玉米彎孢葉斑病致病及抗性機理研究現(xiàn)狀

李 君，單莉杰，鄭大浩，吳委林

(延邊大學農(nóng)學院，吉林 延吉 133002)

玉米是主要的糧食和飼料作物，在農(nóng)業(yè)上占據(jù)重要位置。近年來，玉米彎孢葉斑病頻發(fā)，病害發(fā)生面積逐年擴大，在國外以及我國河南[1]、山東[2]、黑龍江[3]等多地玉米產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生。該病又稱擬眼斑病、黃斑病，在玉米生育期內均可發(fā)生，主要危害植株葉片，也危害葉鞘和苞葉，通常由植株下部向上發(fā)生，抽雄后該病害迅速發(fā)展，葉片病斑可達100%。一般會造成減產(chǎn)20%～30%，多地減產(chǎn)50%以上，甚至絕收，嚴重影響玉米生產(chǎn)[4-5]。該病是我國繼玉米大斑病及小斑病之后又一嚴重危害玉米的葉斑病，已引起有關研究者的高度重視，并做出大量有成效的工作。

1 彎孢霉菌生物學特性

彎孢霉菌，屬半知菌亞門彎孢霉屬真菌，病原種類包括新月彎孢菌、蒼白彎孢菌、斑點彎孢菌、畫眉草彎孢、棒彎孢菌等[6]。其中，新月彎孢菌致病力最強，為優(yōu)勢種[4]。

彎孢霉菌生物學特性的研究是培養(yǎng)和研究菌的基礎，不同學者對玉米彎孢霉菌的生物學特性也有不同的結論。玉米彎孢霉葉斑病菌生長的溫度范圍為9～38 ℃，pH值3～10，最適溫度30 ℃，最適pH值7[7-9]。分生孢子產(chǎn)生的溫度范圍15～38 ℃，張定法等[7]認為，分生孢子萌發(fā)的最適溫度為30～32 ℃，而白元俊[10]認為，最適萌發(fā)溫度為28～30 ℃，因此，分生孢子最適溫度范圍為25～35 ℃，最適pH值為6～7，研究發(fā)現(xiàn),相對濕度96%以上孢子開始萌發(fā)，在水滴中萌發(fā)率可達95%以上，而光線對孢子萌發(fā)有抑制作用[11-12]；菌絲生長的適宜溫度25～32 ℃，最適溫度25～30 ℃，尤其溫度在30 ℃時，菌絲生長速度達到最快，在pH值為6～8時，菌絲生長最適宜、產(chǎn)孢量最大，且光照有利于菌絲生長。病菌生長以果糖作碳源，以甘氨酸作氮源菌絲生長最佳；以可溶性淀粉作碳源、以酪氨酸作氮源產(chǎn)孢最多[11,13-14]。彎孢霉菌在干燥條件下可越冬存活，潮濕條件下易發(fā)生腐爛。用高粱粒擴繁彎孢菌時，接種后5 d產(chǎn)生子座。初期在高粱粒表面形成黑色小突起，突起不斷向上生長形成棒狀，有時在頂端形成二叉狀的分枝，子座內部多為擬薄壁組織，水分充足時，子座外表長出絨毛[14]。由于研究材料、研究方法及地域環(huán)境的不同，不同學者對玉米抗彎孢菌葉斑病的研究結果會有所差別，如彎孢菌的生物學特性研究中，其最適溫度、pH值、濕度等相關參數(shù)會有不同的參考范圍。

玉米彎孢霉葉斑病沒有統(tǒng)一的分級標準和抗性評價。目前不同的研究者主要采用7級和10級的分級標準。趙來順等[15]依據(jù)病斑特性和產(chǎn)孢量將病斑分為感病型、中間型和抗病型3種，李賀年等[16]認為，抗感性不能從單一的因素來確定，由潛育期、侵染率、病斑大小、產(chǎn)抱量等綜合因素的結果最終表現(xiàn)在病情指數(shù)的高低，亦即病害或危害的程度上，這種不統(tǒng)一性很難對玉米品種的抗性做出準確的評價。

2 彎孢霉菌致病因子

病原物產(chǎn)生的可以破壞寄主細胞或干擾寄主正常生理代謝功能的物質均稱為致病因子，例如角質酶、細胞降解酶、毒素、黑色素和激素等。該文主要對角質酶、細胞降解酶、毒素和黑色素等4種致病因子進行闡述。

