蔬菜根結線蟲生防菌淡紫紫孢菌研究進展

楊 凡，姜華艷，蔡毓新，唐艷領，馬 凱，史宣杰，常高正，劉景堂

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所 鄭州 450002；2.河南省慶發(fā)種業(yè)有限公司 鄭州 450002；3.河南省種業(yè)發(fā)展中心 鄭州 450046）

自Berkeley[1]首次報道根結線蟲以來，根結線蟲已是全球性難以控制和防治的土傳病害，可以感染3000 多種植物，包括蔬菜、豆類、谷物、雜草、灌木和果樹以及草本和木質(zhì)觀賞植物等，其中侵染瓜類、茄果類、十字花科類等作物最為嚴重，當無寄主存在時，可在土壤中存活1 年以上[2]。世界范圍內(nèi)大約有14%的植物損傷都是由線蟲造成的[3-4]。相關數(shù)據(jù)顯示，植物根結線蟲一般造成經(jīng)濟作物減產(chǎn)22%～55%，嚴重時甚至導致絕收，世界上每年因根結線蟲病造成經(jīng)濟作物損失高達1800 億美元[5]。經(jīng)調(diào)查，我國蔬菜根結線蟲以南方根結線蟲和爪哇根結線蟲為主，造成黃瓜[6]、辣椒[7-8]、番茄[9]等經(jīng)濟作物損失尤其嚴重，常年發(fā)病率一般為11%～35%，嚴重時可達75%，甚至絕收。20 世紀50 年代最早在山東和河南發(fā)現(xiàn)根結線蟲，半個世紀以來，全國各地均有根結線蟲發(fā)生，且危害日趨加重，尤其是黃淮海地區(qū)常年種植的設施及保護地根結線蟲極為泛濫[5，10-11]。根結線蟲在作物根部形成根結，破壞作物根系對水分、礦物質(zhì)及養(yǎng)分的吸收，導致作物生長受阻，加劇植株減產(chǎn)或死亡[12]。此外，土壤中病原微生物易通過作物根部傷口侵入，形成復合侵染，協(xié)同加重根結線蟲病發(fā)生，造成更大損失[13]。相關研究表明，根結線蟲會加重枯萎病、蔓枯病及冠癭病的發(fā)生[14]。當前對根結線蟲病防治最經(jīng)濟簡單和有效的方法依然是化學藥劑防治，但在線蟲防治過程中易出現(xiàn)農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染、線蟲產(chǎn)生抗性、土壤中微生物種群數(shù)量失衡、人畜共存受到威脅等問題[6，13，15]。因此，如何安全、高效、環(huán)境友好地防治根結線蟲病的發(fā)生已成為設施蔬菜高效生產(chǎn)急需攻克的重大卡脖子難題。

1 淡紫紫孢菌防控蔬菜根結線蟲作用機制

近年來環(huán)保、高效、對非靶標生物低毒的殺線微生物被廣泛研究[16-17]。淡紫紫孢菌（Purpureocillium lilacinum）2011 年前又名淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus），Jennifer 等[18]通過擴增其ITS、18S rDNA和TEF 3 個序列，將其劃分為糞殼菌綱（Sordariomycetes），肉座菌目（Hypocreales），蛇形蟲草科（Ophiocordycipitaceae），紫孢霉屬（Purpureocillium）。淡紫紫孢菌作為多種植物根系內(nèi)生習居菌，可以寄生及毒殺根結線蟲、異皮線蟲、劍線蟲、金色線蟲、穿孔線蟲、螺旋線蟲、珍珠線蟲、腎形線蟲和孢囊線蟲等多種植物線蟲，還能抑制多種植物病原真菌及植物病原細菌和昆蟲病原體等，克服了傳統(tǒng)化學藥劑帶來的諸多弊端，具有安全無污染性、流行觸殺性、環(huán)境友好等特點，是極具推廣潛力的生防菌[19-22]。袁夢蕾等[23]通過在黃瓜育苗基質(zhì)中添加淡紫紫孢菌微菌核，大田移栽30 d 后，黃瓜根結線蟲防效達80%。楊凡等[24]前期研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌pt 361菌株對黃瓜根結線蟲卵寄生率達72.61%，菌株混合發(fā)酵液對黃瓜根結線蟲幼蟲致死率達95.20%。還有研究表明，淡紫紫孢菌和粉紅螺旋聚孢霉菌株聯(lián)合使用，溫室黃瓜根結線蟲防效顯著高于單一菌株使用效果[25]。

迄今為止，關于淡紫紫孢菌防控根結線蟲作用機制研究鮮有報道[26]。在查閱、參考已有淡紫紫孢菌研究文獻的基礎上，結合筆者前期對淡紫紫孢菌菌株Pl36-1及突變菌株分析研究，認為淡紫紫孢菌主要通過菌絲寄生、胞外酶降解及產(chǎn)生毒素毒殺等3 種方式作用于根結線蟲卵或幼蟲。

