸等）经过脱氨后的碳骨架可以直接进入病原菌的代谢系统，合成病菌所需要的蛋白质，因此，对寄主细胞内蛋白质组成成分的氨基酸进行研究的重要意义是显而易见的。冯洁等（1991，1994，1995）在这方面做了较系统的研究，取得了具有科学意义的研究结果。（1）棉花根、叶内的蛋白质含量在感染枯萎病菌后，叶内蛋白质含量，抗病品种接菌后36h以前的蛋白质含量都低于未接菌的对照，36h后则高于对照的水平，表现为先低后高；而感病品种则恰恰相反，出现先高后低的现象。在根内，抗病品种接菌后24h始终保持低于对照品种中蛋白质的水平，直到36h后才有所上升。而感病品种接菌后蛋白质浓度均高于对照。另外，达到高峰时的蛋白质含量感病品种高于抗病品种。（2）棉花细胞壁氨基酸含量用不同致病力的棉花枯萎病菌7号和3号小种接种棉花，对抗、感品种根部细胞壁氨基酸含量进行分析。结果表明，感病品种在接种7号小种后，根内细胞壁氨基酸含量增加了32.3%，抗病品种增加了4.4%；接种3号小种后抗病品种氨基酸含量下降了14%，感病品种上升了19.8%（图3-14）。感病品种受枯萎菌诱导后细胞壁氨基酸的积累明显高于抗病品种，为枯萎病菌的生长提供了较多的氮源，易与枯萎菌建立寄生关系，这表明细胞壁氨基酸含量与棉花对枯萎病的抗性具有一定的相关性。（3）棉花细胞壁富含羟脯氨基酸糖蛋白含量脯氨酸是一种非常重要的氨基酸，它经过羟化形成的羟基脯氨酸，是细胞壁伸展蛋白的原料。有些研究结果表明，细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白的积累与植物抗病性关系密切（Mayad，1986；Benhamou，1990）。冯洁等（1995）研究结果表明，不同品种间细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的积累量存在差异，抗病品种细胞壁内HRGP含量明显高于感病品种。棉花叶内的HYP（羟脯氨酸）含量与其他氨基酸相比含量最低，只占总量的1.0%～1.2%。根内细胞壁HYP与其他氨基酸相比含量最高，占氨基酸总量的19.1%～19.6%，是其他氨基酸的2～10倍。根内HYP含量大约是叶内的10倍，这可能是由于根与病原菌直接接触，长期作用进化的结果。根内HYP的高含量对棉花自身抵抗病菌侵染有利。在棉花细胞壁HRGP含量增加及细胞壁木质素沉积与抗枯萎病性的关系上，接种枯萎病菌后根、叶内细胞壁木质素沉积与HYP含量变化规律相似，抗病品种86-1接种7号、3号小种后，细胞壁木质素的累积量均高于感病品种邯14，枯萎菌7号小种诱导后细胞壁的木质化程度比接种3号小种要高（表3-19）。可见，HRGP含量及细胞壁木质化程度与棉花抗枯萎病性呈正相关。图3-14 接种枯萎病菌对棉花根内细胞壁氨基酸含量的影响处理861（抗病）邯14（感病）根叶根叶木质素增长率（%）木质素增长率（%）木质素增长率（%）木质素增长率（%）健株2.882.402.802.477号小种3.5623.62.6811.73.2415.72.673.13号小种3.2613.22.566.73.079.62.553.2表3-19 不同处理对细胞壁木质素沉积的影响至于HRGP在抗病反应中的作用机制主有以下3方面（宋凤鸣，1992）。（1）作为凝集素的作用许多植物凝集素是糖蛋白，其中，有一些就是HRGP。这种具凝集活性的HRGP定位于能与病原菌相互作用的位点，HRGP可能与病原菌相互作用并把病原菌固定在细胞壁中，从而阻止病原菌的侵入或在细胞间的扩散。HRGP还在寄主—病原菌相互作用的专化性识别机制中起到重要作用。（2）作为木质素的沉积位点寄主与病原菌相互作用中，细胞壁在病原菌侵染后的木质化是寄主抗病反应的特性之一。木质素的形成与苯丙氨酸代谢形成的松柏醇有关，松柏醇的脱氢多聚物（DHP）与HRGP结合形成一种对酸稳定的复合物。在初生壁的木质化过程中，由松柏醇产生的甲基化醌与HRGP之间形成共价交错连接，从而导致了木质素在细胞壁中的沉积。