水稻紋枯病的危害及其微生物防治概述

吳志明，李昆太

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院/江西省農(nóng)業(yè)微生物資源開發(fā)與利用工程實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045）

水稻是中國(guó)最重要的糧食作物，但經(jīng)土壤傳播的擔(dān)子類立枯絲核菌（Rhizoctonia solaniKühn）引發(fā)的水稻紋枯病是全球范圍內(nèi)危害最為嚴(yán)重的水稻真菌病害之一，尤其在集約化種植系統(tǒng)中嚴(yán)重阻礙了水稻的高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)[1]。近年隨著水稻生產(chǎn)體系的強(qiáng)化、種植密度的提高和高產(chǎn)水稻品種的利用，紋枯病在中國(guó)的危害日趨嚴(yán)重。當(dāng)自然條件有利于病原菌生長(zhǎng)時(shí)，其造成的產(chǎn)量損傷可能高達(dá) 50%[2]。此外，我國(guó)的水稻紋枯病疫區(qū)高達(dá) 1 500至 2 000萬(wàn) hm2， 已造成的產(chǎn)量損失約 600萬(wàn) t[3]。 該病害因宿主廣泛，菌核長(zhǎng)期存活于兩季作物土壤中，且具有遺傳變異性強(qiáng)的特性，使其難于控制[4]。

現(xiàn)今，防治水稻紋枯病的主要措施有農(nóng)業(yè)、化學(xué)和生物防治。其中，打撈菌核、合理栽培管理和選育抗病品種是農(nóng)業(yè)防治的重要手段，但其作用有限，且抗性基因單一，轉(zhuǎn)基因安全性和難以提高抗性品種持久有效性等突出問題亟需解決。而化學(xué)防治由于其具有經(jīng)濟(jì)高效，殺菌譜廣、防治簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，一直是綜合防控水稻紋枯病不可或缺的部分。但是，過度使用化學(xué)農(nóng)藥引發(fā)了眾多隨之而來(lái)的問題，例如：環(huán)境污染、人類健康日益惡化、紋枯病耐藥性增強(qiáng)，甚至在殺害紋枯病菌時(shí)也危害了其他有益生物，破壞了稻田生態(tài)平衡，間接導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。面對(duì)如此嚴(yán)峻的世界難題，尋求廣譜高效、低毒環(huán)保的生物農(nóng)藥用于防治水稻紋枯病迫在眉睫。

長(zhǎng)期以來(lái)，生物防治因良好的環(huán)境兼容與可持續(xù)性，被公認(rèn)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中防治水稻紋枯病的重要途徑。鑒于此，筆者簡(jiǎn)要概述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外科研工作者在水稻紋枯病菌的致病機(jī)理，及其生防微生物種類與生防機(jī)理研究中取得的一些進(jìn)展，為今后研究微生物防治紋枯病提供理論依據(jù)。

1 水稻紋枯病的致病機(jī)理

1.1 水稻紋枯病菌的生物學(xué)及其侵染特性

水稻紋枯病菌分為無(wú)性態(tài)的半知菌亞門、絲核菌屬立枯絲核菌（Rhizoctonia solaniKühn）和有性態(tài)的擔(dān)子菌亞門、亡革菌屬瓜亡革菌（Thanatephorus cucumeris(Frank) Donk）。依據(jù)菌絲融合現(xiàn)象可將其分為 13 個(gè)融合群，又根據(jù)其引發(fā)的病害癥狀、核糖體基因和培養(yǎng)特性等可將融合群分為 AG-1 IA、AG-1 IB 和 AG-1 IC 3 個(gè)種內(nèi)亞群，其中水稻紋枯病菌即屬于融合群 AG-1 中的 I A亞群，即為R. solaniAG-1 IA[5]。 有研究發(fā)現(xiàn)，同屬 AG-1 融合群的不同水稻紋枯病菌其致病力也有很大差異，使得水稻紋枯病菌表現(xiàn)出高度的遺傳特異性，因此讓水稻紋枯病菌的研究受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[6-7]。

