芽孢桿菌對玉米真菌病害生物防治效果的研究進(jìn)展

摘要：玉米是世界上三大糧食作物之一，對糧食安全有著重要影響。近年來，隨著全球氣候變化，耕作機(jī)制轉(zhuǎn)變等原因，玉米病害流行，尤以真菌病害為主，嚴(yán)重降低玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。常用的合成農(nóng)藥易造成環(huán)境污染且危害人類健康，而物理防治因成本高等問題防治效果不理想，生物防治因?qū)Νh(huán)境友好等特點逐漸被應(yīng)用于植物真菌病害防治，玉米主要依賴生防菌進(jìn)行真菌病害的防治。木霉屬、假單胞桿菌屬、芽孢桿菌屬等多種生防菌被發(fā)現(xiàn)具有良好的生防效果，其中芽孢桿菌因在自然界中分布廣、能產(chǎn)生抗逆性較強(qiáng)的芽孢且能促進(jìn)植物生長而被應(yīng)用于植物病害的防治中。本文綜述了玉米幾種主要真菌病害的危害及芽孢桿菌應(yīng)用于玉米葉斑病、穗腐病和紋枯病等真菌病害中的防效，總結(jié)了芽孢桿菌對空間和養(yǎng)分的競爭，抗生素、揮發(fā)性有機(jī)物等抗菌物質(zhì)的生產(chǎn)和誘導(dǎo)植物抗性的生防機(jī)制研究進(jìn)展，為生防菌劑的聯(lián)合使用、提高抗菌物質(zhì)產(chǎn)量提供研究思路。

關(guān)鍵詞：芽孢桿菌；玉米；真菌病害；生物防治；抗菌物質(zhì)；研究進(jìn)展

中圖分類號：S476；S435.131" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）04-0023-08

收稿日期：2023-04-23

基金項目：四川省自然科學(xué)基金（編號：2022NSFSC1720）。

作者簡介：蒲 欣（2000—），女，四川南充人，碩士研究生，主要從事植物與微生物互作研究。E-mail：2580398798@qq.com。

通信作者：何 兵，博士，副教授，主要從事植物與微生物互作研究。E-mail：hebing@sicnu.edu.cn。

玉米是重要的谷類作物之一，僅次于小麥和水稻［1］。2020年我國玉米種植面積約4 126萬hm2，總產(chǎn)量約2.61億t，約占該年我國糧食總產(chǎn)量的39%［2］。玉米安全對我國糧食安全有著舉足輕重的作用，而真菌病害是制約玉米生產(chǎn)的重要因素之一［3］。目前，因全球氣候變化，耕作制度的轉(zhuǎn)變，以及玉米種植過程中的單一連作和高密度種植等原因，玉米真菌病害流行發(fā)生［2］?；瘜W(xué)防治使用合成農(nóng)藥，但易引起有害成分殘留、環(huán)境污染并產(chǎn)生抗藥性，而物理防治操作范圍大、成本高，兩者均不是理想的植物病害防治措施［4］。生物防治因?qū)Νh(huán)境友好且在防控過程中不易產(chǎn)生抗性等特點，成為目前植物病害防治研究的熱點問題［5］。

生物防治包括微生物防治和害蟲天敵防治等，其中生防菌是生物防治的重要途徑之一。用于植物病害防治的生防菌具備抑菌譜廣和定殖能力強(qiáng)等特點。生防菌包括生防真菌、生防細(xì)菌和生防放線菌。目前應(yīng)用較多的主要是木霉屬（Trichoderma）、芽孢桿菌屬（Bacillus）和假單胞菌屬（Pseudomonas）中的部分菌株，其中因芽孢桿菌能產(chǎn)生耐熱且抗逆性強(qiáng)的芽孢，使其在不利環(huán)境中較有優(yōu)勢［6］。