（3）作为结构屏障的作用高等植物细胞壁中，HRGP填充在纤维素骨架的间隙中，又与细胞壁的其他成分共价结合形成更为致密、不可穿透的结构屏障。而且，HRGP具有结构性多聚物的功能，从而提高了细胞壁的强度。在侵染穿透过程中，病原物分泌的纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶等都能分解纤维素、半纤维素等细胞壁成分。但这些酶不能分辨HRGP，而且HRGP包围在纤维素和半纤维素的周围，从而把病原物分泌的酶与其底物分开，使纤维素和半纤维素等胞壁物质免受分解。继续保持细胞的正常结构，阻止病原物的侵入。但目前尚没有这方面的直接证据。病原菌的侵染可破坏寄主植物体内活性氧产生与清除之间的动态平衡，引起活性氧（主要是超氧阴离子O-2和过氧化氢H2O2）的积累，同时激活脂氧合酶（Lipoxygenase，LOX）基因的表达，LOX酶活性升高。活性氧和LOX酶通过非酶促和酶促方式直接攻击膜系统中的不饱和脂肪酸，启动膜脂过氧化的发生。活性氧的积累及膜脂过氧化的发生直接与植物的过敏性抗病反应有关，因而被认为是植物抗病防卫反应的组成部分之一。活性氧及膜脂过氧化的产物在植物抗病防卫反应中起的主要作用是：①对入侵病菌的抑制；②诱导植保素合成、细胞壁木质化及富含羟脯氨酸糖蛋白的沉积；③与信号传递有关并激活植物防卫反应相关基因的表达。宋凤鸣等（2001）研究结果表明，未接种枯萎病菌的健康棉苗中，抗病品种中棉所12棉苗的活性氧水平略高于感病品种6037，接种病菌后，棉苗叶片和根茎组织的活性氧水平显著升高，中棉所12的活性氧积累早，积累水平高于6037（表3-20）。健康棉苗的茎与根组织中LOX酶活性，在抗与感病品种间无明显差异，接种枯萎病菌后，2个供试品种棉苗组织中LOX酶活性有明显的升高，但表现不同的变化动态。抗病品种中棉所12接种后茎与根组织中，LOX酶活性快速增加，在接种后5～8天达最高，之后缓慢下降。感病品种6037棉苗接种后茎与根组织中，LOX酶活性增加缓慢，8天后才有较大幅度的增加，而后逐步下降。处理O-2产生速率（μmolO-2/t（gFW·min）H2O2积累（μmolH2O2/gFW）3天7天3天7天中棉所12（抗病）不接枯萎病菌0.320±0.0050.381±0.037103.9±4.486.3±8.8接枯萎病菌0.922±0.0351.086±0.066163.0±3.5159.6±4.56037（感病）不接枯萎病菌0188±0.0010.253±0.00661.5±7.852.9±4.6接枯萎病菌0.336±0.0180.725±0.00685.6±3.1127.5±5.3表3-20 枯萎病菌接种后棉苗茎与根组织中活性氧的积累丙二醛（MDA）是膜脂过氧化产物，未接种枯萎病菌的健康棉苗的茎与根组织中，MDA含量在抗与感病品种间无显著差异，但枯萎病菌接种后，棉苗组织中MDA的含量有明显的增加，抗病品种中棉所12棉苗MDA的含量在接种后3天就明显增加，此后直线上升，而感病品种6037棉苗中MDA的含量在接种后7才开始积累，增加速度相对较慢。接种枯萎病菌后，抗病品种棉株体内膜系统中，不饱和脂肪酸含量下降明显，而感病品种无显著变化。膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量上升，膜系统中，不饱和脂肪酸含量下降，表明有膜脂过氧化的发生（宋凤鸣等，2001）。上述这些结果说明，枯萎病菌侵染后棉苗体内活性氧的积累、LOX酶活性的上升以及由此引起的腆脂过氧化，可能在棉苗对枯萎病的抗性中起作用。棉株感枯萎病后显示的病症是由于一系列不正常的生化和生理活动的结果。脂肪酸是细胞质膜的主要组织成分，具有极重要的生物功能，棉花叶片中的脂肪酸主要由两种饱和脂肪酸和3种不饱和脂肪酸所组成。感染枯萎病棉株叶片中亚麻酸含量下降，而油酸和亚油酸含量增加，总的来看是不饱和成分降低，这说明叶片膜脂中脂肪酸的组成分发生了变化、加之其他生理代谢的影响，导致病株呈现皱缩（宋晓轩等，1992）。