玉米病害生物防治中木霉菌的應用研究

唐升田

（靈川縣潭下鎮(zhèn)農業(yè)技術推廣站，廣西壯族自治區(qū) 靈川 541208）

隨著社會的進步，人們越來越認識到長期大量使用農藥不僅會破壞生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，同時還會威脅人類生命健康，因此，現代人們不斷探究針對各類農作物的生物防治技術。通過長期的探索和實踐，研究人員發(fā)現拮抗微生物中木霉菌具有很好的活性，木霉菌及其代謝產物在增強植物對病害的防御性、增加植物營養(yǎng)物質的吸收利用率及促進植物生長方面均有良好的效果。玉米是中國主要的糧食作物，在種植過程中，受多方面因素的影響，易發(fā)生各種病害問題，利用木霉菌對玉米病害進行生物防治，可實現玉米病害綠色防控，預防玉米土傳病害的發(fā)生或減輕土傳病害給玉米生長發(fā)育帶來的危害?；诖?，本文探究了玉米病害生物防治中木霉菌的應用相關問題。

1 木霉菌概念簡介

木霉菌是一種廣泛存在于不同環(huán)境條件下土壤中的真菌，其能產生多種對植物病原真菌、細菌和昆蟲具有拮抗作用的生物活性物質，次級代謝產物和細胞壁降解酶類產物等，能有效防治各類植物土傳病害，還能增強植物抗逆性、提高植物營養(yǎng)利用效率、促進植物生長和修復農化污染環(huán)境，被廣泛應用于土壤改良和生物防治中，尤其是隨著植物免疫理論的提出，進一步推動了木霉菌在生物防治中的應用[1]。

2 木霉菌在玉米病害生物防治中的應用

2.1 在玉米莖腐病生物防治中的應用

玉米莖腐病也被稱為真菌型莖腐病，是一類由多種病原菌（如腐霉菌、鐮刀菌和炭疽菌等）單獨或復合浸染造成玉米莖基和根系腐爛的病害，是玉米種植過程中最常見和危害最為嚴重的土傳病害之一，具有危害重和擴散迅速等特點。相關數據表明，自20世紀70年代以來，中國已有20多個省市發(fā)生過玉米莖腐病，且該病害的發(fā)生率呈逐年上升趨勢。采用增施鉀肥和化學種衣劑等方式防治病害，防治效率僅為30%左右，且長期增施鉀肥和施化學種衣劑會破壞土壤生態(tài)環(huán)境，不利于生態(tài)環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展。國內外不少研究表明，木霉菌是一種環(huán)境友好型生防微生物，具有較強的根基競爭能力，能對各類作物土傳病害進行防治，如國外廣泛應用哈茨木霉菌T.harzianum T22 防治玉米莖腐病，且取得了良好的防治成效[2]?；诖?，中國不少研究人員根據中國實際的土壤情況合理優(yōu)選和制備合適的木霉菌劑，如陳捷等人對腐霉菌引起的玉米莖腐病和鐮孢菌引起的玉米莖腐病以綠木霉菌穴施進行小區(qū)防治試驗，結果顯示，防治效率分別為58.15%和56.25%；吳曉儒等人通過人工接種盆栽試驗比較分析棘孢木霉菌Trichoderma asperellum 不同顆粒劑配方對玉米莖腐病的防治效果，結果顯示，木霉菌顆粒劑對玉米莖腐病的防治效果較好，防治效率均在50%以上，最高可達80%，且應用木霉菌顆粒劑后，玉米增產8%以上[3]。

