科技成果

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成果名称: 柑桔轮斑病发生发现鉴定命名及防控技术研究与应用项目

成果登记号: 9612022Y1800

第一完成单位: 国家现代农业产业技术体系陕南柑橘综合试验站

联 系 人: 丁德宽

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 现代农业

应用行业: 农、林、牧、渔业

学科分类: 果树学(210.4010)

应用状态: 产业化应用

完成人: 丁德宽,敖义俊,邓家锐,李红叶,杨宇衡,吴强,余小丽,郑其峰,郭菲,马红侠,张波 ,杨国兴,余杏,王国军,蒋景龙,颜世伟 ,成国刚,苏志玲,王博,程丽萍,张钊,罗磊,王侠,朱丽,陈恒,郭辉,刘磊,肖淋文,张峰,李云,章彦宏,苟红敏,陈毓民,熊一,李俊东,田伟,赵艳茹,夏永寿

成果简介:


一、成果名称

柑桔轮斑病发生发现鉴定命名及防控技术研究与应用

二、完成单位

主持单位:国家现代农业产业技术体系陕南柑橘综合试验站

参与完成单位:浙江大学、西南大学、城固县果业技术指导站、汉台区蔬菜果品技术推广中心。

三、项目研究的主要内容

(一)柑桔轮斑病的发现及发生规律研究

通过田间调查、观察研究以及查阅相关资料,对柑桔轮斑病的发生发现与发病症状、危害特点、发病成因等进行分析研究与总结。

(二)柑桔轮斑病病原菌鉴定与命名

通过分子鉴定,结合传统的形态学特征鉴定技术,确定该病害的分类及系统归属,并命名。

(三)柑桔轮斑病的侵染循环规律及致病性研究

连续多年定点观察病害发生发展,记录并拍摄叶片、枝干症状并进行准确性描述,研究总结其危害特征、发病规律。分别用叶片、枝干进行室外接种试验,用果实进行室内接种试验,症状产生后,进行回分,统计叶片发病率,研究病原菌致病性特性。在实验室条件下,开展菌丝生长、孢子萌发对药剂的敏感性研究,筛选出最佳抑制药剂。

(四)柑桔轮斑病适生区预测与流行性风险分析研究

参考MaxEnt模型和多指标综合评价体系,对柑桔轮斑病适生性进行模型预测以及流行风险进行定性、定量分析研究。创建柑桔轮斑病病害风险评估体系,为降低病害风险等级、有效防治和检测病害提供依据。同时,利用分子标记方法,研究探索创建柑桔轮斑病病原菌快速鉴定检测方法。

(五)组装“柑桔轮斑病防控技术体系”

通过田间防治试验、栽培技术试验等大量研究结论的基础上,密切结合陕南柑桔生产实际以及气候特点,研究、总结、组装配套防控措施,形成适宜推广、简便易行的柑桔轮斑病综合防控技术体系。

(六)项目推广应用

以陕南各县区试验示范点为样板,各技术推广单位负责本县区的柑桔轮斑病防控技术推广任务,在汉中、安康各柑桔主产县区进行该项目成果的应用推广。

四、项目研究的技术路线

本成果项目研究分科研和推广两大部分工作进行实施,项目组按照“实地调研→采集样品→分离纯化→鉴定命名→流行规律与致病性研究试验→流行性与风险性研究→防控技术研究→验证总结→建点示范→组装配套集成→组织推广”的技术总路线,从田间调研到实验室研究,再到田间技术研究、试验示范技术推广的模式,各项研究任务按步骤有序开展。

五、项目实施的主要成效技术突破创新情况

(一)项目实施取得的主要成效

1系统回顾并总结了柑桔轮斑病发生发现情况

2006年12月份,项目组在沙河营一苗圃发现“新病害”危害柑桔生产,引起高度重视,立即组织开展全面调查。此后每年冬春季发病,且有逐年快速蔓延之势,发病后出现叶片干枯脱落、枝干大量枯死,树势衰弱,严重时整株枯死,甚至毁园等现象。2008年冬季发生了全国范围特大冻害,也是陕南柑桔产区有史以来遭受损失最大的一次,2009年2月(冻害发生后),项目组成员在调查柑桔受冻情况工作中,发现该病危害十分严重,侵染蔓延速度极快,损失巨大。刚开始根据症状将之推断为炭疽病、树脂病、脚腐病等侵染性病害和周期性冻害以及排水不良引起的湿害等非侵染性病害,并对应采取了一些相关的防治措施,但见效甚微,病害依然肆意。2012年病害迅速蔓延且处于失控之势,染病桔园出现叶片大量干枯脱落,树势迅速衰败,严重的死树毁园,绝产绝收,广大桔农损失惨重,给陕南柑桔产业发展造成巨大威胁,极大地影响了柑桔生产和经济效益,严重威胁着陕南柑桔的健康发展。2009年3月23日,项目组成员李红叶教授受邀亲临城固柑桔产区进行调研、诊断,通过实地诊断分析,认为:在陕南柑桔产区城固县发现的柑桔“新病害”,在国内外属于首次发现。该病为“未知新病害”,需要进行病原学鉴定研究。

