肖 婷,錢榮明,張富榮,周 斌,吳惠秋,季 森,宋俊賢,莊義慶,楊敬輝
(1江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇句容 212400;2南京市溧水區(qū)植保植檢站,南京 211000;3徐州市銅山區(qū)植保植檢站,江蘇徐州 221000;4昆山市耕地質(zhì)量與植物保護(hù)站,江蘇昆山 215300;5泰州市姜堰區(qū)植保植檢站,江蘇泰州 225500;6無錫市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站,江蘇無錫 214000;7常州市新北區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合管理服務(wù)中心,江蘇常州 213000)
草莓味美多汁,酸甜可口,是深受消費(fèi)者喜愛的水果。改革開放以來,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平提高,草莓消費(fèi)需求不斷擴(kuò)大。江蘇省草莓產(chǎn)業(yè)幾乎是從零起步,有了很大發(fā)展,目前全省栽培面積超達(dá)1.7萬hm2,分布遍及全省,并形成了東海、贛榆、如皋、句容等較大的集中產(chǎn)區(qū),成為全國的草莓大省。種草莓成為很多地方農(nóng)民調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展高效農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)增收致富的好項(xiàng)目。草莓的栽培方式也已經(jīng)從露地栽培轉(zhuǎn)換到大棚栽培為主,上市時(shí)間為每年11月下旬至第二年5月初,上市期間為了保溫,大棚均需要加蓋雙層塑料棚膜,在這種封閉的生長條件下,灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起的草莓灰霉病很容易大范圍發(fā)生并流行,這是一種世界性病害,在很多蔬菜水果上均有發(fā)生[1]。
目前,生產(chǎn)上防治灰霉病的主打藥劑種類有苯并咪唑類、甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑(以下簡稱QoI)類、琥珀酸脫氫酶抑制劑(簡稱SDHI)類,苯胺基嘧啶類等藥劑[2-3]。本研究調(diào)查了江蘇省草莓主產(chǎn)區(qū)用來防控草莓灰霉病的主要藥劑,有腐霉利、撲海因、嘧霉胺、嘧菌環(huán)胺等,同時(shí)結(jié)合市場上銷售的防控灰霉藥劑,篩選出13種藥劑用來檢測省域范圍內(nèi)草莓灰霉的抗藥性水平。這些殺菌劑如嘧菌酯[4]、吡唑醚菌酯[5-6]、多菌靈[7]、嘧霉胺、嘧菌環(huán)胺都是單一作用位點(diǎn)殺菌劑,如果長期、多頻次使用,抗藥性會(huì)快速發(fā)展,另外很多地區(qū)對異菌脲[7-8]、啶酰菌胺[9-10]等藥劑產(chǎn)生了多重抗藥性。關(guān)于灰霉病菌抗藥性方面的報(bào)道,國內(nèi)外很多期刊屢見不鮮。本研究連續(xù)2年系統(tǒng)檢測江蘇省主要草莓種植地區(qū)灰霉病菌種群對13種常用殺菌劑的抗藥性水平,并闡明不同草莓種植地區(qū)灰霉病菌種群的多藥劑優(yōu)勢亞種群,因地制宜提出抗藥性治理策略,以期為江蘇省草莓灰霉病菌防治提供參考。
2019、2020年4月分別收集到江蘇省南京溧水市、常州新北市、蘇州昆山市、泰州市、無錫市、徐州市以及鎮(zhèn)江市十幾個(gè)草莓園區(qū)隨機(jī)采取的草莓灰霉病菌,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室分離,挑單胞培養(yǎng)和鑒定,確定其為灰葡萄孢(Botrytis cinereaPers.)。共分離得到236株草莓灰霉病菌菌株(菌株信息見表1),所有菌株采用濾紙片法保存,置于-20℃冰箱中,備用。