芽孢桿菌在生物體和環(huán)境中廣泛存在，在農(nóng)業(yè)和食品衛(wèi)生等領(lǐng)域具有重要價值［7］。作為一種有益植物生長促生菌（PGPR），芽孢桿菌因種類多、分布廣、營養(yǎng)要求簡單且繁殖迅速、理化性質(zhì)穩(wěn)定（耐酸、耐鹽、耐高溫）等特點被廣泛應(yīng)用于植物真菌病害防治中［6］。目前國內(nèi)外研究報道的具有生防作用的芽孢桿菌主要有枯草芽孢桿菌（B. subtilis）、貝萊斯芽孢桿菌（B. velezensis）、短小芽孢桿菌（B. pumilis）、解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）等［8-9］。大量研究已證實芽孢桿菌對鐮刀真菌（Fusarium spp.）、灰霉菌（Botrytis cinerea）和立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）等幾種重要病原真菌具有出色的體外拮抗特征［10-12］。本文從芽孢桿菌對常見玉米真菌病害的防效及其主要生防機(jī)制進(jìn)行綜述，以期進(jìn)一步提高其對玉米真菌病害的防治效果。

1 玉米常見真菌病害的危害

在玉米種植過程中，由真菌引起的玉米病害可發(fā)生在植株生長各個階段的雌穗、葉片和莖稈等各個部位。較為常見的玉米真菌病害包括玉米葉斑病、穗腐病、紋枯病和莖腐病等（表1），其中發(fā)生在玉米葉部的葉斑病害類型較多。這些真菌病害的發(fā)生嚴(yán)重影響了玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。據(jù)報道，2015年玉米南方銹病在全國大流行，發(fā)病面積約 523.9萬hm2，其中以我國的黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)最為嚴(yán)重［2］，顯著降低了玉米產(chǎn)量。玉米葉部病害可導(dǎo)致谷物中缺乏可用的碳水化合物，從而導(dǎo)致其產(chǎn)量下降。此外，引起穗腐病的病原真菌如擬輪枝鐮孢菌（F. verticillioide）和層出鐮孢菌（F. proliferatum）會產(chǎn)生伏馬毒素B1、B2［21］，禾谷鐮孢菌會產(chǎn)生玉米赤霉烯酮等真菌毒素［22］，嚴(yán)重危害人畜健康。多項研究已證實，伏馬毒素不僅會損壞動物的肝和腎等器官，還是一類與人類食道癌相關(guān)的致癌物［22］。玉米赤霉烯酮會影響哺乳動物生殖系統(tǒng)健康，引發(fā)人類中樞系統(tǒng)紊亂等疾病［23］。

2 芽孢桿菌在玉米常見真菌病害中的應(yīng)用和防效

2.1 對玉米葉斑病的防效

芽孢桿菌能分泌多種抗菌物質(zhì)來破壞葉斑病原真菌的結(jié)構(gòu)，從而抑制真菌生長，防治葉斑病發(fā)生［24］。謝蘭芬等發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌B9601-Y2菌株通過分泌伊枯草菌素和聚酮類抗生素防治玉米葉斑病，其菌株發(fā)酵液對大斑病、小斑病的抑制率分別為82.72%、88.04%［25］。張新杰等研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌L-14菌株產(chǎn)生的胞外物質(zhì)能使彎曲平臍蠕孢（B. papendorfii）的菌絲顯著畸形并抑制孢子萌發(fā)［26］。因此，芽孢桿菌能產(chǎn)生大量次級代謝物來抑制病原菌孢子萌發(fā)和菌絲生長，從而有效抑制防治玉米葉斑病［27］。

2.2 對玉米穗腐病的防效

芽孢桿菌能在玉米根際定殖，從而減少玉米籽粒中鐮孢菌菌絲的生長和伏馬菌素污染［28］。用蠟樣芽孢桿菌B25進(jìn)行種子殺菌處理，結(jié)合適當(dāng)作物管理可有效避免玉米穗腐病的發(fā)生，且在玉米植株上施用B25能減少玉米籽粒中93.9%的伏馬菌素［29］。研究報道了貝萊斯芽孢桿菌PA26-7菌株通過分泌胞外酶來降解污染糧谷類作物的雌激素類真菌毒素玉米赤霉烯酮［30］。

