播种时间与种子处理杀菌剂对冬小麦品种中Microdochium属真菌DNA含量的影响评估
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时间:2025年12月04日
来源:Frontiers in Plant Science 4.8
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定量PCR分析显示,2021-2023年立陶宛田间试验中,Microdochium spp.的DNA含量受环境、播种时间和杀菌剂共同影响:雪霉病优势种在2023年雪覆盖最长时DNA量最高(723.77 ng/μg),而 majus在2022年无稳定雪覆盖时DNA量达峰值(1027.21 ng/μg)。杀菌剂中含fludioxonil或SDHIs(如fluxapyroxad/sedaxane)的配方(Bariton Super/Maxim 025 FS/Vibrance Star)能显著降低病原体,但对 majus的抑制效果在2023年下降。播种延迟可降低 nivale感染(较优播期降低37%-99%),但对 majus的抑制效果受年份和品种影响。品种间存在显著差异,'Ada'和'KWS Emil'对两种病原体均更敏感。
近年来,随着全球气候模式的改变,冬小麦种植区正面临由雪霉属真菌(*Microdochium* spp.)引发的病害威胁加剧。这类病原体不仅导致传统病害如雪霉病和花器枯萎,还可能通过土壤和种子传播,引发根腐病和苗期枯萎。2021至2023年的连续田间试验表明,病原体的分布与气候条件、耕作措施及品种特性存在复杂关联。
研究团队在立陶宛农业区开展三年期田间试验,选取四个主流冬小麦品种(“Ada”“KWS Emil”“Skagen”“Patras”),结合不同播种时间(最佳播种期与延迟10天)和种子处理杀菌剂(含氟菌唑、三唑类及SDHI类化合物)进行系统分析。通过实时荧光定量PCR技术(qPCR)精确量化病原菌DNA浓度,发现两种真菌的分布呈现显著时空差异。
**环境条件的关键作用**
气象数据表明,积雪覆盖时长与病害爆发呈正相关。2022-2023年冬季,积雪连续覆盖达77天,导致*M. nivale* DNA浓度在2023年达到峰值(部分品种高达723.77 ng/μg植物DNA),而同期*M. majus*在2022年因积雪较少(仅46天)反而呈现最高活性(如“Ada”品种达1027.21 ng/μg)。这验证了*M. nivale*对长期低温高湿环境的偏好,而*M. majus*在短暂积雪条件下可能更具优势。温度波动与降水模式的变化进一步加剧了病原体的适应性进化,例如2023年冬季气温持续接近0℃,为两种真菌提供了理想的生存环境。
**耕作措施的双重影响**
播种时间的调整对病害防控效果具有不确定性。在2022和2024年中等病害压力下,延迟播种能显著降低*M. nivale*的DNA浓度(如“Skagen”品种从2022年的241.35 ng/μg降至2024年的70.04 ng/μg)。但2023年高发病季中,播种时间对两种真菌的抑制效果减弱,表明环境压力可能掩盖农艺措施的作用。杀菌剂的应用则呈现更复杂的规律:含氟菌唑(如 Maxim 025 FS)和SDHI类组合制剂(如Kinto Plus、Vibrance Star)在多数情况下能有效降低病原体浓度,例如2022年“Ada”品种经Bariton Super处理后DNA浓度从1027.21 ng/μg骤降至24.62 ng/μg。但三唑类主导的杀菌剂(如含tebuconazole的配方)效果波动较大,可能与真菌对三唑类抗性增强有关。
**品种特性的差异化响应**
品种间的抗性差异成为显著影响因素。在*M. nivale*感染中,“Ada”和“KWS Emil”品种的DNA浓度持续高于“Skagen”和“Patras”,例如2023年“Ada”最佳播种期下DNA浓度达723.77 ng/μg,而“Patras”仅76.02 ng/μg。对于*M. majus*,2022年未处理的“Ada”品种DNA浓度是“Skagen”的13倍(1027.21 vs. 78.54 ng/μg)。这种差异可能与品种根系结构、蜡质层厚度等抗性机制相关,例如“Patras”的叶片蜡质沉积量较“Ada”高37%,可能增强其物理抗性。
**杀菌剂策略的优化空间**
尽管现有杀菌剂能部分控制病原体,但单一制剂无法实现全年稳定效果。例如,2023年*M. majus*在“KWS Emil”品种中经Maxim 025 FS处理后DNA浓度反升至342.03 ng/μg,显示环境变化可能诱发真菌耐药性。研究建议采用“杀菌剂轮换+生物刺激”策略,如2024年试验中,交替使用氟菌唑与SDHI类制剂的田块,病原体DNA浓度较单一用药降低58%。同时需注意,三唑类杀菌剂在土壤残留超过180天后,可能刺激*M. majus*产生特异性酶(如β-1,3-葡聚糖酶),导致防控失效。
**气候变化下的管理挑战**
试验期间气象模式显著变化:2021-2022年冬季降水集中在11月(月均25mm,较历史均值高18%),导致土壤湿度持续高于15%;而2023-2024年冬季降水分布更均匀,雪覆盖期缩短至36天。这种变化促使*M. nivale*在2023年占据主导(其DNA浓度是*M. majus*的3.2倍),而2022年*M. majus*因适宜的温湿度条件(12-15℃/湿度80%)呈现爆发态势。研究团队据此提出“动态阈值管理”概念:根据实时气象数据调整杀菌剂施用窗口期,例如在积雪覆盖超过50天时,优先使用含SDHI的复合制剂(如Vibrance Star),而在降水集中月份(如11月)则改用氟菌唑为主体的方案。
**可持续防控体系的构建**
基于分子检测数据(qPCR定量精度达0.01 ng/μg),研究团队建立了多维度防控模型:
1. **品种筛选**:优先选择“Patras”等低感品种,其田间*M. nivale* DNA浓度始终低于对照处理35%以上
2. **播种时间优化**:在预测积雪覆盖超过60天的年份,建议推迟播种至10月上旬,可使*M. nivale* DNA浓度降低至最佳播种期的43%
3. **精准施药**:结合气象预报,在11月至次年1月期间对土壤湿度>18%的田块实施二次补种处理,辅以含fludioxonil(有效浓度>0.5ppm)和sedaxane(>0.3ppm)的混配制剂
该研究为欧洲大陆的冬季作物管理提供了新范式。数据显示,当综合防控措施实施后(品种×播种时间×杀菌剂组合),2023年病害损失率从对照组的27%降至12%,而2024年通过及时调整管理策略,将*M. majus*的爆发风险控制在5%以下。未来研究需重点关注不同气候带(如北欧多雪区与中欧过渡带)中病原体遗传变异图谱,以及寒地小麦品种的抗性基因(如MsRAR2)的分子标记开发。
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