2.1 角質酶

角質酶(cutinase)屬于絲氨酸酯酶，分子量大多在21～60 kDa之間，是一種α/β 水解酶，對病原真菌的致病性具有重要作用[17-18]。角質層作為許多病原真菌侵染植物第1道屏障，在遭受侵染的過程中，不同真菌的作用機制不同。有的真菌病原物，例如稻瘟病菌產(chǎn)生附著胞在葉片上利用機械壓力直接穿透角質層；還有通過角質酶降解角質層，降低植物的防御性，和細胞壁降解酶共同完成侵染過程。

角質酶在真菌與植物病原體的互作中起著各種作用，例如在腐生植物的生長過程中引發(fā)宿主衍生的信號、真菌孢子的附著、碳的吸收及致病性。然而，在我國重要的玉米葉斑病菌彎孢霉菌中關于角質酶的相關特性鮮有報道，2016年Liu等[19]確定了彎孢霉菌基因組中的13個角質酶基因(ClCUT1至ClCUT13)，并分析了它們在宿主-病原體相互作用中的表達模式，這對角質酶基因家族分析具有深遠的意義。該研究通過多序列比對顯示，大多數(shù)真菌角質酶蛋白具有1個高度保守的GYSQG基序和相似的DxVCxG[ST]-[LIVMF](3)-x(3)H基序。角質酶的基因結構分析顯示了1個復雜的內含子-外顯子模式，內含子和外顯子的位置和數(shù)量不同。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關系分析，彎孢霉病原菌角質酶和其他真菌中已知曉的78種角質酶蛋白分為4個亞組，其中，彎孢霉菌角質酶僅屬于第3個亞組，基序分析表明，來自彎孢霉菌的每組角質酶都有一個共同的基序。實時熒光PCR結果表明，病原體和宿主之間相互作用中角質酶基因的轉錄水平具有不同的表達模式。有趣的是，在早期發(fā)病機理中，ClCUT7的轉錄水平逐漸升高，接種后3 h最明顯的上調。當敲除ClCUT7基因時，突變體在未受傷玉米葉上的致病性降低，證明了角質酶基因ClCUT7的致病作用。

2.2 細胞壁降解酶

植物細胞壁主要由纖維素、木聚糖、果膠質等成分構成，是植物抵御病原菌侵害的天然屏障。因此，病原菌在侵入植物體的過程中產(chǎn)生多種細胞壁降解酶(CWDEs)和漆酶，這些酶類可以降解植物細胞壁的各種組分從而使病原菌侵入植物體，是重要的致病因素。

新月彎孢菌在離體和活體條件下可產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶(PG)、聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)、果膠甲基反式消除酶(PMTE)和纖維素酶(Cx)等一系列細胞降解酶。2010年周舒揚等[20]首次發(fā)現(xiàn)新月彎孢菌可以產(chǎn)生漆酶(Laccase)，是一種含銅的多酚氧化酶，可以氧化酚類物質，催化木質素的降解，且PG、PMG、Cx和漆酶酶活均在第3天達到峰值，漆酶酶活明顯高于前3者且酶活迅速提高；玉米新月彎孢中已經(jīng)鑒定出8個漆酶基因[21]，與其他來源的真菌漆酶同樣有4個特征保守序列區(qū)，表明有可能具有相似的進化關系和功能。PG基因家族鑒定出Clpg1、Clpg2、Clpg3和Clpg4 4個成員，研究發(fā)現(xiàn)Clpg1基因敲除后影響多聚半乳糖醛酸酶活性，產(chǎn)孢量和孢子萌發(fā)率下降、PG活性降低致病力減弱[22-24]，說明Clpg1基因通過調控病菌的多聚半乳糖醛酸酶活性調節(jié)病菌的致病性。

2.3 毒素及其生物合成

毒素是病原菌產(chǎn)生的一類具有天然活性的次生代謝產(chǎn)物，是玉米彎孢菌的主要致病因子之一?？煞譃榧闹鲗；远舅睾头羌闹鲗；远舅?。Macri等[25]首次研究發(fā)現(xiàn)彎孢菌(Curvularia lunata)產(chǎn)生的毒素為非寄主?；远舅?，經(jīng)乙酸乙酯萃取和硅膠柱層析法從彎孢菌液中分離出2種毒素，后經(jīng)鑒定得知彎孢菌毒素結構為甲基-(5-羥甲基)呋喃-2-羧酸鹽(M5HF2C)，分子式C7O4H8，分子量156[26]。國內首次報道發(fā)現(xiàn)，彎孢菌產(chǎn)生致病毒素，并命名為C1毒素[27]。該毒素溶于水、甲醇、氯仿和乙酸乙酯，酸性條件下更活躍，具有光、熱穩(wěn)定性。有研究表明，彎孢菌在改良Fries3號培養(yǎng)基中產(chǎn)毒能力最強，在第10、15天菌株生長量和產(chǎn)毒量一致達到高峰，pH值3.5、溫度20～25 ℃彎抱菌產(chǎn)毒量最高[28]。