表1 菌株信息
供試藥劑信息見表2。
表2 藥劑信息
1.3.1 多菌靈、咪鮮胺、腐霉利和戊唑醇的抗藥性檢測方法 采用區(qū)分劑量法測定供試菌株對多菌靈、咪鮮胺、腐霉利和戊唑醇的抗藥性,多菌靈、咪鮮胺、腐霉利和戊唑醇的區(qū)分劑量分別設(shè)置為10、5、10、5 mg/L[11],培養(yǎng)基采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA北京奧博星生物技術(shù)有限公司),以不含藥劑者為對照(CK),接種后23℃培養(yǎng)3天觀察,平板上正常生長的為抗性菌株,不能正常生長的為敏感菌株。所有抗性菌株均進(jìn)行2次重復(fù)測定確認(rèn)。
1.3.2 撲海因、吡唑醚菌酯和環(huán)酰菌胺的抗藥性檢測方法 采用區(qū)分劑量法測定供試菌株對撲海因、吡唑醚菌酯和環(huán)酰菌胺的抗藥性,撲海因和吡唑醚菌酯的區(qū)分劑量均設(shè)置為10 mg/L[12],環(huán)酰菌胺的區(qū)分劑量設(shè)置為5 mg/L,培養(yǎng)基采用1%MEA(Malt extract agar)培養(yǎng)基,包含氯霉素麥芽提取物瓊脂(青島海博生物科技有限公司)和瓊脂粉,以不含藥劑者為對照(CK2),為防止旁路氧化[13],嘧菌酯和吡唑醚菌酯及其對照培養(yǎng)基(CKS)中均含有SHAM 100 mg/L(SHAM:99%水楊肟酸(salicylhydroxamic acid),由 Sigma-Aldrich 公 司 生產(chǎn),溶于甲醇,配制成20000 mg/L的母液。均放于4℃保存?zhèn)溆谩?3℃培養(yǎng)3天后觀察,平板上正常生長的為抗性菌株,不能正常生長的為敏感菌株。所有抗性菌株均進(jìn)行2次重復(fù)測定確認(rèn)。
1.3.3 啶酰菌胺、氟吡菌酰胺和氟唑菌酰胺的抗藥性檢測方法 采用區(qū)分劑量法測定供試菌株對啶酰菌胺、氟吡菌酰胺和氟唑菌酰胺抗藥性,其區(qū)分計(jì)量為10 mg/L和5 mg/L[14],培養(yǎng)用培養(yǎng)基為YBA培養(yǎng)基,制作藥皿,設(shè)不加藥劑空白對照(CK1),23℃培養(yǎng)2天后觀察。平板上病菌孢子正常萌發(fā)、菌絲正常生長的確定為抗性菌株,不能正常生長的確定為敏感菌株。所有抗性菌株均進(jìn)行2次重復(fù)測定確認(rèn)。
1.3.4 嘧霉胺、嘧菌環(huán)胺和咯菌腈的抗藥性檢測方法采用區(qū)分劑量法測定供試菌株對嘧霉胺和嘧菌環(huán)胺抗藥性,其區(qū)分計(jì)量為5 mg/L,咯菌腈為0.5 mg/L,培養(yǎng)用培養(yǎng)基為CZA培養(yǎng)基,制作藥皿,設(shè)不加藥劑空白對照(CK3),23℃培養(yǎng)2天后觀察。平板上病菌孢子正常萌發(fā)、菌絲正常生長的確定為抗性菌株,不能正常生長的確定為敏感菌株。所有抗性菌株均進(jìn)行2次重復(fù)測定確認(rèn)。
統(tǒng)計(jì)不同地區(qū)不同藥劑抗性菌株數(shù)量,分析其抗性水平。所有抗性菌株均進(jìn)行2次重復(fù)測定確認(rèn)。不同采樣點(diǎn)菌株抗性頻率計(jì)算見公式(1)。
統(tǒng)計(jì)分析抗性菌株的多藥劑抗性類型。
為準(zhǔn)確快速區(qū)分出供測菌株對13種藥劑的敏感性,以藥皿上灰霉孢子正常萌發(fā)生長的判定為抗性菌株,反之判定為敏感菌株。結(jié)果表明,2019年(119株)和2020年(117株)采集的236株灰霉病菌菌株中未檢測到對咯菌腈產(chǎn)生抗藥性的菌株,所有供試菌株對咯菌腈表現(xiàn)敏感,而對多菌靈、腐霉利、撲海因、吡唑醚菌酯產(chǎn)生抗性的菌株比例較高。2019年供試菌株中對多菌靈產(chǎn)生抗性的菌株比例高達(dá)51.92%,其次為撲海因46%,嘧霉胺43.35%,吡唑醚菌酯42.63%,腐霉利42.48%。2020年所采集的菌株對多菌靈、腐霉利、撲海因和吡唑醚菌酯抗性頻率均有所上升(圖1),抗性頻率分別為64.17%、49.11%、56.87%和67.39%。其中對戊唑醇的抗性頻率從2019年的6.06%上升到2020年的48.02%,嘧菌環(huán)胺和嘧霉胺的抗性頻率均有所下降。