2对柑桔轮斑病的危害进行了调查研究

通过在陕南各柑桔产区的调研,发现该病在陕南各县(区)柑桔产地均有不同程度发生,侵染危害及传染速度极快,损失巨大。该病冬季发病,危害柑桔叶片、侧枝,形成圆形病斑或椭圆形病斑(枝),春梢老叶先表现症状,潜育期从3月下旬至11月底。在低于-5℃极端低温诱导下,遇降雪或降雨天气后,立即侵染危害表现症状,病害流行期短,侵染速度快,从初始侵染3-5天达到侵染高峰,病斑上的分生孢子盘萌发产生分生孢子,扩散至晚秋梢再侵染发病。该病发病受低温、湿度、立地条件、栽培管理等因素影响。调查发现:宽皮柑桔较易发病,如温州蜜柑、朱红橘、椪柑等都是易感病品种。

3完成了柑桔轮斑病病原菌的分离鉴定与命名

项目组经过3年时间专项研究,对柑桔轮斑病病原菌进行了分离纯化和鉴定,致病菌为拟隐壳孢属Cryptosporiopsis的一个柑桔真菌新病种鉴定命名为:Cryptosporiopsis citricarpaL.Zhu,H.Y.Li& K.D.Hyde,sp.Nov根据病害寄主及症状特征,将其命名为柑桔轮斑病(target spot)

4完成了柑桔轮斑病的发生发展规律及致病性研究

通过项目组的实验室研究结果,初步确定该病害为一种低温型真菌病害,可以确定的是柑桔轮斑病发生发展在温度较低的冬春季节,即每年的12月-翌年的2月份,这个时间段症状表现明显,易辨别区分。12月份之前及2月份之后的时间段里,由于温度高,柑桔轮斑病不表现或发生较少。通过致病性研究与田间观察结果可知,柑桔轮斑病除主要危害柑桔叶片外,对柑桔叶柄、嫩梢、枝干亦可产生危害,致病能力较强。由此可见,柑桔轮斑病对陕南以温州蜜柑为主栽品种的柑桔产业威胁较大,应该引起足够的重视,并进行积极地预防和田间管理,将其危害降低在最低的水平。

5完成了柑桔轮斑病适生区预测及风险性分析研究

项目组通过对柑桔轮斑病近10年的发生发展、流行性趋势与风险性进行相关模型研究分析。通过MaxEnt模型预测结果,柑桔轮斑病菌在我国的适生区分布较集中,适生区面积约占全国面积12.19%。其中,高适生区、中适生区、低适生区各占全国面积约2.85%、3.99%、5.35%。高适生区主要集中在四川、重庆、陕西南部地区,以及贵州、湖北等少量地区。中适生区主要表现为高适生区的向外扩展,主要分布于贵州大部、湖北大部、四川东南局部地区、关中陕西南部以及云南的部分地区。低适生区是中适生区的外部扩展,主要包括河南大部、江苏大部、山东大部、安徽及山西、河北、湖南、云南等部分地区。高、中适生区主要集中于长江中上游柑桔优势区及其周边,湖北西部、湖南西部柑桔优势区的部分地区是柑桔轮斑病菌的中、低适生区。通过多指标综合评价方法分析柑桔轮斑病的风险性,确定其风险等级属于高度危险,在适宜条件下发生可能性大、潜在危害的可能性较大、发生时破坏力较大、传播风险较大及危害较强。

6一种柑桔轮斑病鉴定的方法获得了国家发明专利

通过对柑桔轮斑病的研究,项目组建立了一种快速鉴定柑桔轮斑病病原菌的方法,应用于柑桔轮斑病的鉴定和早期预测预报。即一种柑桔轮斑病菌分子检测的引物及其检测方法,2016年10月申报国家发明专利,2020年2月获得发明专利授权(授权公告号:CN106480193B,证书号第3697344号)。

