西瓜枯萎病生物防治技術(shù)研究進(jìn)展

劉 冬，李 萍，畢璋友，姜曉斌

(安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林園藝系，安徽 安慶 246003)

·農(nóng)業(yè)科學(xué)·

西瓜枯萎病生物防治技術(shù)研究進(jìn)展

劉 冬，李 萍﹡，畢璋友，姜曉斌

(安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林園藝系，安徽 安慶 246003)

西瓜枯萎病是世界性土傳真菌病害。近年來(lái)，隨著西瓜生產(chǎn)的設(shè)施化、規(guī)模化以及連作的種植布局，西瓜枯萎病頻繁暴發(fā)并有蔓延的趨勢(shì)，嚴(yán)重降低了西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)我國(guó)的西瓜生產(chǎn)和發(fā)展造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。本文從拮抗微生物、植物化感作用和微生物肥料等方面對(duì)生產(chǎn)中西瓜枯萎病的生物防治方法進(jìn)行了論述。

西瓜枯萎病；拮抗微生物；化感作用；微生物肥料

西瓜是世界十大水果之一，由尖孢鐮刀菌西瓜?；蚚Fusarium oxysporum Schl.f.sp.niveum ( E.F.Smith) Snyder et Hansen]引起的西瓜枯萎病是一種世界毀滅性的土傳病害，該病于1894年Smiht首次報(bào)道，現(xiàn)已廣泛分布于非洲、澳大利亞、亞洲、歐洲、北美和南美等國(guó)家[1-2]。尖孢鐮刀菌西瓜?；陀猩硇》N0號(hào)、1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)等4個(gè)生理小種[3-5]。其中，大多數(shù)西瓜品種對(duì)生理小種0號(hào)具有優(yōu)良的抗性，對(duì)西瓜產(chǎn)量影響甚微[6]；二倍體西瓜品種對(duì)生理小種1號(hào)具有良好的抗性，但隨著三倍體無(wú)籽西瓜的大面積栽培以及連作的栽培方式，西瓜枯萎病又上升為主要病害[7-8]；生理小種2號(hào)和3號(hào)對(duì)西瓜具有很強(qiáng)的致病力[9]。西瓜枯萎病菌能以厚垣孢子在土壤中存活6～10年，并能在多種作物上生存，給病害的控制帶來(lái)嚴(yán)重困難，已成為西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因素[10]，如何采取高效的防治策略是保證西瓜增產(chǎn)增收的關(guān)鍵。

西瓜枯萎病防治十分困難，選育和利用抗病品種是最經(jīng)濟(jì)有效的措施。目前生產(chǎn)上既高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)又抗枯萎病的西瓜品種很少，常采用輪作換茬、嫁接和化學(xué)藥劑等方法防治枯萎病。實(shí)行多年輪作倒茬的農(nóng)業(yè)措施，對(duì)減少病害傳播雖能起到一定的作用，但有些地區(qū)土地有限，輪作不易實(shí)施[11]；嫁接栽培能明顯降低西瓜枯萎病的病株率和病情指數(shù)，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)并降低了西瓜的品質(zhì)和風(fēng)味，限制了這一技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用；化學(xué)藥劑防治可以收到一定的效果，但成本高、用工多，單一殺菌劑長(zhǎng)期使用易使病原菌產(chǎn)生抗藥性，導(dǎo)致防治效果下降，同時(shí)造成農(nóng)藥殘留和大氣環(huán)境污染[12]。生物防治方法對(duì)環(huán)境友好，風(fēng)險(xiǎn)低，其中，生物菌劑及植物化感作用物質(zhì)的研究和開(kāi)發(fā)十分活躍，但潛力尚沒(méi)有得到充分的發(fā)揮，作為低毒性新型農(nóng)藥其具有重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值[13-14]。本文從拮抗微生物、植物化感作用和微生物肥料等方面論述了西瓜枯萎病的生物防治研究進(jìn)展，將在今后西瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。