郭金城等（1990）测定结果指出，子叶中油酸和亚麻酸含量与品种的抗枯萎病性有一定的相关性。品种的抗病性越强，其子叶中油酸含量越高。高抗枯萎病品种52-128子叶中油酸含量比感病品种鄂沙28高16.99%，表明品种的抗病性与子叶中油酸含量呈正相关；而子叶中亚麻酸含量与品种抗病性呈负相关趋势，子叶中亚麻酸含量越低，其品种的抗病性越强。高抗枯萎病品种52-128子叶中亚麻酸的含量比感病鄂沙28低10.55%。枯萎病对棉株光合作用和呼吸作用有明显的影响。丁钟荣等（1988）测定结果表明，无论感病品种还是抗病品种，感病植株的光合作用均显著降低。感病品种的光合强度降低了37.2%，总光合强度降低30.5%；抗病品种的光合强度降低28.5%，总光合强度降低21.3%。说明感病植株生长矮化和产量降低都与光合下降有关。净光合速率表明叶片吸收固定二氧化碳的能力，受叶龄影响较大，反映在主茎叶上即是受不同叶位的影响。健株叶片的净光合速率最大值均出现在第五叶位叶片，而病株叶片则无此规律，这是由于其各叶位叶片发病程度和发病时间的不同所致。相同叶位的主茎叶片的净光合速率，病株均明显低于健株。病株叶片的净光合速率平均比健叶下降了58.7%～62.8%。这表明，病叶的同化二氧化碳能力大为降低。棉株感病后呼吸强度均明显下降，抗病品种下降更甚。抗病品种的病株呼吸强度比健株下降23.7%，而感病品种的病株只比健株下降13.1%。气孔是二氧化碳和水气进出叶片的通道，气孔导度表明气体通过气孔传导的能力，直接影响着气体交换的进程。棉花感染了枯萎病后，各主茎叶位叶片的气孔导度明显降低，病叶的气孔导度分别比健叶的平均降低了64.4%～88.7%。因此，影响叶片水气的交换能力，使蒸腾速率下降，病叶的蒸腾速率分别比健叶减少46.7%～68.2%（宋晓轩等，1992）。丁钟荣等（1988）报道，感枯萎病植株的叶片蒸腾强度、叶水势和细胞汁浓度分别比健株下降22.48%～30.91%、14.75%～11.81%和13.43%～18.11%，而下降幅度蒸腾强度和细胞汁浓度抗病品种明显高于感病品种，叶水势，则反之。Nain （1985）报道，棉株感染枯萎病后，蒸腾作用的强度发生变化，并受到抑制。对离体叶片的蒸腾作用进行测定发现，充分展现症状的叶片其蒸腾强度要比健康叶片低1/2～2/3；同时，叶片中的水分含量也低约1/2。温度是维持正常新陈代谢的重要因素之一。宋晓轩等（1992）测定结果表明，感染枯萎病后，各节位主茎病叶叶片的叶温均高于健叶，最多能高出5.5℃；健叶叶温比其周围环境的气温低2.51～3.13℃，叶温与气温温差较大，而病叶的叶温与气温温差较小，最多相差-1.29～1.24℃，负值说明叶温超过了气温，最高可超出2℃。这种差异与棉株发病程度有直接关系，对病叶外表健康的部分和发病部分的测量，坏死组织部分的温度要比绿色组织部分的温度高。在幼茎和幼铃上也表现了同一规律。在棉株体内糖、氮代谢方面，病株的硝态氮含量显著减少。感病品种硝态氮含量比健株减少1/2；抗病品种减少1/3。感病株可溶性蛋白质含量显著降低（图3-15）。可溶性糖含量感病植株比健株减少一半左右。同样，抗病品种比感病品种高出1/3以上（丁钟荣等，1988）。张海娜等（2011）报道，感病株体内可溶性糖含量高于正常株（图3-16）。表明抗病品种的营养积累要比感病品种优越得多。图3-15 可溶性蛋白质含量的变化（张海娜等，2011）图3-16 可溶性糖含量的变化（张海娜等，2011）已有的研究结果表明，根际微生物和棉际分泌物等生态因素与植物抗病性有密切关系。植物的分泌物主要包括糖、氨基酸、蛋白质、维生素、有机酸、无机离子等。这些分泌物中的某些物质能在抵御病菌侵入中起作用。显然植物的分泌物中存在着某些物质，由于它们的存在使植物体本身具有抗病的潜在活性，这是植物体自身防御作用的机理之一。冯洁等（1991）研究了棉花抗、感品种的病、健株根分泌物中氨基酸及糖分含量的变化及其对枯萎菌孢子萌发的影响。