芽孢桿菌的拮抗活性顯著抑制鐮孢菌菌絲生長，這種生長抑制可能是因為它產(chǎn)生的裂解酶（葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶等）通過破壞真菌細(xì)胞，及產(chǎn)生的脂肽物質(zhì)通過抑制分生孢子的萌發(fā)、誘導(dǎo)活性氧（ROS）的產(chǎn)生，致使菌絲體細(xì)胞死亡，從而抑制禾谷鐮孢菌生長，增加玉米對該菌的抗性［31］。據(jù)報道，枯草芽孢桿菌ATCC6633產(chǎn)生的抗霉枯草菌素會破壞禾谷鐮刀菌菌絲的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，在有效防治玉米穗腐病發(fā)生的同時還能顯著降低伏馬菌素的產(chǎn)生［32］。

2.3 對玉米紋枯病的防效

大量研究結(jié)果表明，芽孢桿菌對玉米紋枯病的生物防治效果顯著。段海明等從解淀粉芽孢桿菌GFJ-4菌株發(fā)酵上清液中提取出的脂肽粗提物對病原菌有較強(qiáng)的抑制效果［33］。雍彬等從華重樓塊莖中分離純化出的內(nèi)生枯草芽孢桿菌lun35能產(chǎn)生一種抗菌蛋白UD35，對玉米紋枯病菌有較強(qiáng)的抑菌活性［34］。戚家明等發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌BS-6基因組中存在7種與芽孢桿菌屬次生代謝產(chǎn)物相關(guān)的基因簇，且BS-6菌株對玉米紋枯病菌的抑菌率達(dá)68.79%［35］。

2.4 對玉米莖腐病的防效

芽孢桿菌能產(chǎn)生具有抗菌特性的幾丁質(zhì)酶，水解串珠鐮刀菌（F. moniliforme）的細(xì)胞壁，抑制其活性，能有效防治莖腐?。?6］。據(jù)報道，解淀粉芽孢桿菌JF-1能使菌絲體發(fā)生腫脹變形，通過拮抗作用顯著降低病原菌細(xì)胞內(nèi)ATP的含量，對真菌菌絲生長抑制率達(dá)83.95%［37］。解淀粉芽孢桿菌OR2-30菌株分泌的脂肽化合物導(dǎo)致禾谷鐮孢菌絲死亡，且抑制率高達(dá)73%［38］。

3 芽孢桿菌防治植物真菌病害的主要作用機(jī)制

研究已證明，芽孢桿菌能通過固氮、溶磷、解鉀、產(chǎn)生植物激素、形成生物膜和產(chǎn)生裂解酶等多種途徑直接或間接改善作物生長［39］。其中，芽孢桿菌防治植物真菌病害的重要生防機(jī)制可分為競爭、分泌抗菌物質(zhì)和誘導(dǎo)植株系統(tǒng)抗性［40］。

3.1 競爭作用

病原真菌的入侵會導(dǎo)致植物病害的發(fā)生，病原菌利用植物體中的養(yǎng)分，快速繁殖而占據(jù)生存空間，從而引發(fā)病害［41］。由于資源（空間和養(yǎng)分）有限，同一環(huán)境中的微生物之間存在空間位點和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭［6］。芽孢桿菌通過與病原菌競爭定殖空間和養(yǎng)分，并與宿主植物相互作用，以此有效抵抗病原菌侵染［41-42］。起初芽孢桿菌與病原菌可能處于類似的生態(tài)位，但由于芽孢桿菌在生長速度、營養(yǎng)要求等方面的生理優(yōu)勢，使其能快速爭奪有限的生存空間和營養(yǎng)物質(zhì)，使病原菌失去空間競爭優(yōu)勢，以達(dá)到防治植物病害的目的［43］。Bacon等從玉米植株中分離出串珠鐮孢菌和枯草芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)它們生態(tài)位相同，但芽孢桿菌因能在玉米體內(nèi)迅速定殖并繁殖，由此減少了串珠鐮孢菌及其毒素的產(chǎn)生和積累［44］。