1.1 菌絲寄生

淡紫紫孢菌主要通過菌絲侵入并寄生植物根結線蟲卵和幼蟲。Jatala[27]首次報道并證明了這一現(xiàn)象。Dackman 等[28]從植物根部南方根結線蟲卵囊和幼蟲中分離得到了多株淡紫紫孢菌菌株，通過盆栽復接試驗發(fā)現(xiàn)這些菌株均能再次寄生或侵染根結線蟲卵囊和2 齡幼蟲。高學彪等[29]利用淡紫紫孢菌侵染南方根結線蟲卵，寄生率為92.60%。Holland 等[30]研究表明，淡紫紫孢菌通過菌絲膨大形成吸附胞和侵入釘侵入爪哇根結線蟲卵囊、卵、幼蟲和雌蟲成蟲，并在體內(nèi)繁殖生長。楊凡等[24]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌菌絲接觸植物根結線蟲卵囊、卵和幼蟲等表面產(chǎn)生特殊結構（吸附胞），從而吸附在根結線蟲卵囊、卵殼表面和幼蟲表皮，其次接觸菌絲吸附胞末端凸出，生長形成侵入釘，通過機械壓力直接穿刺侵入卵囊、卵殼或幼蟲表皮后繼續(xù)生長向四周擴展。劉國坤等[31]采用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，隨著淡紫擬青霉接種時間延長，根結線蟲卵殼內(nèi)菌絲增多。接種5 d 后，卵殼表面菌絲呈網(wǎng)狀密集生長，卵出現(xiàn)畸形縊縮，接種7 d 后，根結線蟲未成熟的卵（胚胎發(fā)育期）比成熟的卵更易被淡紫紫孢菌侵染，其胚胎發(fā)育期卵寄生率為98.20%，成熟卵寄生率為88.63%，原因還不清楚。Khan 等[32]在多種線蟲研究中也證明了淡紫紫孢菌菌絲形成侵入結構直接穿透線蟲體壁或卵殼，從而侵染寄生根結線蟲卵和幼蟲。在相關功能基因挖掘方面，謝家廉[33]發(fā)現(xiàn)預測了淡紫紫孢菌中有357 個基因與菌絲附著胞形成有關，并且在侵染過程中起主要作用。后期隨著分子生物學及新技術發(fā)展，將會逐步揭開淡紫紫孢菌菌絲侵染線蟲卵和幼蟲的作用機制。

1.2 胞外酶降解

淡紫紫孢菌除了菌絲寄生根結線蟲卵或幼蟲外，還會分泌甘露聚糖酶、絲氨酸蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、β-葡聚糖苷酶、脂質(zhì)降解酶等胞外酶，降解根結線蟲卵殼或線蟲表皮核黃素、幾丁質(zhì)層、脂質(zhì)層及相關蛋白，幫助菌絲穿透卵殼或幼蟲體壁，進而影響根結線蟲卵孵化或幼蟲生長發(fā)育。張雯等[34]、肖炎農(nóng)等[35]、張春龍等[36]研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌發(fā)酵液產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶，可以降解線蟲體壁和卵殼，對根結線蟲幼蟲有一定的抑制和致死作用。Bonants等[37]研究表明，絲氨酸蛋白酶有助于淡紫紫孢菌穿透線蟲卵或幼蟲體壁，并有研究者[38]將編碼絲氨酸蛋白酶基因Ver112轉(zhuǎn)入淡紫紫孢菌中，殺線蟲活性顯著增強。Yang 等[39]研究表明，淡紫紫孢菌產(chǎn)生磷脂酶D 可以降解線蟲卵殼和幼蟲表皮，同時發(fā)現(xiàn)線蟲卵壁或幼蟲表皮可以誘導pld基因表達。Khan等[32]通過透射電鏡觀察表明，幾丁質(zhì)酶可水解線蟲卵細胞卵黃層，幾丁質(zhì)層出現(xiàn)大空泡，從而暴露脂質(zhì)層；絲氨酸酶則與脂質(zhì)層等發(fā)生反應，使脂質(zhì)層徹底消失，幾丁質(zhì)層大量水解，最終導致卵細胞死亡。趙培靜等[40]采用Folin-酚法和DNS 法研究了淡紫紫孢菌發(fā)酵液中幾丁質(zhì)酶和蛋白質(zhì)酶活力，發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶產(chǎn)酶達到頂峰時間比蛋白質(zhì)酶早，同樣幾丁質(zhì)酶活性比蛋白酶要高，原因與培養(yǎng)基中添加殼聚糖和蛋白胨的量有關。還有報道指出，淡紫紫孢菌產(chǎn)生新型葡糖苷酶（α-glucosidase）、乙酰膽堿酯酶等酶類水解糖類和脂類，從而降解線蟲體壁和卵[20，41-43]，致死線蟲和抑制卵孵化，其作用機制有待深入研究。