圖1 2019年和2020年草莓灰霉病菌對13種藥劑的抗性頻率分布
由圖2可知,不同地區(qū)由于施藥水平不同,用藥品種不同,管理模式不同,從而同一地區(qū)對不同藥劑的抗藥性水平具有顯著差異,不同地區(qū)對于同一藥劑的抗性水平也存在顯著性差異。
圖2 不同地區(qū)草莓灰霉病菌菌株對13種藥劑的抗藥性頻率
2019年南京溧水地區(qū)供測菌株對咪鮮胺、氟吡菌酰胺、環(huán)酰菌胺、咯菌腈敏感,對多菌靈、撲海因、吡唑醚菌酯、嘧菌環(huán)胺和嘧霉胺的抗性頻率高達(dá)91.67%,其次是腐霉利和啶酰菌胺,抗性頻率為75%和66.67%。2020年采自南京溧水的30株菌株,對咪鮮胺、氟唑菌酰胺、環(huán)酰菌胺和咯菌腈敏感,對多菌靈、撲海因和吡唑醚菌酯的抗性頻率超過70%,相較于2019年有所下降,對氟吡菌酰胺和嘧菌環(huán)胺的抗性頻率僅有6.66%。
2019年蘇州昆山地區(qū)供測菌株對咪鮮胺、環(huán)酰菌胺、咯菌腈敏感,對多菌靈、腐霉利、撲海因、吡唑醚菌酯的抗性頻率高達(dá)90%以上,抗性較高的還有嘧霉胺為85%、嘧菌環(huán)胺為70%、啶酰菌胺為40%。2020年采自蘇州昆山的26株菌株全部對氟唑菌酰胺、環(huán)酰菌胺和咯菌腈敏感,其中有2株對咪鮮胺敏感性下降;與2019年相比供測菌株對多菌靈、腐霉利、啶酰菌胺、撲海因、吡唑醚菌酯抗性頻率略有下降,對戊唑醇的抗性頻率有大幅度的提高。
2019年常州新北地區(qū)整體抗性水平較低,供測菌株對啶酰菌胺、氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺、環(huán)酰菌胺、嘧菌環(huán)胺和咯菌腈敏感,對多菌靈的抗性頻率最高,僅有27.78%。2020年常州新北采集的14株菌株對氟唑菌酰胺、環(huán)酰菌胺、咯菌腈敏感,對其他藥劑的抗藥性均有不同程度的升高,其中對戊唑醇的抗性頻率由2019年的5.55%上升至56.25%,對多菌靈、腐霉利、撲海因、吡唑醚菌酯的抗性頻率均上升到40%以上。
2019年泰州地區(qū)供測菌株對咪鮮胺、戊唑醇、氟吡菌酰胺、環(huán)酰菌胺和咯菌腈敏感,對多菌靈、腐霉利、撲海因、吡唑醚菌酯、嘧霉胺和嘧菌環(huán)胺的抗性頻率高達(dá)40%~65%。2020年供測菌株對多菌靈、戊唑醇、啶酰菌胺、撲海因和吡唑醚菌酯的抗性頻率均有上升,其中戊唑醇的抗性頻率上升了38.46%,上升最多,而對腐霉利、氟唑菌酰胺、嘧霉胺和嘧菌環(huán)胺的抗性頻率均有所下降。
2019和2020年無錫地區(qū)的檢測結(jié)果顯示,供試菌株對檢測藥劑的抗性頻率較低,均低于20%。2019年未檢測到對咪鮮胺、氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺、環(huán)酰菌胺、咯菌腈產(chǎn)生抗性的菌株,2020年未檢測到對多菌靈、腐霉利、啶酰菌胺、氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺、嘧霉胺、嘧菌環(huán)胺和咯菌腈產(chǎn)生抗性的菌株。該地區(qū)以敏感菌株為優(yōu)勢種群。
2019年徐州地區(qū)供測菌株監(jiān)測結(jié)果顯示,供測菌株對咪鮮胺、戊唑醇、嘧菌環(huán)胺和咯菌腈敏感,對多菌靈的抗性頻率最高,高達(dá)66.67%,對其他藥劑的抗性頻率分布在22%~33%之間,2020年,供測菌株對多菌靈、腐霉利、戊唑醇、吡唑醚菌酯、嘧霉胺、嘧菌環(huán)胺的抗性頻率均有大幅度提高,對其他藥劑的抗性頻率均有不同程度下降,兩極分化比較明顯。
