生防細(xì)菌作用機(jī)理及其防治荔枝病害應(yīng)用情況

施國駒　李菊馨　吳耿寰　王麗萍　謝紅輝

摘 要：生防細(xì)菌是一類非常重要的細(xì)菌。本文介紹了芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單孢菌屬（Pseudomonas）和土壤桿菌屬（Agrobacterium）生防細(xì)菌的種類、作用機(jī)理及其在荔枝病害防治上的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：生防細(xì)菌 芽孢桿菌屬 假單孢菌屬 土壤桿菌屬 荔枝

Abstract：Biocontrol bacteria is a kind of very important bacteria. This article introduces the species of biocontrol bacteria including Bacillus， Pseudomonas and Agrobacterium， and presents its mechanism and application in control of Litchi disease.

Key words： Biocontrol bacteria; Bacillus; Pseudomonas; Agrobacterium; Litchi chinensis

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上由于大量使用化學(xué)藥劑，造成了病原菌的抗藥性，同時化學(xué)農(nóng)藥殘留污染了環(huán)境且危害人畜安全，因此人們不斷尋求新的安全有效的植物病害防治途徑。近年來，國內(nèi)外廣泛利用有益微生物及其代謝產(chǎn)物來抑制病原菌的活動，使生物防治策略發(fā)展迅速[1]。生防細(xì)菌在植物病害生物防治中起著非常重要的作用。

1 生防細(xì)菌的主要類群

目前，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并投入到商品化生產(chǎn)的生防細(xì)菌主要是芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單孢菌屬（Pseudomonas）和土壤桿菌屬（Agrobacterium）的類群[2]。

1.1 芽孢桿菌屬（Bacillus）

目前用于植物病害生物防治的主要有枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和蠟狀芽孢桿菌（Bacillus cereus）兩種，它們對終極腐霉菌（Pythium ultimum）、立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）、樟疫霉菌（Phytophthora cinnamomi）、禾頂囊殼菌（Gaeuman nomyces gramisis）、禾谷玫瑰鐮刀菌（Fusarium roseum）、齊整小核菌（Sclerotium rolfsii）和白腐小核菌（Sclerotium cepivorum）等病原物引起的病害有拮抗效果[3，4]。

由Bacillus spp. 菌株組成的“增產(chǎn)菌”同時具有防病和促進(jìn)植物生長的性能[5]。B. subtillis B-916菌株對水稻紋枯病的防治效果達(dá)50%以上，將該菌株與井崗霉素按一定比例混合施用可提高井崗霉素防治水稻紋枯病的效果[6]。

1.2 假單孢菌屬（Pseudomonas）

假單孢屬細(xì)菌是植物病害生物防治研究的一類重要資源。人們已對假單孢菌進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)它的不同菌株可以有效地抑制立枯絲菌（Rhizoctonia solani）[7]、胡蘿卜軟腐歐文氏菌（Erwinia carotovora）等病原真菌和細(xì)菌引起的植物病害[8]。

自上世紀(jì)70年代以來，人們對熒光假單胞（Pseudomonas fluorescens）﹑惡臭假單胞（Pseudomonas putida）進(jìn)行了較深入的研究。據(jù)報道熒光假單胞（P. fluorescens）和惡臭假單胞（P. pudita）等菌株應(yīng)用在馬鈴薯上并改善馬鈴薯的生長，而且證實(shí)它們在甜菜和蘿卜上同樣能改善植物的生長。P. fluorescens的熒光93菌劑防治小麥全蝕病，其效果可達(dá)到65 %，增產(chǎn)可超過兩成，并已在部分省份得到大面積推廣[9]。假單胞屬細(xì)菌除了在植物病害防治方面顯現(xiàn)的潛力外，在改善土壤肥力、促進(jìn)植物生長等方面，也具有重要的作用。

1.3 土壤桿菌屬（Agrobacterium）

放射土壤桿菌（Agrobacterium radiobacter）的K84菌株就是最早被用于生物防治且成功商品化的土壤桿菌[10]。到目前為止在世界范圍內(nèi)，還沒有任何一種防治措施和化學(xué)農(nóng)藥能夠取代K84菌株在防治果樹根癌病中的地位[11]。王慧敏等（1997）研究結(jié)果表明土壤桿菌屬E26的抑菌譜寬于K84和K1026，它不僅可以抑制葡萄農(nóng)桿菌（A. vitis），而且對根癌農(nóng)桿菌（A. tumefaciens）和發(fā)根農(nóng)桿菌（A. rhizogenes）的部分菌株也有明顯的抑菌作用[12]。

2 生防細(xì)菌作用機(jī)理

拮抗細(xì)菌的生物防治機(jī)理通常表現(xiàn)為：競爭作用、抗生作用、誘導(dǎo)抗性，有些拮抗菌以某一種機(jī)制為主，但是許多菌有多種拮抗作用。

2.1 競爭作用

競爭作用就是營養(yǎng)物質(zhì)、物理位點(diǎn)和生態(tài)位點(diǎn)的的競爭，通常包括生存空間和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭。生防菌與病原菌之間的空間競爭包括侵染位點(diǎn)及生態(tài)位點(diǎn)的競爭，生防菌能通過優(yōu)先占領(lǐng)一定的生存空間，在病原菌與植株間形成一個隔離帶，使病原菌較難侵入。生防菌能否在寄主植物的根圍占據(jù)有利位點(diǎn)而定殖，直接影響到該菌株是否能獲得理想的防效[13]。研究表明，大多數(shù)拮抗細(xì)菌能夠迅速在植物根際大量定殖，造成植物根際的碳源、氮源物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，從而減少病原菌在植物根際存活與定殖的數(shù)量[14]。Lindow等[15]構(gòu)建出無冰核活性的丁香假單胞菌（P. syringae）的突變株，它能夠有效地與造成植物霜凍危害的野生型P. syringae競爭有限的葉面生態(tài)位點(diǎn)，降低野生型菌株群體，從而降低霜凍危害。