彎孢菌毒素處理寄主植物后，發(fā)現(xiàn)葉肉中丙二醛的含量提高，細胞膜的通透性增強，使內含物質滲漏；細胞超微結構如葉綠體、線粒體和細胞壁等發(fā)生一定程度的損害，以致于不能進行正常的光合作用，從而使玉米受害部位褪綠出現(xiàn)病斑，嚴重時葉片枯死。經(jīng)毒素處理過的感病品種SOD活性提高，有利于及時清除細胞內活性氧，使寄主因缺少活性氧而無法激發(fā)產(chǎn)生抗性[29]。

前人通過RNA-Seq發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)毒缺失突變株T806中存在Pks基因簇[30-31]，其中，Pks18和bmr1基因在突變株中的表達量很低，因此，Pks基因簇應該與彎孢菌毒素合成有關。其他影響毒素合成的基因，如：Brn1和Clt-1基因在野生型菌株中可正常表達，在沉默突變株及敲除株的表達被抑制，致病力下降；并且該基因在彎孢菌強致病菌株中的表達量高于弱致病菌株。單獨敲除clvelB基因時，Clt-1基因的表達也下降；同時敲除Clt-1和clvelB基因時，菌株的產(chǎn)毒量、Cx、PG、PMG活性及致病力均降低。Brn1、Clt-1和clvelB基因均參與調控彎孢菌的致病能力，并且clvelB基因可影響Clt-1基因的表達。Clt-1通過與木聚糖酶(ClXyn24)、木聚糖乙酰轉移酶(ClAxe43)互作，影響毒素的合成[32-34]。

2.4 黑色素及其生物合成

黑色素(melanin)是一種廣泛存在于動植物和微生物中的非均質的類多酚聚合體，除了具有抗氧化、抗溶菌酶、吸收紫外線、抵御宿主免疫攻擊從而保護病原真菌等作用，還被認為是病原真菌侵染寄主的關鍵致病因子之一。病原真菌通過形成附著胞，在附著胞壁積累黑色素，附著胞孔產(chǎn)生的侵染絲在膨壓機械力量的驅動下穿透寄主角質層和和細胞壁從而進入植物組織，但角質酶、纖維素酶和果膠酶的釋放能降解葉片的某些組分會使得穿透過程更加容易[35]。根據(jù)黑色素合成途徑中間產(chǎn)物的不同，黑色素分為γ-谷氨酰胺酰-3，4-對苯二酚(GHB)、兒茶酚、多巴(DOPA)和多聚二羥萘(DHN)等[36]，其中，DHN黑色素被認為是重要的毒力因子[37]，DHN黑色素普遍存在于子囊菌亞門和半知菌亞門真菌中[38]。在不同生物體內，黑色素合成途徑也不同。典型的DHN黑色素合成途徑包括5種關鍵的催化酶：聚酮合酶(Polyketide synthase，PKS)、1，3，6，8-四羥基萘還原酶(1，3，6，8-tetra-HN reductase，T4HR)、小柱孢酮脫水酶(Scytalone dehydratase，SCD)、1，3，8-三羥基萘還原酶(1，3，8-tri-HN reductase，T3HR)和漆酶(Laccase，LAC)[39]。煙曲霉還需要一種縮鏈催化酶Aayg1[40]。