2019年鎮(zhèn)江供測菌株對供試藥劑的抗性頻率普遍偏低,2020年供測菌株對多菌靈(77.78%)、腐霉利(77.78%)、戊唑醇(55.56%)、撲海因(88.89%)和吡唑醚菌酯(77.78%)的抗性頻率較高,對其他藥劑均表現(xiàn)敏感。
由圖3可知,在區(qū)分計(jì)量濃度下,測定了各藥劑對供試菌株的抑菌率,結(jié)果顯示:供試菌株對咪鮮胺、咯菌腈、環(huán)酰菌胺、氟唑菌酰胺、氟吡菌酰胺敏感,未發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)極少量抗性菌株,而且,藥劑對抗性菌株的抑菌率高達(dá)90%以上;供試菌株對戊唑醇、啶酰菌胺、嘧菌環(huán)胺抗性頻率在20%~25.4%,對腐霉利、撲海因的抗性頻率在58%~63%,雖然供試菌株對此5種藥劑的抗性頻率存在顯著性差異,但是藥劑對抗性菌株的抑菌率主要分布在70%以上,相比之下,供試菌株對多菌靈、吡唑醚菌酯和嘧霉胺的抗性頻率是64.40%、55.93%和35.04%,但多菌靈和嘧霉胺對抗性菌株的抑菌率均在10%以下,吡唑醚菌酯對抗性菌株的抑菌率主要分布在20%~30%。
圖3 各藥劑對供試菌株抑菌率分布
由圖4可知,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,重點(diǎn)選取了多菌靈(Car)、啶酰菌胺(Bos)、吡唑醚菌酯(Pyra)和嘧霉胺(Pyr)分析多藥劑抗性類型。結(jié)果表明,選取的123株抗性菌株,其抗藥性類型共有9種,單抗菌株有3種類型,分別為Pyra(R9株)、Car(R8株)和Pyr(R1株),占總抗性菌株中的比率為14.63%;雙抗菌株有3種類型,分別為CarRPyr(R4株)、CarRPyra(R20株)和CarRBos(R1株),占總抗性菌株中的比率為20.32%;三抗菌株有2種類型為CarRPyraRPyr(R29株)和CarRBosRPyra(R9株),占總抗性菌株中的比率為30.89%,四抗菌株CarRBosRPyraRPyr(R42株),占總抗性菌株中的比率為34.15%。
圖4 2019年和2020年江蘇省草莓灰霉病菌對4種藥劑的多藥劑抗性類型
2019年多藥劑抗性類型以三抗CarRPyraRPyrR)和四抗(CarRBosRPyraRPyrR)為主要類型,分別占2019年抗性菌株總數(shù)的36.21%和41.37%,其他類型比較少。2020年多藥劑抗性類型以雙抗(CarRPyraR)和四抗(CarRBosRPyraRPyrR)數(shù)量最多,均占2020年抗性菌株總數(shù)的27.69%,其次是單抗類型(PyraR)和三抗類型(CarRPyraRPyrR和 CarRBosRPyraR),占 2020年測定菌株總數(shù)的13.85%、12.31%和12.31%??傮w來看,供測菌株以四抗類型為主,其次是三抗類型CarRPyraRPyrR。
本項(xiàng)目組測定的2019年和2020年的236株草莓灰霉病菌菌株,均由當(dāng)?shù)刂脖V矙z部門在本區(qū)域常年種植草莓基地采集,采集地區(qū)相對集中,數(shù)量雖少,但均有一定的代表性。供測菌株中,抗性菌株數(shù)量高達(dá)159株,其中2019年63株,占2019年供測菌株的52.9%,2020年96株,占2020年供測菌株的82.05%,由此看來,抗性菌株比例有上升的趨勢。筆者曾經(jīng)測定了上海地區(qū)2016年和2017年采集的草莓灰霉病菌菌株,抗性菌株比例也呈上升趨勢[15]。從單個(gè)藥劑分析來看,仍然是多菌靈的抗藥性穩(wěn)居榜首,這與文獻(xiàn)報(bào)道中,江蘇省南京溧水市、鎮(zhèn)江市草莓灰霉病菌對多菌靈產(chǎn)生了很高的抗藥性結(jié)果一致[16]。從2年的結(jié)果看,藥劑的使用頻次與抗性水平呈正相關(guān),連續(xù)使用同一種藥劑防治,同一地區(qū)灰霉菌株抗性呈上升趨勢,且上升速度較快,輪換使用或間隔使用,抗性水平會(huì)略有下降,但同一類型藥劑之間會(huì)存在交互抗性[17]。2007年禮茜等[4]就報(bào)道浙江省2個(gè)地區(qū)已檢測出對撲海因產(chǎn)生的抗藥性達(dá)24%,2016年徐州市草莓灰霉病菌對嘧霉胺的抗藥性也高達(dá)53.76%[18],隨著時(shí)間的推移,各地的抗藥性水平都有上升趨勢,即便是以敏感種群為主的地區(qū),也需要在生產(chǎn)中注意藥劑的使用次數(shù)和輪換交替用藥的原則,保持田間菌株的敏感性,延長各種藥劑的使用壽命,高度重視草莓灰霉病菌的抗性問題[19-20]。