1 拮抗微生物與西瓜枯萎病防治

為了尋求對(duì)西瓜枯萎病安全有效的防治措施，以菌治菌的生物防治方法受到人們的普遍關(guān)注。國(guó)內(nèi)外已有不少關(guān)于真菌、細(xì)菌和放線菌等拮抗菌防治西瓜枯萎病的研究。

1.1 細(xì)菌與西瓜枯萎病防治

目前應(yīng)用于防治西瓜枯萎病的生防細(xì)菌種類主要有芽孢桿菌屬(Bacillus spp.)[15]和假單胞桿菌屬(Pseudomonas spp.)[16]等。黎起秦等[17]從 6 個(gè)土壤標(biāo)本中分離得到4個(gè)芽孢桿菌(Bacillus spp.)對(duì)西瓜枯萎病菌有較強(qiáng)的抑制作用。岳菊等[18]采用土壤稀釋法和根組織分離法分別從健康西瓜、黃瓜、茄子的根際土壤及幼根分離拮抗微生物，篩選到枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，其中B.subtilis對(duì)西瓜枯萎病的盆栽防效達(dá)80.4%。王卿等[19]從西瓜、小麥根圍土壤以及茄子、棉花莖稈中分離獲得土壤細(xì)菌和內(nèi)生細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)2株B.subtilis和1株多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)對(duì)西瓜枯萎病的防治效果優(yōu)于化學(xué)藥劑百菌清，田間防效達(dá)64.9%。

1.2 真菌與西瓜枯萎病防治

西瓜枯萎病拮抗真菌的研究主要集中在叢枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)真菌、綠色木霉(Trichoderma viride)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和非致病性鐮刀菌(Fusarium spp.)上。Hage-Ahmed等[20]報(bào)道叢枝菌根AM真菌能增加植物對(duì)鐮孢屬在內(nèi)的土傳病原物的抗性。在溫室盆栽條件下，李敏等[21]通過(guò)接種AM真菌發(fā)現(xiàn)，AM真菌能有效促進(jìn)西瓜植株的生長(zhǎng)發(fā)育，增加植株干重，根際土壤中病原菌群體數(shù)量顯著減少，病菌對(duì)根系的侵染率明顯降低，從而減輕西瓜枯萎病造成的損失。有研究表明[22]，AM真菌通過(guò)抑制西瓜根內(nèi)和根圍病原物數(shù)量，病情指數(shù)降低了89.3%；同時(shí)接種AM真菌和西瓜枯萎病菌，根內(nèi)和根圍病原菌數(shù)量分別降低了58.1%和47.7%。趙國(guó)其等[23]發(fā)現(xiàn)T.viride能有效抑制西瓜枯萎病菌的生長(zhǎng)，長(zhǎng)久有效地保護(hù)西瓜苗，并定殖在西瓜根圍土壤中，防效優(yōu)于多菌靈。陸楚月等[24]探究了盆栽試驗(yàn)條件下T.viride在西瓜植株空間的分布以及對(duì)西瓜枯萎病的防控效果，結(jié)果表明T.viride不僅能夠有效減緩Fusarium oxysporum f.sp.niveum在西瓜植株內(nèi)的侵染進(jìn)程，而且能夠有效降低西瓜植株根內(nèi)、莖內(nèi)病原菌尖孢鐮刀菌的數(shù)量，對(duì)西瓜枯萎病的防控效果達(dá)到60%。

1.3 放線菌與西瓜枯萎病防治

從1872年發(fā)現(xiàn)放線菌至今，已報(bào)道69屬1687個(gè)種。高(G+C)mol%含量的革蘭氏陽(yáng)性放線菌是一類具有廣泛實(shí)際用途的微生物資源，主要存在于土壤和腐爛的有機(jī)質(zhì)中，其產(chǎn)生的抗生素對(duì)鐮刀菌等引起的作物土傳病害在生物防治方面具有重要作用，因能產(chǎn)生具耐熱、抗干燥能力的孢子渡過(guò)不良環(huán)境的特性倍受人們的關(guān)注[25]。有研究表明，放線菌作為生防菌的主要作用機(jī)制為產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物等抗菌物質(zhì)，產(chǎn)生纖維素酶、幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶等真菌細(xì)胞壁降解酶以及誘導(dǎo)寄主對(duì)病原菌的系統(tǒng)抗性等[26-27]。李歡等[28]將西瓜種子與放線菌拌種處理，顯著降低了連作西瓜枯萎病的發(fā)生，對(duì)苗期病害的防控效果達(dá)52.17%。甘良等[29]開(kāi)展了放線菌混合菌劑對(duì)西瓜枯萎病的防治作用研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合菌劑各菌株之間協(xié)同作用達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)西瓜植株鮮重的提升和西瓜枯萎病的防治效果明顯優(yōu)于單個(gè)菌株。