芽孢桿菌抵御病原菌入侵的空間位點競爭具體表現(xiàn)在占據(jù)植物體內(nèi)、葉際、根際或土壤中的生態(tài)位［45］。因植物的礦質(zhì)營養(yǎng)主要從根系吸收，所以芽孢桿菌對營養(yǎng)成分競爭的研究集中在植物根際，發(fā)現(xiàn)其定殖在植物根部后，與病原菌爭奪氨基酸、無機(jī)鹽、氮、磷、鐵等營養(yǎng)物質(zhì)［41］。迄今為止，最廣泛使用基因標(biāo)記nifH對土壤固氮菌的固氮能力進(jìn)行分析［46］。有研究分析了19種不同芽孢桿菌菌株的固氮能力，其中16種菌株表現(xiàn)出nifH基因陽性，證實了多數(shù)芽孢桿菌的固氮能力［46］。土壤中的大部分磷不能被植物直接吸收，而土壤中的多種微生物具備將不可用形式的磷轉(zhuǎn)化有效磷的能力，芽孢桿菌就是其中一種［47］。細(xì)菌產(chǎn)生的鐵載體能幫助植物獲取鐵并抑制根際病原菌的生長［48］。目前研究表明，能產(chǎn)生鐵載體的芽孢桿菌可作為生物防治劑，可能是因為根際的芽孢桿菌比不能產(chǎn)生鐵螯合物的病原菌更具有競爭力?？傊?，芽孢桿菌對植物真菌病害的防效與其定殖能力息息相關(guān)，其中細(xì)菌的有效定殖與生物膜相關(guān)結(jié)構(gòu)的形成能力也存在一定的關(guān)聯(lián)［49］。芽孢桿菌接種到玉米葉際上會形成聚集體并產(chǎn)生某些信號化合物，這些物質(zhì)能幫助生防菌附著在玉米葉表面形成生物膜，通過阻止病原菌定殖來抑制玉米葉片中常見的病原菌［49］。因此，生物膜的形成不僅賦予了植株更高的抗生素耐藥性，還通過競爭性根際或葉際定殖來防治植物病害［50］。

芽孢桿菌在玉米根際、葉際定殖，但不同部位的定殖能力不同，且其定殖能力與環(huán)境因子相關(guān)。芽孢桿菌的根際定殖與土壤環(huán)境（pH值、有機(jī)質(zhì)含量等）有關(guān)［51］，但其在玉米葉際定殖能力與環(huán)境溫度和濕度等因素的相關(guān)性還有待進(jìn)一步研究。芽孢桿菌定殖后還與植物誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性（ISR）之間存在一定關(guān)聯(lián)。有文獻(xiàn)表明，解淀粉芽孢桿菌S499菌株在減少澆水的15～35 ℃的環(huán)境中能觸發(fā)番茄和豆類植株ISR［52］。因為芽孢桿菌在根際定殖后會釋放表面活性蛋白，溫度降低時，表面活性蛋白產(chǎn)量顯著增加，觸發(fā)植株系統(tǒng)抗性［52］。且表面活性蛋白激活單子葉植物ISR機(jī)制的有效性高于雙子葉植物［53］。因此，表面活性蛋白不僅能作為抗菌物質(zhì)發(fā)揮作用，還與細(xì)菌定殖誘導(dǎo)植物抗性相關(guān)，只有持續(xù)且有效地定殖才能激活植株ISR。

