枯草芽孢桿菌防治十堰市煙草青枯病研究進展

劉 丹, 李愛華, 石方斌, 饒 勇, 蘭瑞斌, 范敬修, 張允政

(1.十堰市煙草公司房縣煙葉分公司，湖北十堰 442100；2.湖北省煙草公司十堰市公司，湖北十堰 442100)

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枯草芽孢桿菌防治十堰市煙草青枯病研究進展

劉 丹1, 李愛華2, 石方斌2, 饒 勇1, 蘭瑞斌1, 范敬修1, 張允政1

(1.十堰市煙草公司房縣煙葉分公司，湖北十堰 442100；2.湖北省煙草公司十堰市公司，湖北十堰 442100)

摘要介紹了煙草青枯病發(fā)生特點及經(jīng)濟影響；分析了枯草芽孢桿菌防治煙草青枯病的作用機理，包括拮抗作用、生物膜競爭、抗菌作用、細(xì)胞溶解酶作用、誘導(dǎo)植物抗病性；展望了枯草芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞煙草青枯??；枯草芽孢桿菌；防治

煙草青枯病是由土傳細(xì)菌青枯雷爾氏菌(Ralstoniasolanacearum)引起的世界上最嚴(yán)重的細(xì)菌性病害。鑒于其寄主廣泛和在土壤中較強的生存能力，生物防治被證明是耐用、生態(tài)和穩(wěn)定的措施[1]?？莶菅挎邨U菌(Bacillussubtilis)是煙草和其他農(nóng)作物病蟲害生物防治上最重要的生防菌，它通過接收煙草根部信號來啟動主效基因的表達(dá)，從而達(dá)到防治煙草青枯病危害的效果[2]。

十堰市位于湖北省西北部，地處秦巴山區(qū)腹地，漢江中上游，由于其獨特的小氣候生態(tài)圈，光熱資源豐富、空氣質(zhì)量和水質(zhì)均達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)，非常適合優(yōu)質(zhì)特色生態(tài)烤煙的生長，為秦巴山區(qū)最大的中間香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉種植地。煙草青枯病是該區(qū)煙草最主要病害之一，造成煙草損失嚴(yán)重，但目前沒有高效的化學(xué)殺菌劑可以防治該病。鑒于此，筆者介紹了植物生防菌枯草芽孢桿菌防治十堰市煙草青枯病的作用機理，并展望了枯草芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景，旨在為控制該病害和發(fā)展優(yōu)質(zhì)煙草提供借鑒。

1煙草青枯病發(fā)生特點及經(jīng)濟影響

1.1煙草青枯病發(fā)生特點隨著煙葉種植年限的不斷增長，煙草青枯病嚴(yán)重影響煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量。十堰市煙草青枯病從每年6月初(移栽后30 d左右)開始發(fā)病，至7月上旬平頂以后開始暴發(fā)，7月下旬葉片出現(xiàn)下垂，根莖部表現(xiàn)出褐色甚至黑色，用刀切下病莖部放入水中有乳白色黏液滲出，特別是排水不暢的地塊，病害呈加重趨勢，許多煙田發(fā)病率超50%。由于煙田連片集中，不少煙田幾乎全部發(fā)病，煙株萎蔫，極嚴(yán)重的表現(xiàn)為煙田絕收。煙草青枯病已經(jīng)成為繼煙草病毒病、煙草赤星病之后影響十堰市煙葉產(chǎn)量穩(wěn)定和質(zhì)量提升的重要病害。

1.2青枯病對煙草的經(jīng)濟影響煙草青枯病菌通過側(cè)根或土壤生物造成的傷口進入煙草內(nèi)，一旦感染到根部或莖部，就會通過維管束定殖在煙草木質(zhì)部中，進一步引起煙草的萎蔫甚至死亡。十堰市下轄的“五縣一市”2014年共有煙葉種植面積1.33萬hm2，戶均收入達(dá)19.43萬元，納稅合計5 257.25萬元，2013~2014年煙草青枯病平均發(fā)病率達(dá)34%，該病一旦發(fā)生，會毀滅整個煙株，直接和間接造成的經(jīng)濟損失高達(dá)6 124.85萬元，嚴(yán)重影響煙農(nóng)的積極性和秦巴山區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉資源的開發(fā)利用。

2枯草芽孢桿菌防治煙草青枯病的作用機理

盡管有不同的生態(tài)位點，自由生活的根際細(xì)菌和植物內(nèi)生細(xì)菌促進植物的生長和控制病原菌有共同的作用機理[3-4]，該種由生物介導(dǎo)的植物生長促進細(xì)菌參與了生態(tài)位點或底物的競爭機制起到促進或抑制作用，誘導(dǎo)寄主植物對病原菌廣泛的系統(tǒng)抗病性(ISR)或非生物脅迫。從目前的研究結(jié)果來看，枯草芽孢桿菌防治煙草青枯病的主要作用方式為拮抗作用(根際定殖競爭)、生物膜競爭、抗菌作用、細(xì)胞溶解酶作用和誘導(dǎo)系統(tǒng)抗病性。

2.1拮抗作用(根際定殖競爭)Pal Bais等[5]認(rèn)為，枯草芽孢桿菌的根系生存、增殖和有效的根際定殖競爭能力是控制煙草青枯病的有效先決條件，根部各種適宜且營養(yǎng)豐富的生態(tài)位點吸引了枯草芽孢桿菌，這些營養(yǎng)物質(zhì)和生態(tài)位點的競爭是保護植物免受病原菌侵害的重要機制。枯草芽孢桿菌正是由于植物根部釋放的包括有機酸、氨基酸和特殊的糖類等引誘劑來定殖于植物根部，保護根部免受病原菌侵害[6]。