水稻紋枯病菌主要以營(yíng)養(yǎng)菌絲體和菌核的形式在自然界中存活，既可通過土壤傳播也可經(jīng)灌溉水流行于稻田中，其無(wú)性態(tài)菌絲是侵染危害水稻的主要形式，自然界中偶見有性態(tài)[4]。水稻紋枯病菌菌絲通過在水稻葉片或葉鞘表面擴(kuò)展、蔓延，逐漸形成侵染結(jié)構(gòu)（侵染墊或附著胞）首次侵入水稻，而后水稻菌絲體在水稻組織中延伸，表現(xiàn)病狀[8]。來(lái)年春耕時(shí)，遺落在稻田中越冬的菌核在適宜的條件下萌發(fā)成菌絲，進(jìn)而侵染水稻葉鞘組織，初期形成水漬狀橢圓形或云狀的病斑，而后變成綠色或淡褐色病斑并長(zhǎng)出氣生菌絲侵染鄰近植株，逐漸在水稻植株上由白色變成褐色至栗色菌核。整個(gè)過程殃及水稻一生，年復(fù)一年循環(huán)反復(fù)，尤其在高溫高濕條件下最易發(fā)病，以分蘗期和抽穗期最為嚴(yán)重。其中菌核抗逆、忍耐極端環(huán)境的特性是水稻紋枯病難以防治的重要原因之一[9]。

1.2 細(xì)胞壁降解酶

約有 10%的已知真菌能在1 萬(wàn)多種植物中引發(fā)病害，在感染過程中均須穿過植物抵御病原菌侵害的第一道防線——細(xì)胞壁，為此植物病原真菌會(huì)分泌系列降解酶類（如：纖維素酶、半纖維素酶、蛋白酶和果膠酶等）來(lái)解聚植物細(xì)胞壁中的多糖組分、蛋白質(zhì)和芳香族化聚合物等非均質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而克服植物細(xì)胞壁屏障[10]。細(xì)胞壁降解酶有利于植物病原真菌侵入、定殖于宿主細(xì)胞并在胞內(nèi)擴(kuò)展，在病原菌攝取營(yíng)養(yǎng)和消解宿主植物抵御能力中起主要作用，是病菌致病的重要因子。根據(jù)細(xì)胞壁降解酶的作用方式，可將其分為水解酶和裂解酶，其中果膠甲基酯酶（pectin methyl esterase，PME）、 多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase， PG)、果膠甲基半乳糖醛酸酶（pectin methyl galacturonase，PMG）屬水解酶，多聚半乳糖醛酸反式消除酶（polygalacturonic acid trans-eliminase，P GTE）和 果膠甲基反式消除酶（ pectin methyl trans-eliminase，P MTE）屬裂解酶，均在水稻紋枯病菌中有報(bào)道[11]。

楊媚等[12]通 過 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析和 DNS 法證實(shí)了水稻紋枯病菌中存在 β-1,4-內(nèi)切葡聚糖酶（endo-β-1,4-glucanase，Cx）、FPA、PGTE、PG、PMG、PME 和 PMTE 等 7 種常見的細(xì)胞壁降解酶，進(jìn)一步研究表明，隨著胞壁降解酶濃度的升高水稻葉片組織的損傷程度加大。有研究發(fā)現(xiàn)[11]，在水稻倒二葉鞘中的感病組織和改良的 Marcus 立枯絲核病菌的粗酶液中均檢測(cè)到 PMTE、PGTE、PMG、Cx 和 PG 等5 種胞壁降解酶，同時(shí)電鏡觀察發(fā)現(xiàn)胞壁降解酶粗酶液處理后水稻葉鞘組織細(xì)胞呈現(xiàn)質(zhì)壁分離、葉綠體和線粒體等細(xì)胞器損傷，且不同立枯絲核菌對(duì)水稻植株的致病力與其細(xì)胞壁降解酶的能力呈極顯著正相關(guān)。

1.3 細(xì)胞毒素

同細(xì)胞壁降解酶一樣，水稻紋枯病菌毒素是一類能引發(fā)水稻組織發(fā)生胞質(zhì)外滲、細(xì)胞器損傷等細(xì)微變化的非酶類化合物。大量研究表明，植物病原真菌毒素主要通過影響寄主的細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞器、植物防御酶以及與蛋白質(zhì)的特異性結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)植物組織的致病[13]。