棘孢木霉菌顆粒劑防治盆栽試驗玉米莖腐病的方法為：取玉米種植地灌淤土樣，分離獲得棘孢木霉菌GDFS1009 菌株，然后將棘孢木霉菌GDFS1009菌株接種于PDA平板上，置于28℃培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)2～3 d 后制得棘孢木霉菌平板，再在平板周圍打取菌餅，接種種子菌培養(yǎng)基，然后將培養(yǎng)基置于恒溫搖床上培養(yǎng)發(fā)酵一周制得木霉菌發(fā)酵液，此為一級菌種發(fā)酵液，再將0.5%一級菌種發(fā)酵液接種于發(fā)酵罐厚垣孢誘導培養(yǎng)基中，置于28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一周得到二級菌種發(fā)酵液，然后在顆粒劑基礎培養(yǎng)基中加入腐殖酸、井岡霉素、申嗪霉素和32%的二級發(fā)酵液，使這些物質充分混合均勻，再將混合液置于造粒機擠壓造粒，并置于43℃～50℃干燥機中干燥1～2 h，便可得到木霉菌顆粒劑成品，最后，在玉米種植前土壤穴施6 g/盆棘孢木霉菌顆粒劑。在實際防治過程中，玉米田間示范和盆栽試驗結果有一定的差異，需要相關工作人員根據玉米種植地的實際環(huán)境，推測植株生育期對木霉菌的適應性或選擇性，再選擇合理的棘孢木霉菌顆粒劑防治，提高棘孢木霉菌顆粒劑對玉米莖腐病防治效果[4]。

2.2 在玉米根腐病生物防治中的應用

玉米根腐病主要由腐霉菌侵襲玉米根部所致，多發(fā)生于玉米苗期，可導致玉米整個根系和中胚軸逐漸變軟、變褐和腐爛，嚴重時還會導致葉片發(fā)黃、植株矮小和幼苗死亡，且該病害能在短時間內快速擴散，嚴重時會導致玉米植株大量死亡。為保障木霉菌對玉米根腐病防治效果，工作人員需在玉米苗期對木霉菌進行合理篩選，也即對同一玉米種植地地塊土壤進行采樣，記錄好采樣信息和做好采樣樣品的編號，并對不同編號的樣品敲碎、過篩、加無菌水、風干、振動、裝瓶、稀釋懸浮液和搖勻等處理，制備土壤溶液。將土壤溶液均勻地涂抹在PDA 平板上，置于28℃培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)，待土壤溶液中長出菌落后挑取菌落邊緣幼嫩菌絲，并對菌絲純化處理。將木霉菌和串珠鐮孢菌制成菌餅，分別接種于玉米種子菌培養(yǎng)基，觀察和記錄兩者菌落生長速度和拮抗情況，并計算抑制率，根據木霉菌對病原菌落的抑制情況來評估其防治效果。還可采用盆栽防治試驗測定木霉菌對玉米根腐病的防治效率，即將上述制備好的土壤溶液分別與木霉菌菌液和58%甲霜靈錳鋅WP 藥液混合均勻，再分別用混合液對盆栽玉米植株進行澆灌，澆灌后30 d，觀察玉米苗期根腐病的發(fā)病情況，結果顯示，木霉菌能有效抑制鐮孢菌生長，其對玉米根腐病的防治效率約為50%，遠高于58%甲霜靈錳鋅WP 藥液的防治效率[5]。

3 木霉菌在玉米病害生物防治中的作用機理

3.1 抗菌次生代謝作用

根據代謝方面的研究結果顯示，木霉菌的揮發(fā)性和非揮發(fā)性抗菌次生代謝產物高達幾百種，如鉤狀木霉、康寧木霉、綠色木霉和哈茨木霉分別可產生7種、9種、10種和12種抗菌次生代謝產物，包含烷基吡喃酮類物質、蒽醌類物質、異腈類物質、聚酮類物質、倍半萜烯類物質、二酮哌嗪類物質、肽醇類物質和類固醇類物質等，這些物質中均含有對玉米病原真菌有廣譜拮抗活性的物質，如吡喃酮類物質和膠霉毒素等，此外這些物質還均能有效抑制玉米病原真菌活性，能對玉米病原真菌生長產生嚴重的阻礙或直接將玉米病原真菌殺滅，取得良好的病害防治效果。但是，木霉菌產生的抑菌物質需要在適宜的濃度和條件下才能發(fā)揮良好的抑菌作用，如相關研究指出，棘孢木霉T34菌株只有在1×107mol/L。