2.2生物膜競爭目前，大多數(shù)細(xì)菌在自然環(huán)境下可形成生物膜，生物膜是具有高度結(jié)構(gòu)化、彼此粘連的細(xì)胞群體，細(xì)菌由于生物膜的保護來抵御不良的外部生態(tài)環(huán)境和對自身的傷害，同時還能夠提高彼此間的基因交換和增加相互間的協(xié)同作用[7]。Chellemi等[8]發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌可在番茄根部形成生物膜，定殖在根部，防止病原菌由于根分泌物的營養(yǎng)元素受到刺激而產(chǎn)生的競爭作用。陳云等[9]通過平板拮抗試驗和溫室防病試驗發(fā)現(xiàn)生物膜形成能力和表面活性劑的產(chǎn)生效率是枯草芽孢桿菌防治番茄青枯病的重要機理，研究中還建立了寄主植物-枯草芽孢桿菌-病原菌互作基礎(chǔ)。

2.3抗菌作用抗菌作用作為生物防治的有效作用機理之一已被越來越多的研究者認(rèn)同和應(yīng)用?？莶菅挎邨U菌產(chǎn)生的蛋白、氫氰酸、藤黃綠菌素、酚酮、脂肽類抗生素可與其他微生物相互作用來保護植物。Leclere等[10]在溫室條件下的試驗證明，枯草芽孢桿菌有效降低了番茄幼苗對瓜果霜霉病菌的感染，提高了出苗率。枯草芽孢桿菌菌株GAl能夠產(chǎn)生Iturins抑制番茄灰霉病菌菌絲的生長，從而起到防治病害的效果[11]。張秀玉等[12]從枯草芽孢桿菌中提取的抗菌蛋白在溫室盆栽試驗中防治煙草青枯病的效果為70.80%，田間示范試驗中防治煙草青枯病效果最高達(dá)48.86%。

2.4細(xì)胞溶解酶作用與其他微生物細(xì)菌相同，枯草芽孢桿菌存在重寄生作用，通過分泌細(xì)胞壁水解酶來攻擊病原體[13]?？莶菅挎邨U菌細(xì)胞壁降解酶p-1,3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶，纖維素酶和分泌蛋白酶對病原真菌的菌絲生長有直接的抑制作用，它破壞了土傳細(xì)菌青枯雷爾氏菌的細(xì)胞壁，導(dǎo)致青枯雷爾氏菌死亡，最終保護植物免受侵染。

2.5誘導(dǎo)植物抗病性誘導(dǎo)抗病性是被特定生物或非生物刺激后所表現(xiàn)出來的一種增強植物防御的能力。近年來，誘導(dǎo)抗病性在植物病害或植物免疫方面的研究越來越受到重視。誘導(dǎo)抗病性可通過感染壞死性病原體或某些化學(xué)物質(zhì)，例如水楊酸處理激發(fā)出來，該應(yīng)激反應(yīng)被稱為系統(tǒng)獲得抗病性(SAR)；誘導(dǎo)抗病性也可通過植物生長促進抗性來加強生防菌在植物根部定殖，該反應(yīng)被稱為誘導(dǎo)ISR，ISR已在多種植物抗病性中被證實存在且有效[14]?？莶菅挎邨U菌在植物上產(chǎn)生的ISR在溫室或田間試驗中已被證實對番茄、辣椒、甜瓜、西瓜、甜菜、煙草、植物、黃瓜等作物葉斑病和細(xì)菌病害的發(fā)病率、嚴(yán)重度有明顯的防治作用[15]。

3枯草芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用展望

枯草芽孢桿菌存在于研究過的各種陸生或水生植物中，其中研究最多的作物是小麥、高粱、水稻、棉花、馬鈴薯、煙草、番茄、黃瓜、甜菜等。在同一植物的不同部位可分離出不同的枯草芽孢桿菌菌株，這些菌株的研究和應(yīng)用對于防治植物土傳根莖類病害具有重要意義?？莶菅挎邨U菌在田間產(chǎn)生的防治效果雖不如化學(xué)防治見效快，但是經(jīng)過長期實踐和生物技術(shù)的不斷發(fā)展，利用枯草芽孢桿菌來防治煙草青枯病的多功能工程菌株將會得到突破性生產(chǎn)和發(fā)展，為改善煙田土壤環(huán)境和發(fā)展有機煙草奠定基礎(chǔ)。

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Research Progress on Controlling Tobacco Bacterial Wilt withBacillussubtilisin Shiyan

LIU Dan1, LI Ai-hua2, SHI Fang-bin2et al (1. Fangxian Branch of Shiyan Tobacco Leaf Company, Shiyan, Hubei 442100; 2. Shiyan Branch of Hubei Tobacco Company, Shiyan, Hubei 442100)

AbstractThe occurrence characteristics and economic impact of tobacco bacterial wilt were introduced; the action mechanism of controlling tobacco bacterial wilt withBacillussubtilisin Shiyan was analyzed, including antagonism, biofilm competition, antibacterial effect, lytic effect, inducing plant disease resistance; the application prospect ofBacillussubtilisin agriculture production was also forecasted.

Key wordsTobacco bacterial wilt;Bacillussubtilis; Prevention

收稿日期2015-12-28

作者簡介劉丹(1986- )，女，四川仁壽人，碩士，從事煙草栽培研究。

中圖分類號S 435.72

文獻標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)02-198-02