2.2 抗生作用

抗生作用指拮抗細(xì)菌能分泌一種或多種可以直接抑制或殺死病原菌的拮抗物質(zhì)，此類物質(zhì)一般在低濃度下就能對病原菌的生長和代謝產(chǎn)生抑制。據(jù)報道大多數(shù)拮抗細(xì)菌可以產(chǎn)生對自身或其它微生物具有抑制作用的拮抗物質(zhì)，包括：（1）抗生素;（2）溶菌酶或蛋白酶;（3）缺陷型噬菌體;（4）具有抗菌作用的代謝產(chǎn)物;（5）毒素;（6）細(xì)菌素或細(xì)菌素類似物等[13]。熒光假單胞桿菌（P. fluorescens）能產(chǎn)生一些酶類和酚類等抗生素和抗菌次生代謝物，這些物質(zhì)可防治由R. solani和Pythium spp. 引起的植物病害[16]。Pseudomonas （CL1457）分泌的胞外蛋白水解酶能水解黃單胞菌（Xanthomonas campestris）的胞壁外層膜，從而降解細(xì)胞[17]。

2.3 誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性

誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性通常是指通過非生物或生物因子，激發(fā)寄主植物產(chǎn)生化學(xué)的或物理的保護(hù)結(jié)構(gòu)，使寄主獲得系統(tǒng)抗病性[18，19]，這些誘導(dǎo)因子包括化學(xué)物質(zhì)、非寄主病原物、非病原物、致病力喪失或降低的病原微生物等[20]。目前，根圍細(xì)菌所介導(dǎo)的植物誘導(dǎo)抗病性的研究工作主要集中在黃瓜、煙草、大豆、胡蘿卜、番茄、擬南芥和康乃馨等植物上。

3 生防細(xì)菌在荔枝病害防治中的應(yīng)用

荔枝是我國南方的名優(yōu)水果。由荔枝霜疫霉（Peronophythora litchii）引起的霜疫霉病和由炭疽菌（Colletrichum gloeosporiode）引起的炭疽病是荔枝的主要病害[21]。

枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌對荔枝霜疫霉有顯著的抑制作用，其中枯草芽孢桿菌對荔枝霜疫霉病菌絲生長和孢子囊萌發(fā)的抑制率最高，分別為63.34 %和79.29 %[22]。利用枯草芽孢桿菌培養(yǎng)液處理荔枝果實(shí)，可提高荔枝果皮的幾丁質(zhì)酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性，過氧化物酶、多酚氧化酶、及膜透性、丙二醛含量等比病菌處理低[23]，說明枯草芽孢桿菌可以誘導(dǎo)荔枝果實(shí)對荔枝霜疫霉病產(chǎn)生抗病性。Korsten等[24] 從荔枝樹上分離得到地衣芽孢桿菌（B.licheniforms）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（Bacillus stearothermophilus）和巨大芽孢桿菌（B.megaterium）等3種拮抗菌，這些拮抗菌能有效地抑制鏈格孢屬（Alternaria alternate）、擬莖點(diǎn)霉屬（Phomopsis sp.）、青霉屬（Penicillium sp.）和盤多毛孢屬（Pestalotia sp.）等荔枝果實(shí)病原菌，可減輕采后荔枝病害[25]。蔣躍明等[26]報道，采用B. subtilis培養(yǎng)液和多抗霉素混合處理荔枝果實(shí)，可有效地防治荔枝霜疫霉侵染引起的貯藏病害，處理在5 ℃下貯藏1個月后，病果率約5 %，防治效果顯著高于對照處理。黃庶識等[21]從土壤中分離了1株枯草芽孢桿菌，其對荔枝霜疫霉菌、炭疽菌菌絲生長均具有明顯抑制作用，抑制率分別為92.34 %和70.36 %。Jiang等[27] 采用枯草芽胞桿菌培養(yǎng)液結(jié)合多抗霉素處理荔枝果實(shí)，可以有效防治荔枝霜疫霉侵染引起的貯藏病害。Sivakumar等[28]用枯草芽胞桿菌提取液處理采后荔枝鮮果，結(jié)合改良的聚丙烯包裝袋，可有效抑制果實(shí)的腐爛和褐變。多粘類芽孢桿菌分泌的抗菌物質(zhì)可引起荔枝霜疫霉菌絲不規(guī)則扭曲、萎蔫、末端膨大，孢子囊凹陷、畸形，內(nèi)含物外泄等[29]。利用假單胞菌降解殼聚糖后產(chǎn)生的氨基寡糖素可以誘導(dǎo)荔枝果實(shí)產(chǎn)生抗性，對荔枝霜霉病有顯著防效[30]。

4 結(jié)語

生防菌資源豐富，種類繁多。目前利用生防菌防治植物病害多處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，在大田推廣應(yīng)用的較少，針對荔枝病害的防治仍以化學(xué)藥劑為主。今后應(yīng)鞏固現(xiàn)有的研究成果，加快研發(fā)生物制劑步伐。此外，在應(yīng)用生防菌及其生防制劑防治荔枝病害前必須做好果實(shí)食用安全性和環(huán)境安全性風(fēng)險評估。

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