紫外线C技术防治大麦白粉病：光源比较与作用机制研究

《Journal of Plant Pathology》：Advancing barley protection: a study of UV-C light sources against powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. hordei)

本研究针对大麦白粉病防治中化学药剂抗性风险高的问题，系统评估了UV-C光源（低压汞灯与LED灯）在不同剂量和应用时机对Blumeria graminis f. sp. hordei的防控效果。结果表明，接种后1天进行LED-UV-C处理（0.45 kJ/m2）可显著降低病斑数量98%，且紫外照射对植物光合作用无显著影响。该研究为开发新型物理防治策略提供了重要理论依据。

　　

在全球粮食安全面临严峻挑战的背景下，作物病害导致的减产问题日益凸显。大麦作为重要粮食作物，其白粉病由Blumeria graminis f. sp. hordei（B. graminis）引起，这种真菌通过空气传播并在叶片表面形成粉状病斑。随着化学杀菌剂抗性问题的加剧以及病原菌对宿主抗性突破风险的增加，开发新型防控策略迫在眉睫。紫外线C（UV-C）技术因其对微生物的灭活作用和诱导植物防御的潜力，近年来成为绿色防控研究的热点。

本研究首次系统比较了两种UV-C光源（峰值254 nm的低压汞灯与峰值263-275 nm的LED灯）在不同剂量（0.15-0.9 kJ/m²）和应用时机下对B. graminis的防控效果。通过光合作用测量、接种前后处理实验、孢子离体萌发测试和病斑分析等多维度评估，揭示了UV-C技术的作用特性。

研究采用的关键技术包括：1）使用氟化酶测量仪（FluorPen FFP 110）量化光系统II（PSII）量子产额（F_v/F_m）以评估植物应激反应；2）通过离体孢子处理结合显微镜观察统计萌发率；3）采用叶片分段培养法进行接种后处理，统计病斑数量和尺寸；4）利用光谱仪（AvaSpec- ILS4096 CL-EVO）精确测定紫外线剂量。实验采用德国梅克伦堡-前波美拉尼亚地区采集的B. graminis田间分离株及冬季大麦品种"KWS Kosmos"。

光合作用测量结果

UV-C处理1天和3天后，所有剂量下PSII量子产额均未出现显著变化。7天后，仅0.6 kJ/m²LED处理和0.9 kJ/m²汞灯处理组出现轻微下降（表1），表明紫外线在实验剂量范围内对植物光合系统安全。

接种前处理效果

提前1-7天进行UV-C处理未显著降低病斑数量，但0.9 kJ/m²剂量下出现叶片药害现象，提示单次预处理诱导植物防御的效果有限，且高剂量可能产生负面效应。

离体孢子处理分析

如图2所示，紫外线剂量与孢子萌发抑制率呈正相关。LED处理1天后在0.6 kJ/m²剂量下抑制率达91%，显著高于汞灯（70%）。随着处理后天数增加，孢子通过光复活（Photoreactivation, PR）等机制部分恢复活力，但LED光源的半数有效剂量（ED₅₀）始终低于汞灯。

接种后处理效果

接种后1天进行UV-C处理效果最为显著（图3a），LED光源在0.45 kJ/m²剂量下病斑减少98%，且病斑尺寸缩小77%（图4a）。延迟处理至3-5天后，防控效果逐渐减弱，但LED处理仍能维持30%以上的病斑减少率（图3b-c）。

病斑尺寸分析

早期（1天）高剂量处理可使病斑尺寸缩小69-77%（图4a），而后期处理主要抑制病斑扩展而非完全阻止其形成，表明紫外线对已建立感染结构的病原菌仍具抑制作用。

研究结论证实UV-C技术尤其LED光源能高效防控大麦白粉病，其效果取决于剂量、应用时机和光源特性。LED光源因波长更接近微生物DNA吸收峰值（265 nm）、快速启停特性及无汞环保优势，展现更佳应用前景。讨论部分指出，病原菌可通过核苷酸切除修复（Nucleotide Excision Repair, NER）等机制修复紫外线损伤，因此夜间施用或多次处理可能进一步提升防控效率。该研究为开发基于紫外线物理防治的集成策略提供了关键参数支持，对解决作物病害抗药性难题具有重要意义。