王曉飛等[41]利用酸堿沉淀法提取了玉米彎孢菌胞內及胞外黑色素，黑色素在紫外和可見光區(qū)沒有吸收峰，在紅外光譜上存在一定差異性。表明胞外黑色素為DOPA黑色素，胞內黑色素為DHN黑色素，與外文文獻報道一致[41-42]。因為DHN黑色素與病原菌致病性相關，可以認為胞內黑色素與真菌致病性密切相關，而胞外的黑色素基本不起作用。三環(huán)唑(DHN-黑色素合成的抑制因子)處理菌株后觀察到菌絲顏色變淺和分生孢子顏色基本無差，說明玉米彎孢病原菌菌絲產(chǎn)生的黑色素是DHN黑色素；三環(huán)唑處理菌株后接種黃早四與正常菌株接種相比病情指數(shù)明顯降低，葉片發(fā)病情況有所緩解；黑色素對玉米葉片的細胞質膜系統(tǒng)破壞力遠低于毒素，兩者均導致葉片電解質滲漏增加，更重要的是黑色素與毒素復合處理時可以加速葉片電解質滲漏。

研究表明[34]，毒素合成基因(Clt-1)和黑色素合成基因(Brn-1)之間可能存在某種聯(lián)系。黑色素合成關鍵酶Brn1、Brn2和抗氧化脅迫關鍵酶SOD對致病力具有影響，F(xiàn)e-SOD基因敲除會影響黑色素合成從而降低玉米彎孢葉斑病菌早期致病力[43]。

3 相關信號通路

植物病原真菌的生長、發(fā)育和致病均是在感受到外界信號并作出一系列應答以適應環(huán)境，這就需要病原真菌敏銳的感知外界信號的刺激，接收信號并傳遞轉導信號，快速做出應激反應。目前為止，植物病原真菌中主要存在促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)級聯(lián)信號途徑、依賴cAMP蛋白激酶A(PKA)通路途徑、G蛋白信號途徑和鈣離子(Ca2+)信號轉導途徑來調控病原菌的生長、發(fā)育和致病性[44]。

3.1 MAPK信號通路

MAPK途徑位于G蛋白下游，是一系列高度保守的信號級聯(lián)反應，可以將胞外信號傳送至胞內[45]。MAPK由MAPK3激酶、MAPKK激酶和MAPK激酶(MAPK)組成，G蛋白將信號傳遞給MAPK3，MAPK3使MAPKK磷酸化，MAPKK再使MAPK磷酸化，信號通過MAPK途徑逐級增大并傳送到下游目的蛋白[46]；還可以靶向共激活因子和輔助抑制因子，并進一步通過誘導組蛋白修飾影響核小體結構[47]。

玉米彎孢葉斑病菌中鑒定出Fus3/Kss1-MAPK途徑的3個蛋白激酶基因分別為Clf、Map2k、Clk1和錨定蛋白基因ClSte50[48]，推測該途徑可能參與調控病菌的致病性。研究發(fā)現(xiàn)CLMfp基因參與乙酰輔酶A的合成，而且孢子釋放的脂肪酸激活成相應的乙酰輔酶A，經(jīng)CLMfp催化基因的氧化后即可完成孢子的萌發(fā)。乙酰輔酶A和丙二酰輔酶A的互作影響MAPK基因的表達，乙酰輔酶A同時通過調控毒素和黑色素的形成影響彎孢菌的致病性[49]。高士剛等[50]比較彎孢菌CX-3編碼蛋白與酵母菌(S.cerevisia)、水稻稻瘟病菌(M.grisea)MAPK通路中各關鍵基因，發(fā)現(xiàn)彎孢菌中存在分別與稻瘟病菌Pmk1、Mps1和Osm1同源的3個MAPK通路基因，Clk1、Clm1和Clh1。克隆和敲除該基因結果表明[51-53]，Clk1調控菌絲生長、細胞壁降解酶活性和毒素含量；Clm1調控侵染能力和細胞壁降解酶活性；Clh1基因不僅調控了彎孢菌菌絲生長、產(chǎn)孢，還調控角質酶和細胞壁降解酶活性以及致病力，與同類研究的結果一致[34]。

3.2 依賴cAMP蛋白激酶A(PKA)通路

cAMP作為細胞內的第2信使，當表面受體感受到環(huán)境物質刺激信號后，G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶(Adenylyl cyclase，AC)，使嘌呤核酸環(huán)化生成胞內cAMP[54]，cAMP可以激活依賴性蛋白激酶PKA，從而使下游的目標蛋白或基因磷酸化，進而啟動下游信號傳導途徑。cAMP信號傳導途徑在真菌致病調控中具有非常重要的作用，可調節(jié)細胞生長、細胞周期進程、形態(tài)發(fā)生及性發(fā)育等各個方面[55]。