结果表明，抗病品种健株根分泌物中，含有7～8种氨基酸，总量分别为1.40nmol和1.33nmol。感病品种根分泌物中，含有1～4种氨基酸，总量分别为0.43nmol和1.02nmol。接种枯萎菌后，棉花抗、感品种根分泌物中，氨基酸种类均达到17种，抗病品种根分泌物中，氨基酸总量为152.40～160.30nmol。感病品种为216.10～239.98nmol。感病品种根分泌物中氨基酸总量明显高于抗病品种。丙氨酸（Ala）在氨基酸总量中所占的比例最大，其次是谷氨酸 （Glu）和缬氨酸（Val），三者之和在氨基酸总量中所占的比例抗病品种为60%～75%，感病品种为59%～64%。天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）是植物及病原物体内代谢的重要氮化物。感病品种接菌后根分泌物中，这两种氨基酸的含量比抗病品种高，这可能对病原菌利用它们构建体内其他重要化合物是有利的。枯萎菌孢子在抗病健株根分泌物中，萌发率在22.4%～26.3%，接近清水对照，没有刺激孢子萌发的作用，在感病健株根分泌物中，孢子萌发率在34.9%～57.7%，比对照高10.2～33个百分点，说明感病品种健株根分泌物可刺激孢子萌发。接枯萎病菌后，抗、感品种根分泌物均可刺激孢子萌发，萌发率在65.4%～72.0%，比对照高40.7%～47.3%。孢子在不同氨基酸溶液中萌发，在Gly.Ala、Ser、Ghl中，孢子萌发百分率最高（61.0%～74.5%），其次是Asp、Phe，Thr、Pro、Val、Cys萌发率在30.2%～58.4%，也具有刺激孢子萌发的作用，在Arg、Met、Leu中，萌发率接近清水对照（22.6%～27.7%），只有His具有抑制孢子萌发的作用（17.2%）。棉苗健株根分泌物中，总糖含量很低，用薄层层析法检测不到果糖和葡萄糖。接菌后总糖含量与健株相比有大幅度增加，并可检测到果糖和葡萄糖。抗病品种的果糖含量分别为23.70%～25.7%和2.69%～3.02%；而感病品种果糖和葡萄糖的含量分别为25.20%～25.60%和1.82%～1.92%。抗病品种的葡萄糖含量略高于感病品种（冯洁等，1991）。由于棉花根分泌物的成分非常复杂，其作用在土壤中又受其他诸多因素的影响，进一步研究这一问题，对探明枯萎病生态抗性机制是必要的。棉枯萎病菌主要存活于土壤并从根部侵入，根际则是病菌侵入根系的必然通道。而根际微生物是一个极其庞大的群体，其区系各成员对病菌的反应也各不相同，有些表现为抑制作用（包括营养竞争、拮抗、寄生、捕食等），有些表现为促进作用（包括促进萌发，促进生长，协助侵入等），有些则表现关系不大，根际微生物区系的组成不同，对病菌总的反应也就不同。因此，弄清根际微生物的区系组成（包括种类、种数、优势种等），对于抗病机制的研究及生物防治都具有十分重要的理论意义，对于开发土壤微生物资源也有较为重要的作用。李洪连等（1990、1991、1992）对棉花抗、感枯萎病品种根际微生物种类、数量及其抑菌作用进了研究。研究结果指出：①棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量存在着明显差异。抗病品种根际微生物数量显著多于感病品种，其中，又以根际真菌数量更为明显，两类品种之间的差异达到极显著水平，两类品种之内无明显的差异。在根际细菌数量方面，根际放线菌数量，均为抗病品种的数量多于感病品种。这个结果表明，棉花品种对枯萎病的抗性与根际微生物数量之间存在着密切的关系，抗性愈强，根际微生物群体数量愈大（表3-21）。②棉花抗、感枯萎病品种根际真菌区系组成十分复杂，且差异十分明显。抗、感病品种的各类真菌中，以青霉属（Penicillum）、曲霉属（Aspergillus）、镰刀菌属（Fusarium）等种数较多。不同的棉花品种其根际真菌属数、种数、种类及优势种均不相同，每个品种都有自己独特的根际真菌区系组成。