7完成了轮斑病防治药剂筛选研究

项目组通过实验室内菌丝与孢子对常见杀菌药剂敏感性试验,实验室药剂筛选发现,咪鲜胺和苯醚甲环唑对柑桔轮斑病C.citricarpa孢子萌发及其菌丝生长有较好的抑制作用,而嘧菌酯、代森锰锌的抑制作用均很差,百菌清、甲基托布津和戊唑醇抑制效果一般。筛选出了咪鲜胺和苯醚甲环唑两种效果较好的药剂,这两种药剂对柑桔轮斑病菌丝生长和孢子萌发具有较好的抑制作用。通过生产上的药剂防治试验发现,苯醚甲环唑与咪鲜胺对柑桔轮斑病防治效果较好,防效达到了90%以上,而其他的常用杀菌剂如嘧菌酯、代森锰锌、甲基硫菌灵、戊唑醇、百菌清等均有一定的防治效果。

8集成组装形成了柑桔轮斑病防控技术体系

系统总结并组装了以“药剂预防、培壮树势、抗寒栽培”三个方面为主要内容的关键技术和措施,其关键技术为:消灭病源→阻断传播→树体保护;培肥改土→提干扩冠→适产适销;适地适栽→科学施肥→控梢促壮→树干涂白→绿色防控。形成柑桔轮斑病综合防控技术体系。

(二)技术创新点

1首次发现柑桔轮斑病新病害,更新完善了柑桔病害家族系谱图,并完成了柑桔轮斑病病原菌的鉴定与命名

在陕南柑桔产区城固县发现的柑桔新病害----柑桔轮斑病,根据形态学特征鉴定,结合分子鉴定技术,柑桔轮斑病(target spot)的病原菌为拟隐壳孢属Cryptosporiopsis(或者是Neofabrea)的一个新种,将其命名为Crprosporiopsis citricarpa Zhu Hyde & Li, MycoBank: 563094经查新,有关柑桔轮斑病发现及命名除了项目组的研究文献外,在检索范围内未见相关中英文文献报道。      

2首次研究清楚了柑桔轮斑病侵染循环、发病成因及其发生发展规律,为控制该病害发生发展和降低危害提供了技术支撑

研究清楚了柑桔轮斑病侵染循环及发生发展规律。该病病原菌主要以分生孢子菌丝体在寄主幼嫩组织体内(当年春梢和叶片)潜育越夏,潜育期从3月下旬至11月底。当-5端低温诱导下,遇降雪或降雨天气后,立即侵染危害表现症状,病害流行期短,侵染速度快,从初始侵染3-5天达到侵染高峰,病斑上的分生孢子盘萌发产生分生孢子,扩散至晚秋梢再侵染发病。在陕南柑桔产区该病从12月中旬开始侵染,2月份中旬为侵染高峰,3月中下旬结束。侵入途径以分生孢子从寄主幼嫩组织气孔、皮孔、伤口入侵,寄主的感病期为冬季和早春季节。柑桔轮斑病危害柑桔品种多几乎包括了所有陕南生产上的栽培品种,其发病受低温、湿度、立地条件、栽培管理等因素影响较大。通过致病性研究与田间观察结果可知,柑桔轮斑病除主要危害柑桔叶片外,对柑桔叶柄、嫩梢、枝干亦可产生危害。经查新,有关柑桔轮斑病侵染循环及发生发展规律的研究除了项目组的研究文献外,在检索范围内未见相关中英文文献报道。

3创建柑桔轮斑病病害风险评估体系,为准确预测预报柑桔轮斑病的流行趋势和危害程度提供了理论依据。

基于MaxEnt模型预测柑桔轮斑病菌的适生区并对不同地区划分其适生等级,通过多指标综合评价方法分析柑桔轮斑病的风险性,确定其风险等级,可以加强全国范围的病害监测,及时阻止病害扩展。经查新,除了项目组的研究文献外,在检索范围内未见相关中英文文献报道。

4发明了“一种快速鉴定检测柑桔轮斑病的方法”

从柑桔轮斑病菌分子检测出特异性上、下游引物,将引物基因组片段进行拆分重组与其相对应的柑桔轮斑病菌基因组DNA加入PCR反应体系中进行多个循环反复,若能够检测出224bp和/或389bp大小的片段,则可判断出所述的柑桔轮斑病菌。经查新, 国内有关柑桔轮斑病快速鉴定检测的方法除了项目组的研究文献外,在检索范围内未见相关中英文文献报道。     

5组装了“柑桔轮斑病综合防控技术体系”