陳夕軍等[14]發(fā)現(xiàn)經(jīng)水稻紋枯病毒素處理后能顯著破壞寄主細(xì)胞結(jié)構(gòu)，造成水稻組織電解質(zhì)滲透和磷酸外滲，降低葉綠素含量。徐艷[15]發(fā)現(xiàn)適宜濃度水稻紋枯病菌毒素處理能不同程度的提高水稻葉片和葉鞘中過氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶和超氧化物歧化酶的活性，由此可見一定濃度的毒素能有效激活水稻的防御系統(tǒng)。李路等[16]研究表明水稻紋枯病菌毒素會(huì)顯著影響水稻種子的萌發(fā)、且致病力越強(qiáng)的紋枯病菌菌株其產(chǎn)生的粗毒素毒性越強(qiáng)。Aoki 等[17]認(rèn)為從立枯絲核菌的代謝物中分離出的苯乙酸 (phenylacetic acid)及其羥基衍生物在其致病過程中起重要作用。根據(jù)對(duì)寄主致病范圍可將毒素分為寄主專化性毒素（host-specific toxin, HST）和非寄主?；远舅兀╪on- host-specific toxin, NHST）。Vidhyasekaran 等[18]從水稻紋枯病菌中分離并純化出含甘露糖、N-乙酰半乳糖胺和葡萄糖等碳水化合物的寄主專化性毒素，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)毒素對(duì)不同抗性的寄主組織結(jié)構(gòu)均有破壞力。

2 水稻紋枯病生防微生物種類

微生物防治植物真菌病害通常是指應(yīng)用生防防治劑（真菌、細(xì)菌和病毒）或?qū)⑵浠旌衔镒饔糜谥参锘蛲寥乐衼?lái)抑制病害[19]。

2.1 生防真菌

迄今為止，木 霉菌（Trichoderma）、淡 紫擬青霉菌（Paecilomyces lilacinus）和 毛殼菌（G. liocladiumspp．）等生防真菌因能產(chǎn)大量孢子，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為了生物防治研究的重要方向。其中，木霉菌屬半知菌亞門，絲孢綱，絲孢目，叢梗孢科，是普遍存在于土壤中資源豐富、應(yīng)用廣泛的生防真菌。如哈茨木霉（T. harzianum）、 棘孢木霉（T. asperellum）、綠色木霉（T.viride）和長(zhǎng)枝木霉（T. longibrachiatum）等[20]。真菌用于防治水稻紋枯病的報(bào)道有很多，有研究[21]發(fā)現(xiàn)棘孢木霉（T.asperellum）處理后不僅水稻紋枯病菌感染率降低了 19%，千 粒質(zhì)量增加了 34%，且 水稻增產(chǎn) 41%。陳 立華等[22]在 篩選生防菌時(shí)發(fā)現(xiàn)棘孢木霉（T. asperellum）孢子粉、菌絲吸附和固體發(fā)酵 3 種應(yīng)用方式均能有效防治水稻紋枯病菌，其中以防治率高達(dá) 89.5%的固體發(fā)酵方式最佳。沙莎等[23]利用高速逆流色譜法從哈茨木霉（T.harzianum）發(fā)酵液中分離純化出的抑菌活性成分對(duì)水稻紋枯病菌的菌絲生長(zhǎng)毒力EC50和EC90分別為 0.69 μg/mL 和 3.02 μg/mL。此外，內(nèi)生真菌[24]和 青霉[25]等 生防真菌防治水稻紋枯病的研究也常被報(bào)道。

2.2 生防細(xì)菌

細(xì)菌種類多、生長(zhǎng)周期短、代謝復(fù)雜且產(chǎn)物豐富，是極具潛力和應(yīng)用前景的生防微生物。目前研究較多的生防細(xì)菌主要有蠟狀芽孢桿菌（B. cereus）、 枯草芽孢桿菌(B. subtilis)、多粘芽孢桿菌(B. polymyxa) 等芽孢桿菌屬（Bacillus）和熒光假單胞桿菌(P. fluorscens)、丁香假單胞桿菌（P. syringe）等假單孢桿菌屬