一般来说，抗病品种根际真菌种数较多，抗病品种86-1和豫棉7号分别共分离出19属35种和14属30种根际真菌，其根际真菌优势种多为曲霉（Aspergillusspp.）、青霉（Penicillumspp）、疣孢漆斑菌（Myrithecium verracaria），而感病品种冀棉7号和河南69分别共分离出14属30种和13属27种根际真菌，其优势种则为粉红粘帚霉（Gliocladium roseum）、双胞镰刀菌（Pusarium dimerum）、黑根霉（Rhizopus nigicans）等。播期品种生育期真菌平均值及差异比较放线菌平均值及差异比较细菌平均值及差异比较春播861（抗病）冀棉7号（抗病）河南69（感病）鲁棉1号（感病）2～3叶期11.886～7叶期28.34现蕾期13.152～3叶期12.566～7叶期23.95现蕾期13.002～3叶期6.036～7叶期6.99现蕾期6.362～3叶期7.496～7叶期5.36现蕾期5.6017.79aA16.50aA6.46bB6.15bB7.6323.3228.846.2813.4412.444.4913.3010.873.7910.367.9619.93aA10.72bB9.55bB7.37bB13.2719.39102.134.2312.8092.022.986.4656.936.0514.2759.2744.93aA36.36abAB22.12cB26.53bcB表3-21 棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量（106个/克土）播期品种生育期真菌平均值及差异比较放线菌平均值及差异比较细菌平均值及差异比较夏播861（抗病）冀棉7号（抗病）河南69（感病）鲁棉1号（感病）2～3叶期22.556～7叶期27.11现蕾期36.392～3叶期18.376～7叶期29.07现蕾期28.172～3叶期10.146～7叶期15.88现蕾期19.842～3叶期8.666～7叶期9.44现蕾期13.7328.68aA25.20aA15.59bB10.61bB13.6914.7016.508.7012.8912.034.146.065.624.944.624.4714.96aA11.21bB5.27cC4.68cC21.7478.45141.658.4751.5998.0612.1537.8590.936.4254.3993.0780.61aA52.71bB46.98bB51.29bB表3-21 棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量（106个/克土）（续）-1棉花抗、感枯萎病品种在相同条件下根际微生物种类和数量明显不同，其原因可能是由抗、感品种根系分泌物和脱落物的不同而导致的。如果根际内微生物数量较多，就会对枯萎病菌的侵入产生较大的抑制作用，使病菌难以侵入，从而使棉株表现为抗病。当然，这种影响除决定于根际微生物的数量外，还与微生物的种类及对枯萎病菌的抑菌作用强弱有关。综上所述，棉花枯萎病的抗病机制是一个非常复杂的问题，涉及的因素众多。如果强调某一方面的作用，难免有一定的局限性。抗病、耐病和感病品种不仅在受到病原物侵入前就存在差异，而且更重要的是染病后抗性与其产生抗性机制的速度和程度的差异。如果将有关联的作用有机地联系起来，开展综合研究，可能更有助于深入地认识棉花对枯萎病的抗病机制。

黑绒金龟（Maladera orientalisMotschulsky），属鞘翅目（Coleoptera），金龟科（Scarabaeidae）。我国除西藏、新疆无报道外，其他各省（区）均有发生。在国外，日本、朝鲜半岛、俄罗斯有发生。黑绒金龟成虫和幼虫均可为害。幼虫取食植物地下部分，成虫取食作物幼芽、叶片、茎秆等。高粱叶片及幼苗被害，造成叶片缺刻、孔洞，严重的全株被啃光，仅留秃桩。黑绒金龟成虫还可取食为害多种农作物和林木。图3-23 啃食幼苗造成缺刻成虫卵圆形，前狭后宽，大小6.2～9.0mm×3.5～5.2mm，黑色或黑褐色，有丝绒般闪光。