利用植物內(nèi)生真菌防治植物病害的探討

程功,張國財,張欣倩,劉瑞鵬,畢冰

(1.吉林松原乾安林業(yè)局,吉林 松原 131400;2.東北林業(yè)大學)

從生物資源利用的角度來講植物內(nèi)生真菌(entophy tic fungi)是指生活史的一定階段或全部階段生活于健康植物各種組織和器官內(nèi)部的真菌,被感染的宿主植物不表現(xiàn)出外在病癥(至少是暫時),可通過組織學方法或從嚴格表面消毒的植物組織中分離或從植物組織內(nèi)直接擴增出微生物DNA的方法來證明其內(nèi)生。植物內(nèi)生真菌是個巨大的微生物新資源,具有重要的農(nóng)用和醫(yī)用應用潛力。其特點是:(1)內(nèi)生菌真具有豐富的生物多樣性;(2)內(nèi)生真菌具有豐富的物種多樣性;(3)內(nèi)生真菌具有分布廣泛性;(4)內(nèi)生真菌數(shù)量巨大。

1 內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物對植物病原菌的抑制作用研究

何佳[1]從金錢松分離出內(nèi)生真菌105株,其中47株對稻瘟霉孢子具抗菌活性,而其中的兩菌株對指示菌表現(xiàn)出強烈的廣譜抗菌能力。袁秀英[2]等從健康楊樹植株分離獲得154株內(nèi)生真菌,部分菌株培養(yǎng)濾液對楊樹爛皮病病原菌菌絲生長和孢子萌發(fā)均存在不同程度的抑制作用。鄧振山等[3]從銀杏(Ginkgo biloba L.)分離出16株內(nèi)生真菌,有9株能夠抑制蘋果腐爛病病原菌的生長,其中4株菌對病原菌有顯著的抑制作用。王蘭等[4]從苦豆子分離獲得了內(nèi)生菌菌株對病原菌均有不同程度的抑制作用,無孢菌KG 20菌株培養(yǎng)濾液對6種病菌均有不同程度的拮抗作用,尤其對小麥赤霉病菌抑制作用強,抑制率達79.23%。田小曼等[5]從青蒿的各種組織中分離得到內(nèi)生真菌12個菌株其中5株生真菌對小麥紋枯等8種病原真菌拮抗作用。李治瀅等[6]從雪上一枝蒿、刺五加和大血藤3種藥用植物中分離獲得內(nèi)生真菌162株,其中有74株內(nèi)生真菌對1種或多種植物病原真菌有拮抗作用。江曙[7]等從藥用植物海金沙中3株內(nèi)生真菌對小麥赤霉菌、番茄早疫霉菌、番茄灰霉3種霉菌菌絲生長的抑制率分別為99.7%、90.3%和99.1%,對孢子萌發(fā)的抑制率分別達到65.8%、55.9%和63.1%。黃獻培[8]從肇慶魚藤 Derris hancei分離獲得內(nèi)生真菌 10屬16株,4株魚藤莖內(nèi)生菌株和 1株葉內(nèi)生菌株對芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌.黃瓜炭疽病菌以及香蕉炭疽病菌具有抑菌活性。陳志敏[9]從薔薇科植物火棘中分離出內(nèi)生真菌15株,有13株內(nèi)生真菌(86.67%)對某些植物病原真菌表現(xiàn)出50%以上的抑菌活性。翟梅枝等[11]從核桃、黑核桃分離得到60株內(nèi)生真菌。對棉花立枯病菌、蘋果炭疽病菌、梨黑星病菌、小麥赤霉病菌和油菜菌核病菌菌絲生長具有抑制作用。李雅[12]以蘋果腐爛病菌、玉米大斑病菌等六種病原菌為供試菌種,對49株杜仲內(nèi)生真菌及其次生代謝物進行了抑菌活性試驗。11株內(nèi)生菌的次生代謝產(chǎn)物至少對3種測試菌有抑制作用,4株內(nèi)生菌的次生代謝產(chǎn)物對6種測試菌都有抑制作用。蘇珍珠等[13]分離自7種植物上的11株內(nèi)生真菌鐮刀菌并研究了它們對馬鈴薯晚疫病菌的抑菌活性。