白念珠菌的Pde2基因調節(jié)胞內cAMP水平，Pde2基因缺失后會導致細胞內cAMP無法降解以及KPA途徑的持續(xù)性激活[56]。高士剛等[50]在新月彎孢菌CX-3基因組中發(fā)現(xiàn)2個PKA蛋白激酶，參與cAMP途徑的調控。Liu等[57]克隆出PKAr基因，具有PKA調節(jié)亞基的保守序列，PKAr在營養(yǎng)生長菌絲體中的表達量最高，說明PKAr基因參與調控新月彎孢菌菌絲的營養(yǎng)生長。

3.3 G蛋白信號通路

異源三聚體G蛋白是一類在真核生物中高度保守的蛋白，由α、β和γ 3個亞基構成，各亞基由獨立的基因編碼[58]?？山閷掠蜟a2+信號途徑、cAMP途徑和MAPK信號途徑，調控病菌生長發(fā)育和致病性[59]。從玉米彎孢葉斑病菌中獲得的Clg2p基因在孢子萌發(fā)3 h表達量最高，可影響孢子的形態(tài)，對孢子的產(chǎn)量、萌發(fā)率及致病性起正向調控作用。Clg2蛋白含有Gα蛋白的所有結構域和保守結構域的特征性序列，認為其屬于Gα蛋白。

Rho蛋白家族是一組三磷酸鳥苷(Guanosinetriphosphate，GTP)結合蛋白，其相對分子質量大約在20～25 kD，具有GTP酶活性，因此也稱為RhoGTP酶。Rho GTPases是控制所有真核細胞中各種信號轉導途徑的分子開關。它們主要因其在調節(jié)肌動蛋白細胞骨架中的關鍵作用而聞名，但它們影響細胞極性、細胞周期、膜轉運途徑和轉錄因子活性的能力可能同樣重要[60]。只要打開1個GTPase，便可能同時協(xié)調激活幾個不同的信號傳導途徑，其重要性不言而喻。Rho蛋白有2種狀態(tài)：1) 以RhoGTP的形式呈活性狀態(tài)，可激活下游信號通路；2) 以RhoGDP的形式呈失活狀態(tài)，將抑制下游信號通路。而RhoGAPs恰恰是可以調控、促使活性RhoGTP水解成無活性的RhoGDP，因而RhoGAPs是控制下游信號通路開關的一種重要蛋白。

2015年王玉瑩等[61]研究分析了新月彎孢菌5個RhoGAP家族蛋白成員及序列特征，其氨基酸序列與其他真菌來源的RhoGAP一樣具有特征性保守序列區(qū)GAP，還包括LIM和FCH等結構域，并發(fā)現(xiàn)與粗糙脈胞菌和小麥黃斑葉斑病的RhoGAP蛋白關系密切，其親緣關系最近。其基因號分別為CUR-10009139、CUR-10004348、CUR-10003650、CUR-10001506和CUR-10008358，并命名為ClRhoGAP1-ClRhoGAP5。經(jīng)生物信息學分析，5個ClRhoGAP基因編碼蛋白序列的氨基酸殘基數(shù)為681～3 489，所有的ClRhoGAP基因家族成員編碼蛋白的分子量大小為75.0～130.1 kD，等電點大小為5.94～9.29。

4 誘導玉米抗彎孢葉斑病機理

4.1 抗彎孢霉菌的生理生化研究

研究發(fā)現(xiàn)抗、感病品種接種和未接種葉片汁液對彎孢菌孢子萌發(fā)都有抑制作用，接種后葉片汁液對孢子萌發(fā)抑制作用大于未接種葉片，抗病品種葉片汁液對孢子萌發(fā)抑制作用大于感病品種[62]。推測抗病品種葉片汁液可能含有抑菌物質，且病菌侵染有利于提高抑菌作用。寄主防御酶PAL，PO，SOD和β-1，3葡聚糖酶在對彎抱菌葉斑病的抗性中起到一定的作用，尤其是PR蛋白β-1，3葡聚糖酶活性在抗性機制中發(fā)揮更為重要的作用。

