贝宁棉花枯萎病与植物寄生线虫分布特征及互作关系研究

《Discover Plants》：Distribution of Fusarium wilt and plant-parasitic nematodes associated with cotton in Benin Republic (West Africa)

本研究针对贝宁棉花生产受枯萎病(Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum, FOV)与植物寄生线虫协同危害的产业问题，通过50个田间的系统调查，首次揭示FOV在22%田块发生且西部阿塔科拉地区危害最重，发现8个线虫属中以螺旋线虫(Helicotylenchus)和根结线虫(Meloidogyne)为优势类群，证实海拔与病害发生呈负相关，为西非棉花病害综合治理提供科学依据。

　　

棉花作为贝宁共和国的"白色黄金"，是国家农业经济的支柱产业，贡献了约46%的外汇收入。然而近年来，棉花生产却面临着严峻挑战——枯萎病和植物寄生线虫的协同危害导致产量损失高达70%，成为制约产业发展的关键瓶颈。枯萎病由尖孢镰刀菌萎蔫专化型(Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum, FOV)引起，这种病原菌会侵入棉花的维管束系统，导致叶片黄化、萎蔫甚至整株死亡。更棘手的是，植物寄生线虫的参与会显著加剧病害发展，研究表明当根结线虫(Meloidogyne incognita, Mi)存在时，FOV的致病浓度可降低两个数量级。

为了摸清这些病原在贝宁棉花产区的分布规律和互作关系，来自帕拉库大学和阿博美-卡拉维大学的研究团队开展了一项系统性调查。研究团队在2022年雨季期间，跨越贝宁5个主要农业生态区，对50个棉花田进行了详细采样。每个田块评估20株植物的病害发生情况，并采集土壤样本进行线虫分离鉴定。

研究采用了几项关键技术方法：通过形态学鉴定对土壤中的植物寄生线虫进行属级分类；使用酸性PDA培养基分离和纯化FOV病原菌；运用线性混合模型分析农业生态区和棉花品种对病害的影响；采用香农指数和皮卢均匀度指数评估线虫群落多样性；通过非度量多维尺度分析揭示不同生态区线虫群落的相似性。

研究结果揭示了重要规律：

3.1 枯萎病分布、发生率和严重度

调查发现FOV在11个田块（占总样本22%）中存在，其地理分布呈现明显异质性。西部阿塔科拉地区(AEZ 4)病害发生率最高达31.25%，严重度指数为13.25；而北部棉区(AEZ 2)的发病程度最低。中央棉区(AEZ 5)个别田块甚至出现了100%发病率和严重度4级（整株严重症状）的极端情况。

3.2 农业生态区与品种对枯萎病和线虫的线性混合模型效应

统计分析证实农业生态区对病害发生有显著影响(p<0.005)。与北部棉区相比，西部阿塔科拉(β=100.6±25.60)和中央棉区(β=32.51±9.61)的病害发生率显著升高。三个主栽棉花品种(ANG 956、OKP 768、KET 782)均表现感病，但品种间无显著差异。值得注意的是，海拔与OKP品种的交互作用对线虫密度有显著影响(β=-4.07±1.67; p=0.0196)，表明低海拔地区更利于线虫种群建立。

3.3 各农业生态区植物寄生线虫属的出现频率

植物寄生线虫在所有调查田块中均有发现，共鉴定出8个属，包括螺旋线虫(Helicotylenchus)、根结线虫(Meloidogyne)、短体线虫(Pratylenchus)、轮线虫(Rotylenchus)等。螺旋线虫出现频率最高(76.9%)，种群密度达109条/100ml土壤；根结线虫出现频率48.1%，种群密度111条/100ml土壤。荒地生态区(AEZ 6)线虫多样性最丰富，而西部阿塔科拉(AEZ 4)仅发现螺旋线虫。

3.4 各农业生态区线虫的生态多样性

线虫多样性分析显示，荒地生态区(AEZ 6)物种丰富度最高(S=7)，香农指数(H=1.59)也最大，表明该区域线虫群落结构最复杂。皮卢均匀度指数在各生态区间无显著差异(0.73-0.99)，说明线虫物种分布均匀，没有单一优势种垄断现象。

3.5 各农业生态区线虫物种的相似性和多样性

相似性分析表明，不同生态区的线虫群落结构存在显著差异(p<0.005)。北部棉区(AEZ 2)、南博尔古粮区(AEZ 3)和中央棉区(AEZ 5)的线虫组成较为相似，而南博尔古粮区与其他生态区差异最大。

3.6 棉花品种、海拔、枯萎病发生率、严重度和线虫生态多样性指数之间的关系

相关性分析揭示了一个重要规律：病害发生率、严重度与线虫多样性指数（物种丰富度、香农指数、1/辛普森指数）均呈正相关，而与海拔高度呈负相关(r=-0.68; p<0.005)。这表明低海拔地区同时面临更严重的病害压力和更复杂的线虫群落威胁。

这项研究首次系统绘制了贝宁棉花枯萎病和线虫的分布图谱，证实了螺旋线虫和根结线虫是当地棉花生产中最主要的线虫害虫。研究发现的环境梯度（特别是海拔）与病害发生的关系，为预测病害流行提供了重要指标。研究结果强调，在制定棉花病害管理策略时，必须考虑线虫-病原菌-环境三者的互作关系，尤其是低海拔地区的综合治理。该研究为西非地区棉花可持续生产提供了科学基础，对保障农民收入和国家经济发展具有重要意义。未来研究需要结合分子鉴定技术明确病原菌和线虫的具体种类，并开发针对性的综合防控措施。