3.2 拮抗作用

木霉菌可產生大分子的抗菌蛋白或細胞壁降解酶類物質和小分子的抗生素物質，來抑制病原菌的生長、競爭和繁殖，如木霉菌可產生幾丁質酶、蛋白酶、纖維素酶等酶，這些物質可分泌葡萄糖苷酶等胞外酶來降解病原菌或玉米病原真菌的細胞壁產生的抗生毒素，且還能分泌抗菌蛋白或裂解酶抑制病原真菌對玉米的浸染，有效預防或降低玉米病害問題的發(fā)生。

3.3 競爭作用

木霉菌具有適應能力強和生長速度快等特點，可與玉米根基附近病原菌形成競爭效應，如與玉米競爭生存空間、奪取玉米養(yǎng)分和水分，消耗氧氣等，排除或削弱灰霉病病原物，大幅度削弱病原菌的侵害。除了競爭玉米養(yǎng)分和水分外，木霉菌和病原菌還會競爭微量元素和碳氮源營養(yǎng)等，對玉米病害產生良好的防治效果。

3.4 重寄生作用

在特定的環(huán)境中，木霉菌形成的腐霉對灰霉病菌具有重寄生作用，在重寄生過程中，受寄主真菌細胞凝集素的誘導作用，木霉菌會生成大量的細胞壁降解酶，能有效降解病原菌細胞壁，抑制和殺滅病原菌。重寄生是木霉菌是通過寄生、穿透、接觸、識別和纏繞等過程完成重寄生，并在病原菌的誘導下產生可直接對病原菌的細胞壁產生作用的細胞壁降解酶，預防病原菌侵襲引發(fā)的玉米病害發(fā)生。

3.5 誘導抗性作用

木霉菌是一種典型的土壤習居菌，不僅能對土壤中的寄主植物產生防御，還能誘導作物產生自我防御系統(tǒng)獲得抗病性，這種特性對玉米部分病害具有良好的防治效果。如木霉菌定植于玉米植株時，會刺激玉米植株生成細胞壁沉積物，可抵御病原生物對細胞造成的影響，木霉菌定植于玉米根基時，會誘導玉米對真菌、細菌和病毒等病原菌產生廣譜系統(tǒng)抗性，防止玉米病害問題發(fā)生。木霉菌還會產生揮發(fā)性物質，這些物質可通過空氣與玉米植株產生反應，并對玉米植株形成抗性，也能發(fā)揮良好的生物防治作用[6]。

4 結語

木霉菌是一種環(huán)境友好型生防微生物，不僅能防治各類植物的土傳病害，還能增強植物抗逆性、提高植物營養(yǎng)利用效率、促進植物生長和修復農化污染環(huán)境，故被廣泛應用于各類植物病害的生物防治和土壤改良中，如將其應用于玉米莖腐病和玉米根腐病生物防治中均能產生良好的防治效果。木霉菌之所以能對玉米莖腐病和玉米根腐病產生良好的生物防治效果，主要是因為其具有抗菌次生代謝作用、拮抗作用、競爭作用、重寄生作用和誘導抗性作用，其中，通過抗菌次生代謝可對病原菌活性產生良好的抑制作用，通過拮抗作用能有效抑制病原菌的生長、競爭和繁殖，通過競爭作用排除或削弱同一生境中的灰霉病病原物，通過重寄生作用能有效降解病原菌細胞壁，通過誘導抗性作用能誘導玉米對真菌、細菌和病毒等病原菌產生廣譜系統(tǒng)抗性等，能全面預防玉米病害問題的發(fā)生或減輕玉米病害的危害程度。