(Pseudomonas)[26]。其中，環(huán)境兼容性強(qiáng)、高效廣譜的枯草芽孢桿菌[27]和地衣芽孢桿菌[28]能通過與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間、產(chǎn)抗菌物質(zhì)和誘導(dǎo)植物提高抗病性等多種機(jī)制防治植物病害。許多科研工作者利用細(xì)菌防治水稻紋枯病的案例也常見報(bào)道，如 陳劉軍等[29]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蠟質(zhì)芽孢桿菌 AR156 不僅對(duì)水稻紋枯病的溫室防效達(dá) 73.06%，且水稻生物量提高了 14.45%。此外還能有效激活植株體內(nèi)防御酶，增強(qiáng)防衛(wèi)基因表達(dá)，進(jìn)而提高水稻抗性。Wang 等[30]采 用蛋白質(zhì)組學(xué)研究類芽孢桿菌 PS04 對(duì)水稻紋枯病菌 GD118 的作用機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，PS04 能有效抑制抗氧化、細(xì)胞骨架調(diào)控和能量代謝相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)。陳思宇等[31]篩選了多株對(duì)水稻紋枯病菌的生防細(xì)菌，其中熒光假單孢桿菌 XF 174 對(duì)水稻紋枯病菌的抑制率高達(dá) 82.86%，盆栽和田間防效分別為 48.14%和 43.03%。

2.3 生防病毒

病毒是一類具侵染性、無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物，其中能在真菌細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制的真菌病毒逐漸成為生物防治植物病害領(lǐng)域的熱點(diǎn)，且目前認(rèn)為真菌病毒大部分為 RNA病毒，也存在 DNA真菌病毒[32]。廣泛存在于植物病原真菌中的真菌病毒大多數(shù)是潛伏性的，不會(huì)造成宿主真菌明顯的異常，但也有能弱化病原菌毒性、延緩寄主生長(zhǎng)、降低其產(chǎn)孢能力的真菌病毒日趨成為防治植物病害的潛力軍[33]。其中，能顯著弱化植物病原真菌致病力的病毒稱為低毒真菌病毒，如分別被成功應(yīng)用于板栗疫病和油菜菌核病生物防治的dsRNA 病毒 CHV1 和 ssDNA 病毒 SsHADV-l[34]。 隨著研究的逐漸深入，科研工作者近年來(lái)從水稻紋枯病的病原菌立枯絲核菌中分離并鑒定了多種真菌病毒[35-36]。其中不乏能有效抑制水稻紋枯病菌的病毒，如 Lü 等[37]篩選立枯絲核菌弱毒相關(guān)真菌病毒時(shí)發(fā)現(xiàn)感染 RsPV3 和 RsPV4 病毒粒子后的水稻紋枯病菌不僅菌核減少，其毒力也相應(yīng)減弱了。Li 等[38]對(duì)水稻紋枯病菌菌核發(fā)育過程中差異表達(dá)基因及其 dsRNA 真菌病毒進(jìn)行研究，結(jié)果表明：RsPV2 病毒粒子會(huì)致使水稻紋枯病菌GD-118T生長(zhǎng)遲緩、菌核減少、色素含量下降和致病力明顯減弱。弱毒真菌病毒憑借侵染高毒力病原真菌后不但能迅速準(zhǔn)確起防效作用，同時(shí)能通過產(chǎn)生效應(yīng)子誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生抗性，且防效范圍廣、傳播能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)被公認(rèn)為極具潛力的生防微生物[34]。