這些內(nèi)生真菌鐮刀菌的毒素粗提液對該病菌菌絲生長有更明顯的抑制作用。鄭鵬等[14]從橡膠樹枝條中分離到18株內(nèi)生真菌,有3株內(nèi)生真菌對香蕉枯萎病菌和橡膠炭疽病菌兩種植物病原菌的拮抗作用最好。張弘弛等[15]以白菜黑斑病菌、煙草赤星病菌等六種為指示菌種,對從無花果(Ficus carice)中分離獲得到的64株內(nèi)生真菌進行抗真菌活性試驗,18株內(nèi)生真菌具有抗菌活性。龔玉霞等[16]從蛇足石杉分離得到內(nèi)生真菌68株進行植物病原真菌進行活性檢測,對油菜菌核病菌抑制率達100%的有37株;對蘋果炭疽病菌抑制率達100%的有27株;對小麥赤枯的抑制率較低,達70%以上的有6株。劉曉光等[17]對毛白楊內(nèi)生真菌毛殼 ND35,并測試了它對6種常見林果病害病原真菌的拮抗作用。結(jié)果表明,毛殼ND35是一種廣譜性拮抗菌,對供試的6種病菌存在不同程度的抑制作用。游玲等[18]發(fā)現(xiàn)油樟內(nèi)生真菌YY6對辣椒疫霉、楊樹潰瘍、蘋果炭疽、棉花枯萎及玉米大斑這5種常見植物病害的病原真菌具有明顯抑制作用。楊潤亞等[19]從連翹莖、葉中分離到19株內(nèi)生真菌,其發(fā)酵處理液和丙酮粗提物抑菌率在50%以上的活性菌株,發(fā)酵液組中有1株(5.26%),菌絲體組中有13株(81.25%)。申屠旭萍等[20]從雷公藤組織中分離得到36株內(nèi)生菌。發(fā)酵和抑菌試驗結(jié)果表明,其中一內(nèi)生真菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物對水稻紋枯病菌等十種農(nóng)作物病原真菌有明顯的抑制作用。蘭琪等[21]從苦皮藤分離得到39株內(nèi)生真菌,3個菌株的發(fā)酵液和菌絲體粗提物對番茄灰霉病菌、小麥赤霉病菌、蘋果炭疽病菌和玉米小斑病菌表現(xiàn)出了不同程度的抑制菌絲生長活性。張苗苗[22]從線葉嵩草中分離得到7株內(nèi)生真菌,有4株對小麥根腐離孺孢的抑制作用較強。Strobel等[23-24]從衛(wèi)矛科藥用植物雷公藤中分離到一株內(nèi)生真菌(Cryptosporiopsiscfquercina)能產(chǎn)生一種新型環(huán)肽抗生素,能抑制核盤菌(Sclerotinia sclerotiorum)和灰葡萄抱(Borytiscinerea)等植物病原真菌,該菌還能產(chǎn)生一種新酰胺生物堿對稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)及其它多種植物病原真菌有較強的抑制作用。又從錫蘭肉桂的一種內(nèi)生真菌(Nuscodor albus)中得到5種揮發(fā)性化合物,均有不同程度的細菌和真菌抑制作用,如將5中化合物混合使用,可增強其抑菌效果。李桂玲等[25]從尖杉、南方紅豆杉中分離172株內(nèi)生真菌,其中有擬青霉、鐮刀菌屬、木霉屬等內(nèi)生真菌能產(chǎn)生一種或多種植物病原真菌的抑制劑。曾松榮等[26]從植物虎杖的根狀莖中分離出3株具有抗菌活性的內(nèi)生真菌。陳列忠等[27]從藥用植物構(gòu)骨中分離到一株內(nèi)生哈茨木霉對蕃茄早疫病菌和黃瓜立枯病菌的抑制活性表現(xiàn)良好。田新莉等[28]從水稻根、葉內(nèi)分離獲得的部分內(nèi)生真菌的抗病原菌活性與產(chǎn)生鐵載體有關(guān)。水稻內(nèi)生真菌在平板拮抗試驗中是通過競爭鐵元素來抑制紋枯病菌的生長。