3.2 誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性

誘導(dǎo)植物防御機(jī)制是進(jìn)行生物防治的重要途徑之一，該機(jī)制通常與ISR的活化有關(guān)，可由有益菌刺激［54］。在植物根部接種非致病性根際細(xì)菌或有益菌，會增強(qiáng)植株對某些病原菌的抗性，這種現(xiàn)象被稱為誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性。ISR可在病原菌攻擊宿主之前或之后激活相應(yīng)的細(xì)胞防御反應(yīng)。ISR的激活會增強(qiáng)防御基因的表達(dá)，從而增加相關(guān)防御蛋白和次級代謝物的產(chǎn)生和積累［55］。ISR防御機(jī)制的激活依賴植物中的茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信號傳導(dǎo)途徑［55］。另外，植物還存在一種系統(tǒng)獲得抗性（SAR）機(jī)制。ISR與SAR在表型上相似，即2種類型的誘導(dǎo)抗性均使未被感染的植株部分對病原菌防御作用增強(qiáng)，但與ISR不同的是，SAR是由病原菌誘導(dǎo)產(chǎn)生且依賴水楊酸（SA）信號通路［56］。

植物內(nèi)的大量防御酶與植物ISR相關(guān)，如苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和多酚氧化酶（PPO）等。ISR能使宿主體內(nèi)的防御酶活性增強(qiáng)并產(chǎn)生協(xié)同作用，從而增強(qiáng)植物抗性［57］。Rahman等推測，B. velezensis FZB42通過介導(dǎo)多年生黑麥草中過氧化氫含量增加、過氧化物酶活性升高以及胼胝質(zhì)沉積來誘導(dǎo)植株ISR［58］。據(jù)報道，枯草芽孢桿菌DZSY21處理玉米葉片后，能誘導(dǎo)玉米葉片中的苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶和過氧化物酶3種防御酶活性的變化，從而更有效地誘導(dǎo)玉米對小斑病的抗性，這與芽孢桿菌誘導(dǎo)植物抗病相關(guān)酶活的機(jī)制［57］一致。

芽孢桿菌不僅產(chǎn)生環(huán)脂肽和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）（如2，3-丁二醇）等誘導(dǎo)物來激活I(lǐng)SR［59］，一些芽孢桿菌還能通過介導(dǎo)不同的信號通路觸發(fā)ISR以間接增強(qiáng)植株抗性［60］。例如，Ryu等解淀粉芽孢桿菌IN937和枯草芽孢桿菌IN937均能在黃瓜中激活SA和JA途徑誘導(dǎo)植株ISR［61］。孫黃兵等研究表明，枯草芽孢桿菌DZSY21引入玉米葉片后，能誘導(dǎo)玉米的JA和SA信號通路，激活相關(guān)基因LOX、PFF1.2和PR1的表達(dá)［57］。此外，在植物與有益菌的相互作用中，植物miRNA發(fā)揮重要作用。許多miRNA已被證實在誘導(dǎo)植物SAR中發(fā)揮作用，如Ath-miRNA393［62］。雖然SAR與ISR都能誘導(dǎo)植物抗性，但其誘導(dǎo)因子和信號通路不同，所以參與SAR和ISR的miRNA可能不同。目前研究報道了PGPRs能從miRNA水平上激活植物ISR，如解淀粉芽孢桿菌FZB42通過激活依賴JA的信號通路抑制擬南芥中miR846的表達(dá)來誘導(dǎo)ISR［63］。據(jù)報道，非保守miRNA如miR846可調(diào)控芽孢桿菌誘導(dǎo)的ISR，但僅對部分植物有用［63］。對于芽孢桿菌誘導(dǎo)植物ISR過程中可能存在其他保守miRNA發(fā)揮作用。

3.3 分泌抗菌物質(zhì)