2.4 生防放線菌

放線菌是一種絲狀腐生細(xì)菌，最常見于土壤、堆肥、淡水和海水中。這些微生物在根際微生物群落中占很大比例，能夠通過產(chǎn)生抗性孢子在農(nóng)業(yè)土壤中存活很長(zhǎng)時(shí)間而在植物根上定居，放線菌在促進(jìn)植物生長(zhǎng)、控制病害、分解有機(jī)物質(zhì)和生產(chǎn)具有商業(yè)價(jià)值的次生代謝產(chǎn)物等方面發(fā)揮著重要作用[39-40]。同時(shí)，放線菌是許多胞外酶和抗生素的主要生產(chǎn)者，尤其是鏈霉菌屬（Streptomycesspp.）憑借易分離培養(yǎng)、產(chǎn)多種次級(jí)代謝物等特點(diǎn)，被廣泛用于植物病害的生物防治，目前大約 60%的農(nóng)用抗生素是由鏈霉菌產(chǎn)生的[41]。其中，由 灰色產(chǎn)色鏈霉菌（S. griseochromogenes）產(chǎn) 生的滅瘟素（ Blasticidin S）、春 日鏈霉菌（S. kasugaensis）產(chǎn)生的春日霉素（ Kasugamycin）、可 可鏈霉菌阿索變種（S. cacaoivar.asoensis）產(chǎn) 生的多氧霉素（ Polyoxins）、吸水鏈霉菌檸檬色變種（S. hygroscopicusvar.limoneus）產(chǎn)生的井岡霉素（Validamycin A）等，更是成功地商業(yè)化運(yùn)用于水稻、蔬菜和果類等的真菌病害防治之中[42]。國(guó)外有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn) 5 μg/mLS. aurantiogriseusVSMGT1014 代謝粗提物能有效抑制水稻紋枯病菌菌核生長(zhǎng)，其無(wú)菌細(xì)胞濾液和代謝粗提物同多菌靈一樣能降低離體葉片的病變程度[43]。韋坤逢等[44]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)微褐鏈霉菌具有廣譜抑菌活性，對(duì)水稻紋枯病的抑菌率為 70%。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)鏈霉菌 702 所產(chǎn)抗真菌活性物質(zhì)可有效抑制水稻紋枯病菌菌核的形成及萌發(fā)[45]， 對(duì)水稻紋枯病的最低抑菌濃度為 23.8 mg/L[46]同 時(shí)對(duì)稻瘟菌、稻曲病菌等有明顯抑制作用[47]。Streptomycessp. N2是本試驗(yàn)室[48]分 離篩選到的一株能產(chǎn)新型氮橋環(huán)內(nèi)酯類抗真菌活性物質(zhì)（1-甲基 -3-氧代-6-氮雜二環(huán)[3.1.1]-5(7)-庚烯-2-酮，分子式為 C6H7O2N，暫命名為農(nóng)抗 N2）的新種，此活性物質(zhì)對(duì)水稻紋枯病菌、意大利青霉（Penicillium italicum）和膠孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）等多種植物病原真菌具有較強(qiáng)的抑制作用。

3 水稻紋枯病菌的生防機(jī)理

目前生防微生物防治植物病害的作用機(jī)理已獲證實(shí)的主要有競(jìng)爭(zhēng)、重寄生和溶菌作用、誘導(dǎo)抗性、促進(jìn)植物生長(zhǎng)和抗生作用等[49]。

3.1 競(jìng)爭(zhēng)作用

生防微生物會(huì)同病原菌競(jìng)爭(zhēng)空間位點(diǎn)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，空間競(jìng)爭(zhēng)致使病原菌因與植株間形成隔離帶而難以侵入寄主，而營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)致使病原菌因得不到充足的養(yǎng)分而大大降低致病性。如生防微生物可通過抑制有害微生物在土壤中的定殖，或與病原菌競(jìng)爭(zhēng)植物葉面和根系中相同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，防止感染[50]。此外，有些生防微生物因產(chǎn)生的鐵載體相較病原真菌具有更高的鐵親和力，因而能有效隔離鐵供應(yīng)病原真菌[51]。盧鈺升等[52]研 究表明菌株GB58 能在水稻病株很好地定殖（2.22×107cfu/g），相比井岡霉素處理組，DB58 的生物防效在水稻紋枯病發(fā)生后 20 d 和 40 d 時(shí)分別提高了 20%和 24%。拮抗鏈霉菌 VSMGT 1014 能產(chǎn)裂解酶、揮發(fā)性物質(zhì)、吲哚乙酸和鐵載體，其中鐵載體將有利于生防鏈霉菌與水稻紋枯病菌競(jìng)爭(zhēng)鐵離子[43]。

3.2 重寄生和溶菌作用

生防微生物能通過重寄生的方式吸附于植物病原真菌菌絲上，而后產(chǎn)生 β-1,3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶、纖維素酶等植物細(xì)胞壁降解酶或溶菌物質(zhì)破壞病原菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)[53]。張建[54]研究發(fā)現(xiàn)生防木霉NJAU4742 具備重寄生立枯絲核菌、核盤菌等多種植物病原真菌的能力，掃描電鏡觀察和 Trypan Blue 染色發(fā)現(xiàn)菌株 NJAU4742能纏繞或緊貼病原菌菌絲生長(zhǎng)，且在纏繞過程中分泌代謝物破壞病原菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)。Hassan等[55]研究發(fā)現(xiàn)鏈霉菌之所以能顯著抑制植物病原真菌的生長(zhǎng)與它能產(chǎn)幾丁質(zhì)酶和 β-1,3-葡聚糖酶密切相關(guān)。

