蘇云金芽孢桿菌NBIN863對甜瓜根結(jié)線蟲病晚期的田間作用效果

陳 凌，劉南茜，王夢思，王月瑩，朱 鐳，邱一敏，閔 勇，周榮華，劉曉艷

（湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心，武漢 430064）

能夠以植物為寄生宿主的線蟲被稱為植物寄生線蟲或植物線蟲，目前已發(fā)現(xiàn)了超過200余屬5 000余種的植物線蟲［1］。這些植物寄生線蟲分布很廣，其寄生行為會引起植物營養(yǎng)不良，影響植物正常發(fā)育，侵染嚴(yán)重時甚至?xí)斐芍参锘魏退劳觯档土宿r(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，對全球食品安全造成了巨大的威脅［2］。每年由于線蟲直接或間接造成的農(nóng)作物產(chǎn)量平均損失估計達(dá)1 570億美元，與昆蟲每年造成的農(nóng)業(yè)損失相當(dāng)［3］。在所有植物寄生線蟲中，根結(jié)線蟲（Meloidogynespp.）由于危害大、宿主廣的特點而更受關(guān)注。根結(jié)線蟲可以為害幾乎所有維管束植物，其中南方根結(jié)線蟲（Meloidogyneincognita）、北方根結(jié)線蟲（Meloidogyne hapla）、爪哇根結(jié)線蟲（Meloidogynejavanica）和花生根結(jié)線蟲（Meloidogyne arenaria）的危害最為嚴(yán)重，近年來在中國象耳豆根結(jié)線蟲（Meloidogyne enterolobii）的危害也日趨加重［4］。

中國現(xiàn)有的線蟲防治方法包括農(nóng)業(yè)防治、物理防治、化學(xué)防治和生物防治等，但目前綜合防治措施的水平還比較低，主要防治手段還是化學(xué)防治［5］?；瘜W(xué)防治的優(yōu)點在于見效快，可以把握住線蟲防治的短暫窗口期撲殺具有遷移侵染能力的二齡幼蟲，但部分化學(xué)藥劑具有高毒性，施用時易造成食品安全和環(huán)保問題［6］。此外，單一的化學(xué)藥劑也容易造成線蟲抗藥性積累，也使得目前根結(jié)線蟲的防治形勢日漸嚴(yán)峻［7］。

根結(jié)線蟲的雌蟲將卵產(chǎn)于由保護(hù)性膠質(zhì)基質(zhì)組成的卵塊中，經(jīng)過胚胎發(fā)育形成的一齡幼蟲會在卵內(nèi)蛻皮成為具有侵染能力的二齡幼蟲，其會在土壤中遷移尋找宿主，一旦找到宿主的根后會鉆入植物體內(nèi)，在取食位點處誘導(dǎo)植物形成數(shù)個巨大細(xì)胞，線蟲通過取食管（Feeding tube）從巨大細(xì)胞中攝取營養(yǎng)，之后經(jīng)過3次蛻皮，二齡幼蟲發(fā)育成為具有生殖能力的成蟲，植物也由此產(chǎn)生根結(jié)［8］。由此可見，根結(jié)線蟲病的防治窗口期主要集中于二齡線蟲在土壤中遷移尋找宿主的時期，一旦線蟲進(jìn)入宿主體內(nèi)，幾乎無法采取在消滅線蟲的同時保護(hù)植物不受損傷的人工措施。這個防治窗口期時間較短，一般為2周以內(nèi)，這也增加了根結(jié)線蟲防治的難度。

鑒于根結(jié)線蟲的生活史特點，中國針對植物線蟲病害提倡“預(yù)防為主，綜合防治”的植保方針［9］。因此在大部分關(guān)于線蟲防治的研究中，線蟲病防效檢測均在線蟲發(fā)病之前或初期開展，到了線蟲病發(fā)病晚期，植物根系已被誘導(dǎo)形成大量根結(jié)，根系功能已受損嚴(yán)重，此時大多數(shù)防治措施的防效都微乎其微。由于目前在線蟲病晚期進(jìn)行的防治研究報道還相對較少，在實際生產(chǎn)過程中，如果農(nóng)戶在種植前期沒有做好線蟲病的預(yù)防工作，一旦線蟲病發(fā)展至晚期就只能作好放棄的準(zhǔn)備。