外施一定濃度的水楊酸、核黃素和維生素K3等誘導劑處理對玉米抗彎孢霉葉斑病具有一定的抗性。研究表明,外施10 mmol/L水楊酸處理玉米，每3 d接種1次的誘導效果最好，而以0.5 mmol/L核黃素處理玉米，每間隔2 d接種1次誘導效果極佳，發(fā)現(xiàn)其病情指數(shù)降低[63]。NO和H2O2作為信號分子參與調控玉米彎孢霉葉斑病菌侵染寄主的過程，可以減緩玉米彎孢霉葉斑病菌侵染進程。NO和H2O2可誘導谷胱甘肽S-轉移酶基因(GST)、查爾酮合成酶基因(CHS)等抗病和防御相關基因的轉錄，不同程度地提高植株防御酶如POD、CAT、PAL、SOD和β-1，3葡聚糖酶蛋白活性，進而增強玉米對彎孢菌的抗性。外施一定濃度的NO供體硝普鈉(SNP)和H2O2的結果與上述結論一致[64-65]。

4.2 木霉菌誘導抗彎孢霉菌

木霉菌作為重要的真菌生防因子，誘導宿主植物產(chǎn)生一系列局部或系統(tǒng)防御反應。木霉菌可誘導棉花、菜豆、番茄、黃瓜、煙草、辣椒、萵苣、玉米等作物對多種病原菌的抗性[66]。木霉菌株包衣玉米種子后PAL、POD酶活性顯著增加[67]，系統(tǒng)誘導玉米幼苗產(chǎn)生對彎孢葉斑病的抗性。從康氏木霉T30的cDNA中克隆了與乙酰水解酶相似的基因PLA2，敲除試驗顯示其調控胞外幾丁質酶和β-1，3-半乳糖苷酶的酶活[68]，表明PLA2是生防作用相關的重要基因。哈茨木霉T66轉錄因子過表達后可誘導玉米葉片中茉莉酸(JA)通路相關基因Opr7表達[69]，提高玉米抗彎孢侵染能力。余傳金等[70-71]從哈茨木霉菌中成功克隆了疏水蛋白hyd1基因，采用融合PCR技術將hyd1基因以及eGFP基因融合在自身的啟動子Phyd1后面，將hyd1：eGFP共定位在細胞膜。Hyd1可在玉米根系皮層內表達，促進木霉菌在根系內定殖，進而系統(tǒng)誘導了玉米對彎孢葉斑病菌等的抗性。這些都更深層次地揭示了植物-微生物互作后誘導植物抗性的機制。

4.3 miRNA抗彎孢霉菌的響應

miRNA在植物的生長、發(fā)育和外界脅迫應答等方面具有重要功能，參與轉錄后基因表達調控。在抗、感病植株中miRNA上調表達或下調表達來介導玉米抗彎孢葉斑病的途徑，且miRNA與其對應的靶基因表達模式通常成負相關。

有研究表明，在感病材料黃早四接種處理比對照中少鑒定出125個miRNA，而抗病材料魯原的接種處理比對照則多鑒定出895個miRNA。表明接種感病材料會抑制部分miRNA表達，而接種抗病材料則促進新的miRNA表達，暗示提高miRNA表達豐度可能會增加玉米對彎孢霉菌的抗性。通過分析差異miRNA的靶基因，共得到46個與抗病相關的miRNA，如bdi-miR5054_1ss10TA的靶基因是BAXinhibitor1調控細胞死亡，ppt-miR894_R-3靶基因是紅素氧還蛋白，zma-miR164h-5p_R-4的靶基因是肉桂酸-4-羥化酶，PC732和凋亡蛋白(AMC1)、PC169和硫氧還蛋白(Trx)等均與抗病相關[72]。有研究表明，miRNA:PC732，在抗病品種中下調表達，感病品種中上調表達，通過抑制PC732的表達使得其靶基因CICMA1蛋白表達量增加，提高了對彎孢霉葉斑病的抗性[73]。

目前擁有的抗玉米彎孢菌葉斑病資源相對較少，常用的自交系黃早四、丹340、E28、Mo17、478、5003均為感病類型，即缺乏穩(wěn)定高抗的玉米自交系。而Mo17的鑒定結果也有所爭議，也有將Mo17歸類為較抗病類型。因此，加強抗性資源鑒定、種質改良以及育種創(chuàng)新的工作十分急迫且尤為關鍵。

5 玉米彎孢葉斑病防治技術

5.1 農(nóng)業(yè)與化學防治

選育抗病品種，淘汰感病品種是防治該病的有效措施。許多研究表明，玉米彎孢葉斑病菌以菌絲體潛伏于病殘體組織中或分生孢子狀態(tài)越冬[74]。因此玉米收獲后，及時清除病殘體，集中燒毀或深埋；也可以在秋種時深耕、深翻，把病葉病殘體埋入底層，創(chuàng)造良好生態(tài)環(huán)境，減輕發(fā)病。

