冬黑麦（Secale cereale L.）麦角病（Claviceps purpurea (Fr.) Tul.）的综合保护：人工接种下的品种感病性与化学、生物及植物源药剂的体外筛选

《Agronomy》：Hybrid Protection Against Ergot (Claviceps purpurea (Fr.) Tul.) in Winter Rye (Secale cereale L.): Cultivar Susceptibility Under Artificial Inoculation and In Vitro Screening of Chemical, Biological and Botanical Agents

　　

麦角病由 Claviceps purpurea (Fr.) Tul. 引起，是一种再度出现的病害，在谷类作物开花期间遇潮湿天气时尤其严重。它降低籽粒品质，并以有毒的麦角生物碱（ergot alkaloids, EAs）污染食品和饲料。由于没有单一措施能够可靠地控制该病，本研究评估了冬黑麦综合保护策略的各个组成部分，将基于寄主的防治（品种感病性）与针对病原菌进行体外评估的一组化学、生物和植物源药剂相结合。在含毒培养基（琼脂稀释）试验中，11种处理对菌丝生长的抑制效果差异极显著。丙硫菌唑（prothioconazole）、mandestrobin、一种内吸性铜制剂、一种 Bacillus subtilis (QST 713) 生防产品、柑橘精油（essential oil, EO）（1%和5%）以及5%的柠檬和姜精油均达到完全抑制（100%）；嘧菌酯（azoxystrobin）(83.6%) 居中，而1%姜精油 (74.8%) 和1%柠檬精油 (30.2%) 的抑制效果显著较低，且精油表现出明显的剂量反应。在一项田间试验中，小区在开花期用病原菌的分生孢子悬浮液进行人工接种，品种、地点和年份均显著影响麦角含量（p < 0.001；模型 R² = 0.937），其范围从0.60%（品种DL 19）到2.69%（品种SU Performer）。侵染受强烈的地点 × 年份互作支配，但在每个地点和年份内均检测到显著的品种效应。麦角含量与麦角重量呈极强相关（r = 0.96），但与产量无关，表明在该材料中感病性与产量并非线性相关，且感病性是一个由品种和环境驱动的性状，与麦角综合管理相关。

麦角病是一种由麦角菌（Claviceps purpurea (Fr.) Tul.）引起的再新兴病害，在谷类作物开花期遇潮湿天气时危害严重，不仅降低籽粒品质，还通过有毒的麦角生物碱（ergot alkaloids, EAs）污染食品和饲料。由于单一防治措施难以可靠控制该病，且欧盟已进一步收紧了黑麦中麦角菌核和麦角生物碱的限量标准，因此迫切需要综合防治策略。该研究发表在《Agronomy》上，将基于寄主的防治（品种感病性）与化学、生物和植物源药剂的体外筛选相结合，系统评估了冬黑麦综合保护策略的组成。研究通过两年两地的人工接种田间试验评价了10个冬黑麦品种的感病性，并通过含毒培养基法筛选了11种药剂。结果表明，品种、地点和年份均显著影响麦角含量，模型R²=0.937；品种间差异显著，SU Performer和HYH-365感病性最高；体外多种药剂可完全抑制病原菌丝生长。这些发现支持以低感品种选择为核心、结合化学/生物/植物源药剂和农艺措施的综合管理策略，为在严格法规限值下控制麦角污染提供了科学依据。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：从波兰波兹南植物保护研究所真菌学系获得3个采自黑麦田的麦角菌分离物；采用含毒培养基（琼脂稀释）法评估11种处理对菌丝生长的抑制作用；用气相色谱分析柑橘、柠檬和姜精油的化学组成；在波兰Kondratowice和Ko?cielna Wie?两个地点、2024和2025两个生长季，对10个冬黑麦品种进行随机完全区组田间试验，于开花期人工接种浓度为4×10⁶ conidia mL^-1的分生孢子悬浮液，每处理3次重复，共120个小区；收获后手工分离菌核并称重；统计采用Kruskal-Wallis检验、Dunn事后检验（Benjamini-Hochberg FDR校正）、三因素方差分析（ANOVA）、Tukey HSD检验和Pearson相关分析。