开展了室内药剂筛选试验、田间药剂防控试验、复壮栽培试验、抗寒栽培试验等研究,总结集成了柑桔轮斑病综合防控技术体系,重点围绕“药剂预防、培壮树势、抗寒栽培”三个方面其关键技术为:消灭病源→阻断传播→树体保护;培肥改土→提干扩冠→适产适销;适地适栽→科学施肥→控梢促壮→树干涂白→绿色防控,并在生产上大面积推广应用。经查新,有关柑桔轮斑病综合防控技术体系总结与集成的研究除了项目组的研究文献外,在检索范围内未见相关中英文文献报道。

(三)项目取得效益

1推广应用情况

项目实施前4年是病害发现、调研、鉴定、试验研究阶段,后6年是应用、防控、优化提升阶段,最终达到科学防控,提升生产水平,保障柑桔产业健康发展的目的。本项目成果完成了前期相关研究工作后,于2015年开始在汉中市、安康市各柑桔主产县区乡镇进行柑桔轮斑病综合防控技术体系推广应用。该项目2015年实施完成32.8万亩,2016年实施完成30.4万亩,2017年实施完成25.5万亩,2018年实施完成24.8万亩,2019年实施完成26.8万亩,2020年实施推广21.9万亩,2021年实施推广16.5万亩,七年累积共完成应用推广柑桔轮斑病综合防控技术178.7万亩,其中汉中地区推广应用面积153.6万亩,安康地区推广应用面积25.1万亩

2经济效益显著

通过项目实施,累计完成落实技术178.7万亩,累计新增总产值25.6亿元。在本项目中,社会投资每增加100元,可回报纯收益1202元;科研单位投资每增加100元,可获得纯收益21506元;推广单位投资每增加100元,可使社会获得纯收益23115元。通过项目实施,该技术在陕南柑桔产区推广应用,带动农资、运输、包装、劳务、餐饮、旅游、通讯、金融等相关产业快速发展实现年综合效益30亿元以上促进柑桔产业提质增效步伐,极大增强产业发展后劲,提升产业综合经济效益。 

3、社会效益显著

一是通过项目研究,首次发现柑桔上的一种新的病害”轮斑病”,更新完善了柑桔病害家族系谱图,对于国内外柑桔病害研究提供了基础依据和参照指南;二是完成了对柑桔轮斑病病原菌的鉴定命名以及其侵染规律、发病成因、防控技术的研究总结集成了防控技术措施,达到全面认识该病和有效防控该病的危害、传染、流行的目的,保障陕南柑桔产业得到健康发展;三是创建了柑桔轮斑病病害风险评估体系,准确地预测在国内柑桔产区的流行规律和趋势,对各地采取相应的措施进行防控提供了一定的参考,避免了对全新病害防控的误区和盲目。同时发明了一种对柑桔轮斑病病菌分子特异性检测诊断方法,对快速鉴定确定提供了简单高效的手段,这也是国内外首创;四是建立了“以农业和物理防治为主,生物防治为核心,科学应用化学防治技术,有效控制病菌危害”的柑桔病虫害防控技术体系实现生态、产业、社会与环境的协调发展。新的防控技术实施后,促进产业的健康、绿色、可持续发展。五是促进产业“转型升级”。通过项目研究,有力地提升了汉中乃至整个陕南柑桔生产技术水平,增强了陕南柑桔产业技术研发的综合实力,解决了实际柑桔生产中面临的不明病害危害及防控技术难题,增强了陕南柑桔产业可持续发展的信心,突破了陕南柑桔生产面临柑桔轮斑病危害与威胁、生产技术更新慢、管理成本高、桔园管理水平参次不齐的瓶颈局面,通过技术联合及创新新技术体系的形成,与国内先进生产技术保持同步水平,并逐步领先于国内生产水平。通过柑桔轮斑病防控关键技术的研究与示范推广,降低劳动强度减少生产投入,提高果品品质和优质果率,以质取胜,间接地增加了柑桔生产的产量产值,增加了经济效益,促进品牌建设,拓展销售渠道,进而提升产业效益的良性发展带动三产及旅游业的发展陕南已建成多个以柑桔产业为主的桔园观光旅游线路,每年吸引约50万人前往各个桔园观光线路旅游观光休闲,为当地桔农搭建起了“以产业带动产业,以产业促进产业”的互补型效益平台。

4、生态效益显著

项目的推广实施,保证项目区内柑桔产业可持续发展,特别是维护并促进了秦巴山区丘陵缓坡地带的植被绿化、水土涵养、生态环境保护工作。选择柑桔作为“出川上山”经济树种发展,践行了“绿水青山就是山银山”的理论,绿化了山坡,增加了果农的经济收入,发挥了显著生态效益和经济效益

