在溫室蔬菜種植業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，病害問題也如影隨形，給農(nóng)戶帶來了巨大的經(jīng)濟損失，同時也給蔬菜產(chǎn)品安全帶來了很大的隱患。近日，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所李寶聚團隊在國際知名期刊Advanced Science（一區(qū)Top，IF=14.3）在線發(fā)表了題為“Diurnal Release of Airborne Pathogen Spores in Greenhouses via the Synergistic Effects of Relative Humidity and Wind”的研究文章。該研究揭開了溫室病害快速傳播的神秘面紗，讓我們一起看看那些微小的病原孢子是如何在溫室內(nèi) “興風作浪” 的。
溫濕度變化一一病原孢子的 “啟動鍵”
? ? ? ?溫室內(nèi)的溫濕度環(huán)境為病原菌孢子的傳播提供了獨特的條件。以黃瓜棒孢葉斑病病為例，其病原菌多主棒孢菌（C. cassiicola） 的孢子在高濕環(huán)境下吸附水分膨脹，隨著濕度降低，孢子內(nèi)的滲透壓發(fā)生變化，細胞壁彈性回縮，產(chǎn)生氣體泡泡，就像一個被壓縮的彈簧突然釋放，為孢子的扭轉(zhuǎn)-抖動運動提供了能量。研究發(fā)現(xiàn)，當相對濕度下降到 52% 以下時，孢子的釋放數(shù)量急劇增加。這就好比給病原孢子安裝了一個 “濕度感應器”，濕度一降低，它們就迫不及待地 “跳” 出來，開始它們的傳播之旅。
圖1 在溫室和人工氣候室條件下，濕度對C. cassicola孢子釋放的影響
圖 2 C. cassiicola和其他真菌的濕度依賴性孢子釋放行為的微觀表征
風一一孢子傳播的 “助力器”
孢子釋放只是第一步，風才是它們實現(xiàn)遠距離傳播的關鍵“助力器”。即使沒有風，孢子也能在濕度變化的刺激下從孢子鏈上脫落，但只有借助風的力量，它們才能從病株傳播到周圍的健康植株。風速越大，孢子的傳播距離越遠。當風速從 0.5 m/s 增加到 1 m/s 時，孢子的直線傳播距離從 30 cm 增加到 80 cm。而且，孢子的釋放高度也會影響傳播距離，釋放高度越高，傳播距離越遠。這就像我們在空中拋撒一張紙，拋得越高，風吹得越遠。
圖 ?3 ?不同風速和孢子源高度下孢子的傳播距離
孢子年齡一一影響傳播的 “隱藏因素”
孢子的年齡也會影響其傳播行為。隨著孢子年齡的增長，孢子之間的連接強度逐漸減弱，更容易被風吹散傳播。3 天齡的孢子群，只有少量孢子在距離菌落 10 cm 處被發(fā)現(xiàn)；而 5 天齡和 7 天齡的孢子群，釋放的孢子數(shù)量和傳播距離都顯著增加。這是因為年長的孢子位于孢子鏈的末端，分隔壁更容易斷裂，而靠近分生孢子梗的年輕孢子則與鄰近孢子或分生孢子梗的連接更為牢固。
圖 4不同菌齡的 C. cassiicola 孢子在相同條件下掉落的數(shù)量和距離
這項研究讓我們對溫室病害的傳播機制有了更深入的理解。了解病原孢子的釋放和傳播規(guī)律，有助于我們制定更加精準有效的防控策略。例如，在溫室管理中，可以通過控制濕度和風速來減少病原孢子的傳播。在病害高發(fā)期，保持溫室內(nèi)的濕度相對穩(wěn)定，避免濕度的劇烈波動，同時合理控制通風換氣的時間和強度，減少病原孢子的擴散。此外，針對不同病原菌的孢子釋放特性，開發(fā)針對性的病害監(jiān)測和預警系統(tǒng)，提前采取防控措施，降低病害的發(fā)生風險。這些研究成果不僅為溫室蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了科學依據(jù)，也為其他設施農(nóng)業(yè)病害的防控提供了有益的借鑒。
中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所為論文第一完成單位，李寶聚研究員和范騰飛研究員為通訊作者，博士研究生馬嘉毅為第一作者。該研究得到了國家自然科學基金（3277180759）及國家重點研發(fā)計劃（2023YFD1401200）的資助。
原文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202501500
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