同時(shí),藥劑敏感性下降并不意味著就失去了使用價(jià)值,本研究分析了檢測藥劑的抑菌率,從而將供測藥劑分為3種類型:(1)敏感性藥劑,供試菌株對這一類藥劑敏感,未發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)極少量抗性菌株,田間仍以這類藥物的敏感菌株作為優(yōu)勢種群,如咪鮮胺、咯菌腈[21]、環(huán)酰菌胺、氟唑菌酰胺、氟吡菌酰胺。(2)敏感性下降的藥劑,這一類包含2種情況,一是像戊唑醇、啶酰菌胺、嘧菌環(huán)胺這類藥劑[22],供試菌株的抗性頻率較低,部分菌株對這幾種藥劑產(chǎn)生抗藥性,敏感菌株頻率占80%以上,抗性菌株的抑菌率也都集中在80%以上,該藥劑在田間還是具有較好的使用效果;二是像腐霉利、撲海因這2種藥劑,雖然供試菌株中大部分都對此藥劑產(chǎn)生了抗藥性[23],抗性頻率較高,但抗性倍數(shù)不高,各藥劑的抑菌率均集中在70%以上,此類菌株的抗性倍數(shù)在逐步發(fā)展過程中,即該類藥劑對田間菌株的抑菌率是逐漸下降的,下降速度與使用濃度和使用次數(shù)呈正相關(guān),此類藥劑對于灰霉病依然有一定的防治效果,而且通過加大使用濃度和增加使用次數(shù),可以提高防治效果。如果不加以治理,這一類藥劑很容易發(fā)展成為第三類藥劑。(3)即高抗性藥劑,如多菌靈[24]、嘧霉胺、吡唑醚菌酯,田間采集到的菌株對此類藥劑的抗藥性頻率較高,而且這類藥劑對抗性菌株的抑菌率大都在30%以下,即使加大用藥劑量和增加使用次數(shù),防治效果也收效甚微。
另外,并不是病原菌產(chǎn)生了抗藥性的藥劑就失去了防治效果,產(chǎn)生了高頻率抗藥性的藥劑就沒有了使用價(jià)值,病原菌對腐霉利和撲海因的抗藥性頻率分別高達(dá)45.79%和51.43%,兩者之間不存在顯著性差異,但在區(qū)分計(jì)量濃度下,腐霉利對抗性菌株的抑菌率分布在60%~100%之間,而撲海因?qū)剐跃甑囊志史植荚?0%~80%之間,在田間使用過程中,提高藥劑的使用濃度和使用次數(shù),對草莓灰霉病的防治依然可以達(dá)到較好的效果。但是第三類藥劑在區(qū)分計(jì)量濃度下,各藥劑對抗性菌株的抑菌率均低于10%,即使加大藥劑濃度或用藥次數(shù),該類藥劑對抗性菌株的防治效果也微乎其微,因此一旦菌株對此類藥劑產(chǎn)生的抗藥性頻率較高,則要考慮更換藥劑[25-26]。由此可以區(qū)分對待,為指導(dǎo)農(nóng)戶用藥提供科學(xué)依據(jù)。
從藥劑的多藥劑抗性類型分布來看,田間草莓灰霉病菌的多藥劑抗性類型以CarRPyraR、CarRPyraRPyrR、和CarRBosRPyraRPyrR為主,2年來,多藥劑抗性緩慢發(fā)展,本項(xiàng)目組在2016—2017年連續(xù)檢測上海地區(qū)灰霉病菌的多種抗藥性發(fā)現(xiàn)其單抗菌株在逐漸向雙抗菌株發(fā)展,三抗菌株逐漸向四抗菌株發(fā)展,而且隨著藥劑的使用,單抗類型比例減少,逐漸向多抗類型演變[15]。江蘇省各地縣市區(qū)近幾年來一直大力推廣草莓綠色綜合防控技術(shù),指導(dǎo)農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中要注意不同種類藥劑的輪用混用,避免抗藥性的快速發(fā)展,部分地區(qū)在抗藥性治理方面成效顯著。