项目实施前4年是病害发现、调研、鉴定、试验研究阶段,后6年是应用、防控、优化提升阶段,最终达到科学防控,提升生产水平,保障柑桔产业健康发展的目的。研究总结的柑桔轮斑病防控技术,建立“以农业和物理防治为主,生物防治为核心,科学应用化学防治技术,有效控制病菌危害”的防控技术体系。通过推广应用,显著提升了柑桔生产水平,增强了树势,减少防治次和用药量,大大降低了农药残留和化学农药对生态环境的污染,保障了汉中作为“南水北调”水源涵养地的水源安全,实现生态、产业、社会与环境的和谐共存确保“一泓清水”永续北上,促进产业的健康、绿色、可持续发展

本成果发表论文

项目组在进行专题研究中,撰写柑桔轮斑病相关的科技论文11篇,分别为:A Destructive New Disease of Citrus in China Caused by Cryptosporiopsis citricarpa sp. nov.》、《Development of a SCAR Marker-Based Diagnostic Method for the Detection of the Citrus Target Spot Pathogen Pseudofabraea citricarpa》、柑桔轮斑病的适生区预测及风险分析》、《柑桔轮斑病抗性鉴定方法的建立》、《柑桔轮斑病发生规律及防控对策》、《五种柑桔真菌性病害病原鉴定》、《为害陕南柑桔的新病害——柑桔轮斑病》、《柑橘轮斑病的发生特点与防治措施》、《全国柑桔大实蝇绿色防控暨轮斑病防治技术培训会在汉中召开》等发表于Plant Disease》、《BioMed Research International》、《中国农业科学》、《果树学报》《中国果业信息》等刊物;编写的专著《陕南柑桔》(ISBN 978-7-5116-4034-5)由中国农业科技技术出版社2019年3月出版

)人才培养

与国内知名高校科研团队联合攻关、开展合作研究产学研密切联系,既有分工又有合作,锻炼了队伍,提升了能力。项目组9人晋升高级职称,陕南柑桔产业技术创新团队荣获“2019年青年科技创新团队”,项目负责人丁德宽同志荣获“全国农业先进工作者”,敖义俊荣获“首届汉中市最美科技工作者”称号,邓家锐取得华中农业大学农业推广(园艺)硕士学位。

项目成果的评价意见

2022年6月9日,由汉中市科学技术局委托相关专家组成评价委员会,对国家柑橘产业技术体系陕南柑桔综合试验站、浙江大学、西南大学、城固县果业技术指导站、汉台区蔬果技术推广中心等单位共同完成的《柑桔轮斑病发生发现鉴定命名及防控技术研究与应用》科研项目进行了科技成果评价,评价委员会通过听取项目组工作、技术、效益分析报告,查阅科技查新报告等相关技术资料,经质疑、评议、讨论后,形成以下评价意见:

(一)项目研究思路清晰、方法科学、结构完整、内容丰富

该项目针对柑桔生产中存在的柑橘轮斑病危害逐年严重、流行扩散等问题,坚持10多年系统调查和专题研究,查清了病原菌,研究了发生规律,集成配套了防控技术体系并进行应用推广。

(二)项目创新点突出

1、在全球柑桔产区首次发现柑桔轮斑病新病害,完成了病原菌的分离、鉴定、分类和命名,更新完善了柑桔病害家族系谱图,具有极高的学术价值。

2、首次阐明柑桔轮斑病侵染循环、流行病史、发病成因及其发生发展规律,为控制病害发生发展和降低危害提供了技术支撑。

3、创建了柑桔轮斑病病害风险评估体系,为准确预测预报柑桔轮斑病的流行趋势和危害程度提供了理论依据,对其它柑桔产区的安全生产起到很好的预警作用。

4、通过开展室内药效试验、田间防控技术研究,建立了集成防控技术体系,并在生产中大面积推广应用。

5、获得了“一种快速鉴定检测柑桔轮斑病的方法”发明专利授权,发表论文11篇。

(三)项目成效显著

2015-2021年累计推广应用面积178.7万亩,新增总产值25.6亿元。通过项目实施,促进了陕南柑桔产业“转型升级”,提高了果品质量和效益,保护了生态环境和基地。

综上所述,该项目选题准确,方法科学,技术路线正确,创新突出,资料齐全,数据翔实,经济、社会和生态效益显著,整体技术达到国际先进、国内领先水平。

建议:加大推广应用力度