芽孢桿菌在生長代謝過程中能產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)，合成的抗菌物質(zhì)主要分為2類，一類是非核糖體途徑合成的抗生素，多數(shù)為環(huán)形脂肽，少數(shù)是氨基糖苷；另一類是核糖體合成的肽類物質(zhì)，如細(xì)菌素、幾丁質(zhì)酶、蛋白酶等抗菌物質(zhì)，對病原菌有明顯的抑制作用［64-65］。

芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類化合物對病原菌有較好的拮抗效果［66］。根據(jù)芽孢桿菌的全基因組結(jié)果顯示，次級代謝物的合成基因一般占5%～8%，能合成20多種生物活性物質(zhì)［67］，其中脂肽類物質(zhì)的抗菌活性是研究的重點之一。關(guān)于芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類化合物中研究較多的主要有3個家族，分別是伊枯草菌素（iturin）、表面活性素（surfactin）和豐原素（fengycin）［68］，三者均含有環(huán)脂肽結(jié)構(gòu)以及1個碳鏈長度不同的β-羥基脂肪酸鏈（圖1）［69］。通常情況下，脂肪酸鏈的長度會影響脂肽物質(zhì)的殺菌活性，脂肪酸鏈碳原子數(shù)量較多（14或16）的脂肽抗真菌活性更強(qiáng)［70］。這類化合物抗菌活性較強(qiáng)，主要作用于病原菌的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜［71］。伊枯草菌素抑制病原真菌的主要作用機(jī)制是通過與膽固醇結(jié)合形成化合物，形成小孔洞來破壞細(xì)胞膜的表面結(jié)構(gòu)［72］。表面活性素抑菌機(jī)制類似于伊枯草菌素，主要是通過破壞細(xì)胞膜的完整性來達(dá)到抗菌目的，此外，表面活性素還有抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)活性［73］。豐原素與真菌細(xì)胞膜中的甾醇和磷脂分子相互作用，改變真菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，具有良好的抑真菌活性，尤其是對絲狀真菌的抑菌效果顯著［74］。Liu等發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌能產(chǎn)生C16-豐原素A，它能破壞病原菌細(xì)胞膜并與DNA結(jié)合，具有抗禾谷鐮孢菌的活性［75］。解淀粉芽孢桿菌不僅能釋放伊枯草菌素和豐原素，還能通過表面活性素的感知來增強(qiáng)植物的防御能力，這對防治玉米植株真菌病害有重要意義［76-77］。這3類脂肽化合物是芽孢桿菌菌體停止生長后由非核糖體肽鏈合成酶（non-ribosomal peptide synthetase，NRPS）合成的次級代謝產(chǎn)物［69］，其編碼基因各不相同（表2）。此外，有研究表明，位于srfA操縱子下游的sfp基因是參與表面活性素合成的另一調(diào)控元件，sfp基因能更直接調(diào)節(jié)表面活性素的合成［78］?？偟膩碚f，伊枯草菌素和豐原素抗真菌活性強(qiáng)，而表面活性素的抗菌活性更廣泛。值得注意的是，目前脂肽類抗菌物質(zhì)的生產(chǎn)主要依賴天然菌株或工程菌株，其產(chǎn)量較低，應(yīng)用成本較高。

芽孢桿菌菌株中存在參與碳水化合物和植物細(xì)胞壁降解的其他基因［79］，能控制合成多種抗菌蛋白。水解酶是其中較為重要的一類，如幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、脂肪酶和β-葡聚糖酶等［80］。水解酶通過破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性來抑制病原真菌生長［81］，如β-1，3葡聚糖酶能降解病原真菌細(xì)胞壁［82］。幾丁質(zhì)酶是催化甲殼素降解的糖基水解酶，可通過水解細(xì)胞壁中的幾丁質(zhì)來抑制病原菌生長［36］。朱華珺等發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌JN005能分泌蛋白酶和纖維素酶等多種酶，其胞外抗菌物質(zhì)能直接抑制稻瘟病菌的菌絲生長和孢子萌發(fā)［83］。