唇基黑色，光泽强，前缘与侧缘微翘起，中间纵隆。触角 9节，鳃片部3节。前胸背板横宽，密布细刻点，两侧中段外扩，侧缘列生褐色刺毛。鞘翅侧缘微弧形，边缘具稀短细毛，每侧具9 条刻点沟，沟间拱起明显。前足胫节具 2 个外齿，爪具齿。臀板三角形，密布粗大刻点。卵长1.2mm，椭圆形，乳白色，光滑。老熟幼虫体长14～16mm，头宽2.5～2.6mm，两侧颊区触角基部上方具一圆形暗斑 （伪单眼）。肛腹片后部覆毛区满布顶端尖弯的刺毛，前缘双峰状，中间裸区楔状，楔尖朝向尾部，将覆毛区一分为二。刺毛列位于覆毛区后缘，由16～22根锥刺毛组成，呈横弧状排列，其中间隔开宽些。离蛹，蛹体长8～9mm，宽3.5～4.5mm。腹部第1～6节背板中间具横峰状锐脊，尾节近方形，后缘中间凹入，两尾角较长。雄蛹臀节腹面可见隆起的外生殖器；雌蛹臀节腹面平坦，生殖孔位于基缘中部。图3-24 黑绒金龟（左：成虫；右：卵）图3-25 黑绒金龟（左：成熟幼虫；右：初龄幼虫）黑绒金龟在我国长江以北地区1年发生1代，长江以南地区发生代数不清，以成虫在土壤中越冬。4～6月为成虫活动期，连续5天平均气温10℃以上，尤其是降雨后开始大量出土，晴朗、风小的天气，午后14：00～17：00时是成虫活动高峰。成虫具趋光性和假死性。6～8月为幼虫生长发育期。1.农业措施防治 秋收后深翻土地，改良土壤，合理轮作，铲除杂草，科学施肥，精耕细作等，恶化地下害虫的生存条件，减轻为害。2.人工诱杀成虫 于无风下午14：30～17：00时，在田间分散安插蘸有杀虫剂的新鲜杨树或柳树条把，诱杀成虫。在成虫发生期，利用其趋光性和假死习性，人工捕杀。3.药剂防治 ①毒土法：每亩用40%甲基异柳磷乳油100ml，拌潮湿细土20kg，高粱播种时随之撒施于穴中或播种沟内，可控制或减轻幼虫为害。②喷雾：在成虫盛发期，用2.5%敌杀死乳油或2.5%功夫水乳剂等药剂，每亩15～20ml，对水40kg，喷雾。

宽背金针虫（Selatosomus latusFabricius），属鞘翅目Coleoptera，叩头虫科Elateridae。分布于辽宁、河北、山西、河南、陕西、湖北、广西和新疆等省区。主要为害高粱、玉米等禾谷作物，也可为害豆类、薯类、甜菜、棉花、瓜类和苜蓿等经济作物。可咬食刚出土的幼苗及未出土的幼芽和种子，被害处不完全咬断，断口不整齐；也可蛀入较大的种子及块茎、块根和幼苗根内取食，蛀成孔洞，后期被害植株干枯死亡。雌成虫体长10.5～13.1 mm，雄成虫体长9.2～12.0 mm，粗短宽厚。头具粗大刻点。触角短，端不达前胸背板基部，第1节粗大，棒状，第2节短小，略呈球形，第3节比第2节长2倍，从第4节起各节略呈锯齿状。前胸背板横宽，侧缘具有翻卷的边沿，向前呈圆形变狭，后角尖锐刺状，伸向斜后方。小盾片横宽，半圆形。鞘翅宽，适度凸出，端部具宽卷边，纵沟窄，有小刻点，沟间突出。体黑色，前胸和鞘翅带有青铜色或蓝色色调。触角暗褐色，足棕褐色，后跗节明显短于胫节。老熟幼虫体长20～22mm，体棕褐色。腹部背片不显著凸出，有光泽，隐约可见背纵线。腹部第9节端部变窄，背片具圆形略凸出的扁平面，上覆有2条向后渐近的纵沟和一些不规则的纵皱，其两侧有明显的龙骨状缘，每侧有3个齿状结节。第9节末端分岔，缺口呈横卵形，开口约为宽径之半。左右两岔突大，每一岔突的内枝向内上方弯曲，外枝如钩状，向上；在分枝的下方有2个大结节：一个在外枝和内枝的基部，一个在内枝的中部。蛹体长约10mm。初蛹乳白色，后变白带浅棕色，羽化前复眼变黑色，上颚棕褐色。蛹前胸背板前缘两侧各具1尖刺突，腹部末端钝圆状。雄蛹臀节腹面具瘤状外生殖器。图3-15 宽背金针虫为害状（张治良摄）在我国北方约需4～5年完成1代，以幼虫越冬。幼虫春季为害各种旱地作物。5～7月成虫出现，白天活动，能飞翔，有趋糖蜜习性。春季雨水均匀，土壤湿润，有利金针虫发生，而土壤含水量过高不利害虫生存。秋深翻和灌水等均会降低害虫种群数量，减轻为害。图3-16 宽背金针虫（左：成虫；右：蛹）（张治良摄）参考沟金针虫防治。