3.3 誘導(dǎo)抗性作用

誘導(dǎo)抗性（induced resistance, IR）是指利用生物或非生物因子刺激植物，激活其對(duì)逆境和病蟲害的天然防御系統(tǒng)，誘導(dǎo)防御相關(guān)基因產(chǎn)物的形成。其中，包括內(nèi)生菌在內(nèi)的有益微生物或生物防治劑誘導(dǎo)植物提高抑制病原菌生長(zhǎng)和發(fā)育的能力稱為誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性（induced systemic resistance, ISR），此外，病原菌誘導(dǎo)植物產(chǎn)生的抗病能力稱為系統(tǒng)獲得性抗性（systemic acquired resistance, SAR）[56]。 有研究表明：過氧化物酶（peroxidase, POD）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）可催化木質(zhì)素的形成，苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase, PAL）參 與植物防御素和酚類化合物的合成，β -1,3 葡聚糖酶(β-1, 3-glucanases, PR-2 家族)和幾丁質(zhì)酶(chitinases, PR-3 家族)等病程相關(guān)蛋白(pathogenesis-related proteins, PRs)可將病原真菌細(xì)胞壁降解并產(chǎn)生低聚物，進(jìn)而誘導(dǎo)植物啟動(dòng)多種防御機(jī)制[57]。據(jù)報(bào)道，鏈霉菌可通過產(chǎn)多種次級(jí)代謝物拮抗病原菌，也能刺激植物啟動(dòng)防御系統(tǒng)，進(jìn)而誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性[58]。邵正英等[59]研究表明鏈霉菌JD211促進(jìn)了水稻葉片酚類物質(zhì)的積累，提高了相關(guān)酶的活性增強(qiáng)了水稻抗病能力。杜亞楠[60]研究表明新農(nóng)抗 702 激活了植物的防衛(wèi)系統(tǒng)，具有一定的誘導(dǎo)抗性作用。徐佳[61]發(fā)現(xiàn)源自鏈霉菌 702 的抗真菌霉素 702早期能誘導(dǎo)水稻積累活性氧，引發(fā)系統(tǒng)抗性后水稻體內(nèi)的防御酶迅速緩解水稻細(xì)胞膜損傷，進(jìn)而增強(qiáng)水稻抗紋枯病的能力。

3.4 促生作用

植物根際促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）和內(nèi)生菌除了上述作用機(jī)制外，還能改善植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)、緩解非生物脅迫等直接或間接的促生長(zhǎng)作用，增強(qiáng)植物的抗病能力。放線菌常被用于植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，研究表明：鏈霉菌不僅能分泌有機(jī)酸將植物不能直接吸收的礦物質(zhì)降解成含磷、鉀等有機(jī)肥，而且也可分泌赤霉素、吲哚乙酸等植物生長(zhǎng)激素直接促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，此外還能改善植物根系土壤中的微生物群落，間接促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[58]。Gopalakrishnan 等[62]從 不同草本植物堆肥中分離了 6 株能產(chǎn)纖維素酶、氫氰酸和吲哚乙酸的鏈霉菌，并對(duì)其植物生長(zhǎng)促進(jìn)特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)它們能有效提高水稻分蘗數(shù)、穗數(shù)、千粒質(zhì)量和土壤中微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用能力。