2 接種內(nèi)生真菌的作物抗病害的實驗研究

植物內(nèi)生真菌與宿主植物以及其他生物之間具有緊密的生態(tài)關(guān)系。在與宿主植物長期的進化中,內(nèi)生真菌與宿主植物發(fā)展出了多種多樣的關(guān)系,那么我們利用植物內(nèi)生真菌與植物的這種共生或互生的關(guān)系來增強宿主植物抵抗外界的不良環(huán)境,提高宿主植物的抗病能力。植物為內(nèi)生菌提供了良好的棲息地,內(nèi)生菌通過自身代謝產(chǎn)物及信號轉(zhuǎn)導作用,影響宿主植物。由于內(nèi)生菌遍布于植物各種組織,植物為其提供豐富的營養(yǎng),比暴露于惡劣環(huán)境(強烈的日光、紫外線、暴風雨等)的附生菌更具穩(wěn)定的生境,因此更有利于生防作用的發(fā)揮。

曹榮花[29]對黃瓜苗根部接種 1次內(nèi)生菌防治效果為44.29%,接種2次生防效果高達88.49%。結(jié)果表明,C.aboriginum Mü1w1c6對多種植物病原真菌具有廣譜的拮抗活性,對黃瓜苗期猝倒病具有較好的生防潛力。袁志林[30]在水稻苗期(4葉期)分別施加內(nèi)生真菌B3菌劑、B3無菌發(fā)酵液、滅菌培養(yǎng)基,CK為全空白處理,抗病試驗表明,B3菌劑組與發(fā)酵液組的水稻對稻瘟菌均有一定抑制作用。古燕翔[31]研究了草坪型高羊茅品種CrossfireⅡ的含有內(nèi)生真菌(簡稱帶菌)和不含內(nèi)生真菌(簡稱不帶菌)植株,接種新月彎孢霉病原菌后葉斑病的發(fā)生情況。結(jié)果表明:帶菌植株的發(fā)病率和病情指數(shù)明顯低于不帶菌植株,抗病效果達30%以上。Dingle[32]研究了小麥內(nèi)生毛殼菌(Chaetomium sp.)能夠降低小麥感病品種的葉銹病發(fā)病率。劉曉光[17]對毛白楊內(nèi)生真菌毛殼ND35,對活體毛白楊組培苗進行人工接種試驗,結(jié)果用毛殼ND35預先接種的苗木發(fā)病率為零,明顯低于只接爛皮病菌的對照發(fā)病率53.33%,進一步證實了毛殼ND35對植物病害的生物防治潛能。Redman[33]將內(nèi)生真菌Colletotrichum mag na接種到西瓜和黃瓜幼苗上,能夠保護幼苗不受炭疽病菌(Col-letotrichum higginsianum)和枯萎病菌(Fusarium oxys-p orum)的侵染。Istifadah[34]內(nèi)生真菌Chaetomium globosum接種到小麥后,能夠減輕由Pyrenophora triti-ci-repentis引起的小麥褐斑病的癥狀。Arnold[35]在熱帶木本植物可可(Theobroma cacao)的葉面接種內(nèi)生真菌Colletotrichum sp.、X y laria sp.、Fusarium sp.和 Nectria sp.后,能很好地阻止病菌 Phytophthora sp.的進一步擴展。Carver[36]從健康香石竹(Dianthus caryophy llus)中分離到的內(nèi)生真菌 Trichoderma aureoviride能有效地防治宿主植物的鐮刀菌枯萎病。Narisaw a[37]把根部內(nèi)生真菌Heteroconium chaetospira接種到大白菜幼苗上,然后將幼苗移栽到田間,三個月后發(fā)現(xiàn)大白菜根腫病發(fā)病率降低52%～97%,黃萎病的發(fā)病率降低49%～67%。Waller[38]研究表明內(nèi)生真菌 Piriformospora indica能很好地在大麥根部定殖,使根具有強的抗氧化能力,并能誘導系統(tǒng)抗病性,能增加大麥對根部病原菌Fusarium culmorum和葉部病原菌白粉病菌Blumeria g raminis的抵抗能力。中國農(nóng)業(yè)大學(1999)[39]從棉株中分離到一株內(nèi)生毛殼真菌,經(jīng)人工莖基部注射后有抑制萎蔫鐮刀菌擴展的作用。紀麗蓮[40]從蘆竹中分離到1株內(nèi)生木霉菌F0238,盆栽試驗表明,內(nèi)生真菌對煙草赤星病的防治效果達50%。黃獻培[41]從肇慶魚藤Derris hancei分離獲得內(nèi)生真菌10屬16株,體外拮抗作用測定表明,4株魚藤莖內(nèi)生菌株和1株葉內(nèi)生菌株對芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌.黃瓜炭疽病菌以及香蕉炭疽病菌的對峙培養(yǎng)拮抗系數(shù)均達到Ⅱ級。

3 展望

對植物內(nèi)生真菌的研究前景廣闊,意義深遠。今后應在以下幾方面做更進一步的研究和探討。

3.1 利用分子生物學等技術(shù)手段對內(nèi)生真菌菌種進行研究和改良,研究影響內(nèi)生真菌產(chǎn)生活性成分的各種調(diào)控因子,提高內(nèi)生真菌合成有效成分的能力。

3.2 大力推廣通過液體發(fā)酵生產(chǎn)生物農(nóng)藥或創(chuàng)制新藥的工業(yè)化研究和開發(fā)應用研究。

3.3 從內(nèi)生真菌次生代謝物中直接篩選殺菌劑、殺蟲劑、殺線蟲劑,用于植物病蟲害防治。

3.4 從各種不同植物中大量分離內(nèi)生真菌,然后從其次生代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)新的活性先導化合物,創(chuàng)制具有新的分子骨架、新的作用機制的新型殺蟲劑、殺菌劑。

3.5 研究作物體內(nèi)原有內(nèi)生真菌入侵寄主機理和產(chǎn)生活性次生代謝產(chǎn)物的代謝調(diào)控機制,以及與寄主植物的關(guān)系研究。

3.6 研究外源內(nèi)生真菌接種到作物后的入侵機理和產(chǎn)生活性次生代謝產(chǎn)物的代謝調(diào)控機制。

3.7 內(nèi)生真菌要作為生防因子,在一定條件下對寄主植物是否致病。

3.8 如何在常溫和常濕條件下保存感染內(nèi)生真菌的種子,推廣和普及感染內(nèi)生真菌品種。

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