芽孢桿菌還能產(chǎn)生多種揮發(fā)性有機(jī)物，主要包括酯類、醇類、醛類、酸類和烯烴類等化合物［84］。這些揮發(fā)性有機(jī)物可以直接保護(hù)植物免受病原菌侵害，也能間接誘導(dǎo)植物抗性［85］。吡嗪、正壬醛、2-十一酮和苯并噻唑和二甲基二硫等化合物已被證實具有較好生防活性［86］。VOCs通過觸發(fā)真菌菌絲細(xì)胞中ROS的積累，干擾病原真菌菌絲體生長［85］，抑制孢子萌發(fā)［87］。據(jù)報道，從玉米種子中分離出的多種內(nèi)生芽孢桿菌菌株均能產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物來抑制真菌菌絲體生長［85］。貝萊斯芽孢桿菌ZSY-1產(chǎn)生的VOCs對灰葡萄孢和尖孢鐮刀菌具有顯著的抑菌活性，能有效控制番茄灰霉病等真菌病害［87］。

在玉米真菌病害的防治過程中，芽孢桿菌通過產(chǎn)生1種或多種抗菌物質(zhì)單獨或協(xié)同作用于病原真菌，破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，細(xì)胞滲透壓失衡導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出，從而誘導(dǎo)病原真菌死亡。

4 展望

因芽孢桿菌在真菌病害防治中的優(yōu)點日益突出，其在谷物、豆類等糧食作物，藥材和花卉等植物病害防治中應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬。但當(dāng)前對玉米真菌病害的防治研究中，生防菌的聯(lián)防機(jī)制還有待進(jìn)一步探索。因此，今后的研究可集中于探究多種菌劑聯(lián)合施用是否會產(chǎn)生新的抗菌物質(zhì)或多種成分的增益效應(yīng)，更加有利于生防菌在植株中的定殖，并有助于與病原菌之間競爭環(huán)境中有限的資源。

其次，芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類化合物和裂解酶等物質(zhì)能破壞病原真菌結(jié)構(gòu)，抑制菌絲生長，有顯著的抑菌活性。但芽孢桿菌的單一抗菌成分收率低，限制了其生防效應(yīng)的發(fā)揮，導(dǎo)致生防成本增加，難以將其大量運用在農(nóng)業(yè)、食品等行業(yè)。因此，未來的研究可以集中對芽孢桿菌天然菌株進(jìn)行遺傳改造，結(jié)合各組學(xué)研究結(jié)果，運用基因編輯技術(shù)對抗菌相關(guān)基因進(jìn)行安全改造，如對3種非核糖體脂肽合成酶的啟動子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，從而提高抗菌物質(zhì)產(chǎn)率并有效應(yīng)用于農(nóng)業(yè)植物病害防治的生產(chǎn)實踐。

此外，雖然在芽孢桿菌引發(fā)ISR過程中miRNA的作用在擬南芥中已被證實，但在玉米真菌病害的防治中，miRNA能否在芽孢桿菌定殖于玉米根部觸發(fā)植株ISR的過程中發(fā)揮作用還有待進(jìn)一步證明。因此，未來的研究可以結(jié)合高通量測序來分析芽孢桿菌接種到玉米后，一些轉(zhuǎn)錄因子是否會影響ISR相關(guān)基因的表達(dá)，若玉米中的某種或某些miRNA的表達(dá)受到抑制，則表明其在誘導(dǎo)玉米ISR中發(fā)揮作用。

總之，芽孢桿菌能通過多種途徑抵御玉米真菌病害，但除了通過應(yīng)用生防菌來防御真菌病害以外，還可以從提高玉米植株本身對病原真菌的抗性并結(jié)合外界生防菌的應(yīng)用對玉米真菌病害進(jìn)行綜合防治，以期達(dá)到更好的防治效果。

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