為了更加完善線蟲防治研究工作，針對上述問題，本研究在發(fā)生根結(jié)線蟲病晚期的甜瓜棚中開展了生防菌防效研究工作。所用菌株為湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心前期篩選到的1株蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthruingiensis）NBIN863，該菌株對根結(jié)線蟲病具有防效，同時也具有植物促生活性［10］。本研究檢測了在甜瓜根結(jié)線蟲病晚期時用藥對甜瓜植株以及甜瓜產(chǎn)量的影響，現(xiàn)將試驗結(jié)果報告如下。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年4—5月在山東省濱州市博興縣郊區(qū)的甜瓜棚中進(jìn)行，大棚占地約1 000 m2，共100壟，每壟種植甜瓜30株左右。該甜瓜棚連茬種植甜瓜多輪，在上一茬種植前進(jìn)行了悶棚處理，在該茬種植過程中未發(fā)現(xiàn)線蟲病害發(fā)生，收獲后未進(jìn)行處理，直接開始新一茬種植。收獲前2個月發(fā)現(xiàn)根結(jié)線蟲病害，農(nóng)戶自行購買20%噻唑膦水乳劑按產(chǎn)品指導(dǎo)用量沖施后病害未見明顯緩解，反而逐漸加重。收獲前1個月開始試驗，試驗前考察發(fā)現(xiàn)大部分甜瓜根部均有較多根結(jié)，為根結(jié)線蟲病晚期。

1.2 材料

甜瓜品種為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶廣泛種植的山東海陽網(wǎng)紋瓜。

5%阿維菌素微乳劑，由孟州廣農(nóng)匯澤生物科技有限公司生產(chǎn)；NBIN863懸浮菌劑，由湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心利用液體發(fā)酵罐發(fā)酵后制備，孢子數(shù)達(dá)100億個孢子/mL。

1.3 試驗設(shè)計

本研究共設(shè)置3個處理，每處理均在甜瓜棚中隨機(jī)取3壟作為試驗小區(qū)，在每壟中隨機(jī)取5株甜瓜進(jìn)行灌根處理，因此，每處理共灌根15株甜瓜。各處理如下：①NBIN863處理，將NBIN863懸浮劑用清水稀釋50倍后對甜瓜植株灌根，每株灌根200 mL；②化學(xué)對照，選擇目前田間廣泛應(yīng)用的化學(xué)殺線劑阿維菌素作為對照，按照產(chǎn)品指導(dǎo)用量將購買的5%阿維菌素微乳劑用清水稀釋1 000倍后進(jìn)行灌根，每株灌根200 mL；③空白對照，用清水對植株進(jìn)行灌根，每株灌根200 mL。對灌根后的甜瓜植株進(jìn)行日常農(nóng)業(yè)管理。

1.4 調(diào)查方法

1.4.1 植株狀態(tài)及甜瓜收獲情況調(diào)查 灌根處理30 d后，甜瓜到收獲期，對各處理植株的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查。通過觀察其莖稈部分是否枯黃判斷植株死亡情況，統(tǒng)計各處理的15株甜瓜苗中的死棵比例。由于生產(chǎn)工藝要求，農(nóng)戶會對甜瓜苗進(jìn)行處理，以保證1株甜瓜苗只結(jié)1個甜瓜，因此可以通過統(tǒng)計收獲甜瓜數(shù)量來計算甜瓜收獲率，并對收獲的甜瓜進(jìn)行稱重，統(tǒng)計其重量。

1.4.2 線蟲病害程度分析 采用拔株數(shù)根結(jié)法統(tǒng)計各處理甜瓜的根結(jié)指數(shù)［11］，具體操作如下：將甜瓜植株拔出，計算其根系上的根結(jié)數(shù)量，根據(jù)根結(jié)數(shù)量對其進(jìn)行分級。0級，無可見根結(jié)或卵塊；1級，1～2個根結(jié)；2級，3～30個根結(jié)；3級，31～100個根結(jié)；4級，超過100個根結(jié)，或形成根結(jié)團(tuán)塊，或根腐爛褐化。利用根結(jié)指數(shù)計算出各處理的病情指數(shù)，計算公式如下。

病情指數(shù)=Σ（各級植株數(shù)×級數(shù)）/（調(diào)查總株數(shù)×4）×100

取各處理甜瓜植株根際土壤樣品，通過淺盤法［12］對土壤樣品中的線蟲進(jìn)行分離計數(shù)，計算各處理甜瓜植株根際土壤中的線蟲密度。

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 365軟件進(jìn)行平均值和方差計算；采用SPSSv20.0軟件，利用單因素方差分析（One way ANOVA）法分析試驗組與空白對照組數(shù)據(jù)的差異，選擇Tukey’s hon?estly significant difference法（Tukey’s HSD）分析各組之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 NBIN863制劑灌根后對甜瓜植株及收獲果實的影響