研究结果如下：

3.1 精油的化学成分：气相色谱分析显示，柑橘和柠檬精油为单萜型，以柠檬烯为主（分别占72.1%和68.3%）；姜精油为倍半萜型，以姜烯为主（占30.41%）。

3.2 体外抗真菌活性：含毒培养基试验中，11种处理对菌丝生长的抑制差异极显著（Kruskal-Wallis H=30.83, df=10, p<0.001）。丙硫菌唑、mandestrobin、内吸性铜制剂、Bacillus subtilis (QST 713) 生防产品、柑橘精油（1%和5%）以及5%柠檬和姜精油均完全抑制菌丝生长（100%）；嘧菌酯抑制率为83.6%，居中；1%姜精油（74.8%）和1%柠檬精油（30.2%）效果较低，且精油呈明显剂量反应。

3.3 人工接种下品种感病性的田间评价：

3.3.1 主要数量性状的品种分化：田间试验中，品种间麦角含量差异很大，从DL 19的0.60%到SU Performer的2.69%。Tukey检验将品种分为两组，SU Performer和HYH-365显著高于其余8个品种。

3.3.2 方差分析：三因素方差分析表明，品种、地点和年份均显著影响麦角含量和麦角重量（p<0.001），且品种×地点和品种×年份互作显著，说明品种感病性排名在不同环境中不完全稳定。

3.3.3 地点、年份及其互作效应：平均麦角含量在Kondratowice（1.43%）显著高于Ko?cielna Wie?（0.80%），2025年（1.61%）显著高于2024年（0.62%）。地点×年份互作显著：2025年麦角含量上升几乎只发生在Kondratowice（从0.46%升至2.41%），而Ko?cielna Wie?两年相似（0.78%和0.81%）。

3.3.4 各地点和年份内的品种分化：在每个地点和年份内单独分析时，品种效应仍然显著（Kondratowice F=2.81, p=0.009；Ko?cielna Wie? F=9.53, p<0.001；2024 F=6.55, p<0.001；2025 F=6.69, p<0.001），表明品种分化是每个环境内可检测的稳定特性。

3.3.5 物候和形态性状：抽穗期和授粉能力（花药）评分仅在Kondratowice 2024年有完整数据，品种效应显著。授粉能力评分与同年同地点的麦角含量呈负相关：花药发育最差的SU Performer（2.33）和HYH-365（4.67）麦角含量最高。株高在2025年两地点及Kondratowice两年数据中受品种显著影响。

3.3.6 性状间相关性：麦角含量与麦角重量极强正相关（r=0.96, p<0.001），但与清洁产量和总产量无显著相关，说明在本材料中感病性与产量水平无线性关系。

3.3.7 描述性多性状品种剖面：雷达图显示SU Performer和HYH-365的麦角含量和重量最高，但其清洁产量和总产量高于试验均值；低感品种DL 19、Dańkowskie Avanti和Dańkowskie Kanter的清洁产量低于试验均值，表明低感性与低产并非必然关联。

讨论部分总结了综合管理的依据：体外结果证实了化学、生物和植物源药剂的潜力，但精油完全抑制所需浓度（1%–5% v/v）在田间喷施量下不经济，且存在挥发和植物毒性问题，因此应视为需要进一步制剂化和剂量研究的候选物而非直接可用药剂；体外与田间效果存在已知差距，需通过更广泛的菌株和田间试验验证。田间结果表明环境因素对侵染起主导作用，但品种效应在每个环境内均显著，且高感品种为杂交种，其感病性可能与花药发育差、花期延长有关。研究提出了以品种选择为核心的分步策略：在风险较高时选择低感群体品种，通过轮作、深耕和清除禾本科杂草减少菌核，使用三唑类种子处理，并在花期根据风险使用生物或植物源药剂，最后通过采后清理把关。研究结论翻译如下：在含毒培养基试验中，以3个麦角菌分离物的平均反应评价，病原对供试的大多数药剂高度敏感：丙硫菌唑、mandestrobin、内吸性铜制剂、Bacillus subtilis（QST 713）生防产品、两种浓度的柑橘精油以及5%柠檬和姜精油均完全抑制菌丝生长，而嘧菌酯和较低浓度的姜/柠檬精油仅部分有效。田间试验中，品种、地点和季节均显著影响麦角侵染，且受强烈的地点×年份互作支配，但在每个地点和年份内品种效应仍然显著；SU Performer和HYH-365最感病，且其感病性与低产无关。麦角含量与麦角重量极强相关，但与产量无线性关系，表明感病性是由品种和环境驱动的性状，而非产量水平的副产品。这些发现支持综合管理策略，即选择低感品种并结合化学、生物和植物源药剂，以限制菌核及由此带来的生物碱对籽粒的污染。