3.5 抗生作用

生防微生物通過分泌拮抗物質(zhì)直接抑制或殺死病原菌，其防治植物病害的主要作用機(jī)制包括抑制細(xì)胞壁的合成、破壞細(xì)胞膜的通透性、阻礙菌絲蛋白質(zhì)的合成、干擾菌體能量代謝系統(tǒng)、抑制核酸的合成等，是微生物防治真菌病害的重要機(jī)制之一。有研究[48]發(fā)現(xiàn)廣譜拮抗植物病原真菌的鏈霉菌 N2 能產(chǎn)新型抗真菌活性物質(zhì)，并且能通過改變水稻紋枯病菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)而破壞細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞器有效地抑制立枯絲核菌的生長(zhǎng)。鏈霉菌 RM-1-138 代謝產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)能有效降低立枯絲核菌菌絲體和菌核在健康水稻葉片上的感染程度，采用掃描、透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)鏈霉菌主要通過破壞立枯絲核菌的細(xì)胞壁起生防作用[63]。 研究[64-65]表明，鏈霉菌 JAU4234 可通過提高幾丁質(zhì)酶活將幾丁質(zhì)水解成 N-乙酰葡萄糖胺，破壞水稻紋枯病菌細(xì)胞壁，降低細(xì)胞膜中麥角甾醇的含量顯著增強(qiáng)質(zhì)膜透性、抑制菌體蛋白質(zhì)合成從而影響呼吸能量代謝系統(tǒng)等多個(gè)位點(diǎn)抑制水稻紋枯病菌。

4 總結(jié)與展望

近年來(lái)，植物病害的生物防治不僅對(duì)環(huán)境友好，同時(shí)也促進(jìn)人類發(fā)現(xiàn)了一些與生防微生物緊密相關(guān)的植保新機(jī)制。為能更加高效地利用現(xiàn)有的天然微生物資源，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，深入了解病原菌的致病機(jī)理和有益微生物的生防機(jī)理將有助于更快實(shí)現(xiàn)人類命運(yùn)共同體的夢(mèng)想。

現(xiàn)階段對(duì)水稻紋枯病的病狀、侵染結(jié)構(gòu)等生物學(xué)特性及其傳播途徑和方式都研究得比較清楚，針對(duì)細(xì)胞壁降解酶和毒素兩大主要致病因子的研究也越來(lái)越多，逐漸深入。其中細(xì)胞壁降解酶的種類、提取與純化及其生理學(xué)特性均較毒素研究更為明確，但細(xì)胞壁降解酶的疏水性、等電點(diǎn)等蛋白質(zhì)特性有待進(jìn)一步研究。同細(xì)胞壁降解酶一樣，水稻紋枯病菌產(chǎn)生的毒素會(huì)造成水稻植株細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，但毒素中的主要毒力成分仍存在較大爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步確定。此外，水稻紋枯病菌是如何通過基因調(diào)控產(chǎn)細(xì)胞壁降解酶和毒素的研究還很少，且由于水稻紋枯病菌的遺傳變異性，其產(chǎn)生的致病因子也隨著與寄主的長(zhǎng)期互作逐漸變得更加復(fù)雜。如今，隨著分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展將大大推動(dòng)致病機(jī)理研究，使人們實(shí)現(xiàn)從宏觀推測(cè)到微觀揭示的飛躍。

從作物保護(hù)角度看，更好地了解生防微生物保護(hù)植物的機(jī)制有利于開發(fā)能應(yīng)用于市場(chǎng)的生防制劑。研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)生防微生物對(duì)水稻紋枯病的防治存在多種機(jī)制，如上述介紹的單一機(jī)制，也有多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。然而，水稻根系復(fù)雜、品種繁多、生防微生物定殖困難、次生代謝物安全性和生產(chǎn)成本等因素都是制約生防微生物進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的重要原因。如誘導(dǎo)抗性需要水稻的介導(dǎo)，其在田間的防效會(huì)受環(huán)境、宿主基因型、作物營(yíng)養(yǎng)和植物誘導(dǎo)程度的影響，筆者在加大研究這些因素時(shí)，也要深入對(duì)誘導(dǎo)防御啟動(dòng)成本及其生產(chǎn)效益的評(píng)估關(guān)。因此，大力尋找與誘抗有關(guān)的基因并整合到水稻中，將有助于科學(xué)家開發(fā)出一種對(duì)多種植物病原具有持久抗性的品種。目前利用生防病毒防治水稻紋枯病的研究還停留在基因組測(cè)序和結(jié)構(gòu)解析上，還未發(fā)現(xiàn)能幫助生防病毒在田間廣泛傳播的介體?；蚪M、蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄組等生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展有助于高效篩選更多有益生防微生物，快速分離純化多種能迅速占領(lǐng)市場(chǎng)的次級(jí)代謝物，加深我們了解調(diào)控水稻、水稻紋枯病和生防微生物之間復(fù)雜的互作機(jī)制，從而提高現(xiàn)有的生物控制策略和植物疾病管理的效率。

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