灌根處理30 d后各處理對植株的影響如表1所示，其中，NBIN863處理的平均死棵率為40%，顯著低于阿維菌素和清水處理的平均死棵率。

表1 各處理對甜瓜植株死棵率的影響

甜瓜的收獲率及收獲甜瓜的重量如圖1所示，阿維菌素處理收獲4個甜瓜，平均重量為1.81 kg；清水處理收獲5個甜瓜，平均重量為1.75 kg；NBIN863處理收獲9個甜瓜，平均重量為2.41 kg，極顯著高于阿維菌素和清水處理。

圖1 各處理對甜瓜收獲情況的影響

2.2 NBIN863制劑灌根后對根結(jié)線蟲病的防治效果

甜瓜收獲后對甜瓜植株拔苗，統(tǒng)計各處理植株根部的根結(jié)數(shù)量，計算根結(jié)線蟲的病情指數(shù)，結(jié)果如表2所示。NBIN863處理平均病情指數(shù)為83.33，顯著低于清水處理的平均病情指數(shù)（98.33），而阿維菌素處理平均病情指數(shù)也有下降，但與清水處理之間差異不顯著。

表2 各處理對根結(jié)線蟲病情指數(shù)的影響

對甜瓜根際土壤中的線蟲密度進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如圖2所示。NBIN863、阿維菌素處理甜瓜根際土壤線蟲密度分別為22、37頭/g根際土壤，均顯著低于清水處理的線蟲密度。

圖2 各處理組中甜瓜根際土壤線蟲密度

3 小結(jié)與討論

本研究結(jié)果表明，在作物根結(jié)線蟲病晚期時施用NBIN863制劑可以提高作物成活率，增加作物產(chǎn)量，一定程度上緩解了根結(jié)線蟲病的病情指數(shù)，減少根際土壤中的線蟲數(shù)量。綜上可見，NBIN863對罹患根結(jié)線蟲病晚期的作物也具有一定的補(bǔ)救作用。本結(jié)果將有助于在根結(jié)線蟲病晚期的農(nóng)田中盡可能多的挽回?fù)p失。后續(xù)還需要擴(kuò)大NBIN863的試驗范圍，以檢測該菌劑對作物根結(jié)線蟲病晚期的治療效果的穩(wěn)定性。

在本試驗結(jié)果中，目前田間廣泛應(yīng)用的殺線蟲劑阿維菌素處理的植株根際線蟲密度雖然顯著下降，但植株的死棵率（成活率）、果實產(chǎn)量和根結(jié)線蟲的病情指數(shù)與空白對照相比均沒有顯著性差異，其原因可能是由于在根結(jié)線蟲病晚期，大量的線蟲已經(jīng)定植于植株體內(nèi)并誘導(dǎo)植株根系形成大量根結(jié)，此時施用單純的殺線蟲劑只能起到阻斷線蟲擴(kuò)散的作用，但植株還是會由于根系功能不完全而影響其果實品質(zhì)，甚至植株死亡。前期工作發(fā)現(xiàn)NBIN863除了具有防治線蟲的作用，還可以促進(jìn)植物生長［10］，因此，灌根處理之后NBIN863可能促進(jìn)植物產(chǎn)生新的根系，提高了植株的健康狀態(tài)，從而在控制線蟲病害的同時可以提高植株成活率，增加了果實產(chǎn)量，其具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的試驗與分析。

線蟲的生物防治是利用線蟲天敵或具有殺線蟲活性的生物天然產(chǎn)物來防治植物線蟲，其具有專一性強(qiáng)、對環(huán)境友好、不易產(chǎn)生抗性等特點，符合“綠色農(nóng)業(yè)”的發(fā)展需求，有潛力成為現(xiàn)有化學(xué)防治方法的增效和替代手段。然而目前可應(yīng)用于線蟲防治的生物資源還很有限，亟待更多的發(fā)現(xiàn)及進(jìn)一步的挖掘。蘇云金芽孢桿菌作為線蟲的病原菌，可以產(chǎn)生一系列的殺線蟲毒力因子，是天然防治線蟲的資源庫［13］。本研究使用的NBIN863菌株在防治線蟲的同時還對植物具有促生效果，可能有利于植物提高自身免疫水平，從而更好地防御病蟲害的侵染。后續(xù)需要繼續(xù)對NBIN863菌株制劑的田間施用方案進(jìn)行優(yōu)化，從而使其田間根結(jié)線蟲病害防治效果達(dá)到最佳。