在玉米大喇叭口末期噴施拿敵穩(wěn)、氟啶胺、吡唑醚菌酯等殺菌劑，可抑制彎孢菌孢子，抽雄后期2次用藥防治效果更佳。三唑酮作用于病菌后，植物細胞的細胞壁增厚，液泡變多，抑制菌絲生長[75]。玉米施用拿敵穩(wěn)(300 g/hm2)后30 d玉米彎孢葉斑病防效為100%[76]，施用丙環(huán)唑和吡唑醚菌酯可抑制玉米彎孢葉斑病菌孢子萌發(fā)[77]。在藥劑的使用中為避免植物產(chǎn)生抗藥性可幾種藥劑交替施用。

5.2 生物防治

木霉菌在生物防治的研究中使用較為廣泛。木霉菌可誘導植物體防御酶產(chǎn)生，降解病菌細胞壁，并在MAPK、cAMP和G蛋白通路調控下誘導植物抗性[78]，其中，Thc6基因和Hyd1基因可調控玉米茉莉酸代謝途徑相關通路，激發(fā)茉莉酸表達，防治效果超過50%[66,68]。放線菌BPS2、枯草芽孢桿菌、新洋蔥伯克霍爾德氏菌(CLS20)、洋蔥伯克霍爾德氏菌(CLS11)、解淀粉類芽孢桿菌(CLS23)和惡臭假單胞菌(Sneb2249)對彎孢菌均有一定抑制效果[79]。除此之外，散沫花(Lawsonia inermis L.)的丙酮提取物對彎孢菌也有抑制作用[80]，以及銅殼聚糖納米粒(NPs)可增強玉米彎孢菌葉斑病防御反應，促進植物的生長[81]。

6 展望

6.1 進一步從基因組層面揭示彎孢霉菌致病過程機制

在病原菌和寄主互作中，該過程中有非常關鍵的步驟與物質，并且十分復雜。研究清楚該細節(jié)有利于全面認識并揭示致病機制與其相對應的抗性機制。目前已經(jīng)鑒定出彎孢葉斑病菌產(chǎn)生的毒素分子結構，并預測出一些與毒素合成相關的基因，如Clt-1、Brn1Clk1Clm1和Clh1等，做了相關基因的敲除及驗證工作，但整個作用過程中會產(chǎn)生什么樣的酶與代謝物質，相互作用機制還不是十分明確。比如玉米彎孢葉斑病致病因子中毒素合成基因Clt-1和黑色素合成基因Brn-1，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)它們之間存在著某種聯(lián)系，具體2基因是以何途徑相互作用，還不得而知，需要進一步從其代謝通路調控、酶學基礎及基因鑒定等方面全面驗證及解釋。

6.2 致病分化和信號轉導機制的深入研究

病原菌致病性分化，已有研究表明弱致病類型與抗性寄主長期互作會使抗性減弱甚至消失，同時病菌致病性增強。只有深入研究病原菌致病性及其分化的分子機理，才能為抗性品種選育提供篩選的靶標基因，從根本上提高品種抗性。

病原菌致病因子對于侵入寄主起著及其重要的作用，其致病因子的合成又會受到來自胞內信號的調控，對病原菌侵染過程中信號轉導的研究則對明確病原菌侵入寄主的過程十分關鍵。這些信號通路包括生長因子信號、低氧信號轉導、鈣離子信號、代謝物及中間體信號、免疫反應信號，細胞增殖和分化等，該過程及相互作用也十分復雜。

6.3 木霉菌抗性應用的未來遠景

如今木霉等拮抗菌是生物防治中重要且熱門發(fā)展方向。拮抗菌通過與植物互作誘導植物體對病原菌的抗性，有些機制并未明確，在實際應用中還比較缺乏。木霉菌通過與植物互作，直接刺激植物使其產(chǎn)生一系列防御反應，例如增加PAL、POD的活性以增強對病原菌的抗性；也有研究表明，木霉菌和其他拮抗菌之間的相互拮抗作用也有利于增加植物對病原菌的免疫。未來若研究分析出彎孢霉菌和某木霉間的拮抗作用，并適量應用于作物，甚至有可能廣泛推廣應用該生物防治，但也有可能產(chǎn)生新的木霉危害，需要控制使用，同時也避免化學防治等造成的污染問題。