2 植物化感作用與西瓜枯萎病防治

許多植物的根系分泌物都具有抑制土傳病原菌生長(zhǎng)和發(fā)育的作用，利用植物間的化感作用來(lái)防控枯萎病已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)[30]。Shima等[31]認(rèn)為萬(wàn)壽菊根的提取物不僅能明顯抑制西瓜枯萎病菌的菌絲生長(zhǎng)，同時(shí)誘導(dǎo)了西瓜POD酶和SOD酶等相關(guān)保護(hù)酶系的活性，減輕了西瓜枯萎病菌毒素對(duì)西瓜苗的毒害作用。范志宏等[32]研究發(fā)現(xiàn)萬(wàn)壽菊殺菌素從生長(zhǎng)、代謝和分子水平上對(duì)西瓜枯萎病菌產(chǎn)生了抑菌作用。王磊等[33]發(fā)現(xiàn)木香、丁香、肉桂和大黃等4種藥用植物提取物對(duì)西瓜枯萎病菌菌絲的抑制作用明顯。有研究表明，西瓜和旱稻間作或輪作后，旱稻能分泌阿魏酸、水楊酸以及一些酚類物質(zhì)，這些化感物質(zhì)不論是在體外培養(yǎng)還是接種在西瓜上，均能抑制西瓜枯萎病菌的生長(zhǎng)[30]。其它研究結(jié)果也表明大蒜和分蘗洋蔥鱗莖提取物對(duì)西瓜枯萎病菌有一定的抑制作用[34-36]。姜麗等[37]研究表明筒篙與連作西瓜伴生可以降低西瓜枯萎病發(fā)生率，提高西瓜產(chǎn)量。Ren等[38]采用旱稻與西瓜連作，顯著降低西瓜根際土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量，有效減輕西瓜枯萎病的發(fā)生。因此，利用具有化感作用的植物與西瓜進(jìn)行輪作、間作和套作，可以顯著改善西瓜重茬時(shí)遭受的枯萎病害，是防治西瓜枯萎病的一種有效方法。

3 微生物肥料與西瓜枯萎病防治

利用肥料作載體，復(fù)合幾種拮抗菌發(fā)酵的微生物肥料越來(lái)越被農(nóng)戶認(rèn)可和接受。它不僅能提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)，而且能顯著抑制作物土傳病害的發(fā)生，是發(fā)展“生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)”，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥和化肥零增長(zhǎng)行動(dòng)方案的有效措施之一。凌寧等[39]在西瓜育苗和移栽過(guò)程中，施用微生物肥料(氨基酸有機(jī)肥料與豬糞堆肥按一定比例混合，并摻入多粘芽孢桿菌和綠色木霉)，使拮抗菌在土壤中形成優(yōu)勢(shì)種群，并在西瓜根系周圍形成“生物防御層”，促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)，有效防治了西瓜枯萎病，克服了西瓜連作障礙。洪春來(lái)等[40]通過(guò)施用生防菌肥和普通有機(jī)肥對(duì)西瓜枯萎病防控效應(yīng)進(jìn)行了比較研究，結(jié)果顯示，施用生防菌肥大大降低了西瓜苗的病死率，提高了西瓜的產(chǎn)量，而普通有機(jī)肥對(duì)西瓜枯萎病的防效不明顯。Faheem等[12]將豬糞與鏈霉菌YCXU堆肥發(fā)酵后，鏈霉菌YCXU能很好適應(yīng)西瓜根際土壤周圍的環(huán)境，對(duì)盆栽西瓜枯萎病的防效達(dá)67%。其中，鏈霉菌YCXU表現(xiàn)出幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶、過(guò)氧化氫酶和脲酶活性，不僅能降解植物病原菌的細(xì)胞壁，還能間接地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。同時(shí)，鏈霉菌YCXU產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)能顯著抑制西瓜枯萎病菌的生長(zhǎng)。

4 結(jié)論與展望

西瓜枯萎病目前仍然是制約西瓜生產(chǎn)的一種世界性土傳真菌性病害，因此科研人員開(kāi)展了一系列的研究。盡管生物防治技術(shù)的應(yīng)用是保證西瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但也面臨諸多新問(wèn)題。例如，目前的研究更多關(guān)注于生防菌對(duì)西瓜枯萎病菌生長(zhǎng)的抑制作用，而關(guān)于生防菌的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)較少。生防菌的防治效果易受土壤、環(huán)境條件等諸多復(fù)雜因子的影響，許多研究表明，在室內(nèi)抑制效果明顯的生防菌，在大田防治效果較差或表現(xiàn)不穩(wěn)定。原因主要表現(xiàn)在生防菌不適應(yīng)農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境、土壤中其他微生物對(duì)生防菌的影響以及農(nóng)田中農(nóng)藥殘留對(duì)生防菌的生存影響。針對(duì)相關(guān)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)生防菌劑的研究主要從三方面入手：第一，努力尋找并篩選穩(wěn)定、高效、廣譜的生防菌株，測(cè)定生防菌的綜合能力，明確生防菌的適應(yīng)范圍；第二，通過(guò)改進(jìn)營(yíng)養(yǎng)配方、通氣狀態(tài)等生產(chǎn)工藝，提高生防菌的發(fā)酵水平和防治效果，對(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行評(píng)估，開(kāi)發(fā)出成熟的可大規(guī)模應(yīng)用的生防菌劑；第三，篩選適合生防菌存活的基質(zhì)，提高生防菌在土壤環(huán)境中的定殖能力和存活時(shí)間。

利用植物化感作用，通過(guò)植物分泌的化感作用物質(zhì)直接抑制西瓜枯萎病菌的生長(zhǎng)或激活西瓜的防御反應(yīng)，一定程度上可以代替化學(xué)農(nóng)藥來(lái)防控西瓜枯萎病。研究人員可以從轉(zhuǎn)錄組水平或蛋白質(zhì)水平探討化感作用的分子機(jī)理，明確宿主細(xì)胞的相關(guān)抗病基因，尋求更好的防控措施，為克服西瓜連作障礙提供新視角。

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(編輯：嚴(yán)佩峰)

Research Progress in Biological Control ofFusariumOxysporumf.sp.Niveum

LIU Dong,LI Ping,BI Zhang-you,JIANG Xiao-bin

(Department of Horticulture and Landscape，Anqing Vocational and Technical College,Anqing 246003,China)

Watermelon Fusarium wilt is an important soil borne fungal disease in worldwide.The protected,large-scale cultivation and continuous cropping of watermelon has led to the outbreak ofFusariumoxysporumf.sp.niveumfrequently in recent years,which has greatly reduced the yield and quality of the watermelon,resulting in huge loss in watermelon production.This paper briefly reviewed biological control methods of watermelon Fusarium wilt in production including antagonistic microorganisms,plant allelopathy and microbial fertilizer.

watermelon Fusarium wilt;antagonistic microorganisms;allelopathy;microbial fertilizer

2017-04-24

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2015A368、KJ2013B133)；安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(gxyqZD2016516)；安徽省質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目(2016jyxm0639).

劉 冬(1982—)，男，安徽淮北人，講師，在讀博士，主要從事微生物學(xué)研究.

*通訊作者：李 萍(1985—)，女，安徽安慶人，副教授，博士，主要從事植物真菌病害研究.

S436.5

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2095-8978(2017)03-0082-04