1.3 毒素毒殺

淡紫紫孢菌還可分泌產(chǎn)生一些相關毒性次級代謝產(chǎn)物或毒素麻痹毒殺線蟲。有學者從淡紫紫孢菌發(fā)酵液中分離出了可以直接影響線蟲卵、幼蟲和雌蟲生長發(fā)育的代謝產(chǎn)物醋酸，濃度為0.044 mol?L-1時，顯著抑制線蟲活性[44]。白灰制菌素（Leucinostatin）作為線蟲活性指示劑，是一類九環(huán)脂肽類活性物質(zhì)，由白灰制菌素A、B、C、D、F、H、S 和K 等組分組成[19-20，45]。楊凡等[24]通過對淡紫紫孢菌pt361發(fā)酵液檢測分析認為根結線蟲幼蟲致死率和白灰制菌素的產(chǎn)生有關。Yang 等[46]首次闡明了Zn（II）2Cys6 轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白rolP在侵染線蟲早期上調(diào)表達，具有促進白灰制菌素A 和抑制白灰制菌素B合成的作用，并報道了白灰制菌素A 對幼蟲具有強烈致死作用，對卵寄生影響不顯著。崔香等[47]從淡紫紫孢菌發(fā)酵液中分離了7 種腦苷脂類活性物質(zhì)，具有抗植物寄生線蟲、抗腫瘤及肝細胞損傷等作用，同時還能誘導孢子或子實體形成、細胞分化等。還有研究表明，從淡紫紫孢菌中分離的白僵菌素、麥角甾醇、D-甘露糖醇等通過細胞毒性、免疫抑制、細胞凋亡等作用于植物線蟲幼蟲[48]。

淡紫紫孢菌主要通過菌絲機械壓力、胞外酶降解及毒素或代謝產(chǎn)物麻痹毒殺等一種或多種方式協(xié)同作用于植物寄生線蟲卵或幼蟲。還有學者認為淡紫紫孢菌受周圍根際環(huán)境因子變化或線蟲效應子等識別信號刺激，導致淡紫紫孢菌等有益菌群在根際大量定殖和代謝產(chǎn)物增多，導致線蟲卵及幼蟲被寄生或殺死[49]。下一步筆者將結合高通量測序、基因組學等現(xiàn)代分子生物學技術揭示淡紫紫孢菌防病關鍵因子，攻克淡紫紫孢菌寄生植物根結線蟲卵和幼蟲技術卡點等難點，為進一步闡明其作用機制奠定基礎。

2 淡紫紫孢菌定殖

淡紫紫孢菌能否大量在靶標植物根部定殖、生長及其能否驅(qū)動或抑制植株根際土壤微生物群關系到田間防效的穩(wěn)定、持久。淡紫紫孢菌被證明在白木香[50]、大豆[51]、黃瓜[23]等作物根內(nèi)、根表皮及皮層細胞內(nèi)部均可定殖。成儒萍等[52]研究表明，淡紫紫孢菌PL221在施入作物根際20 d 后，菌株孢子數(shù)量顯著高于施入土壤的初始數(shù)量106個?g-1；但隨著時間延長，孢子數(shù)量逐漸降低。潘江禹等[53]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌和固體發(fā)酵物拌土混施大田較菌劑單獨直接施入大田更有利于淡紫紫孢菌孢子在根際周圍存活。楊凡等[24]在淡紫紫孢菌定殖土壤研究中發(fā)現(xiàn)淡紫紫孢菌固體發(fā)酵物在土壤中存活60 d 后，孢子含量仍在106個?g-1以上。也有研究報道淡紫紫孢菌和蝦殼粉、牛糞、雞糞或農(nóng)用糞肥一起施用可促進淡紫紫孢菌生長和產(chǎn)孢，提高淡紫紫孢菌根際定殖能力，使其長期保持種群優(yōu)勢[54-55]。前人研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌施入土壤的濃度過低，易受其他微生物抑制或拮抗，無法抵達植物根部定殖和存活，不能在根際形成優(yōu)勢菌群，起不到防病促生和抑制有害微生物的作用[51，54]。此外，菌株對農(nóng)藥耐藥性也是菌株能否田間大量定殖的主要原因，Yang 等[56]通過紫外線誘變獲得耐多菌靈50、100 μg?mL-1的淡紫紫孢菌突變菌株，大田定殖及根結線蟲防效試驗結果穩(wěn)定，且闡明了β-tubulin 基因位點改變與菌株耐多菌靈的關系。淡紫紫孢菌在土壤中雖分布廣泛，但不同寄主品種、栽培措施、操作制度等導致土壤中環(huán)境多變，淡紫紫孢菌田間定殖效果不穩(wěn)定，因此需深入研究以揭示影響淡紫紫孢菌定殖的主要因子，篩選馴化適宜田間大量定殖生長的生防菌株。

3 淡紫紫孢菌發(fā)酵

淡紫紫孢菌廣泛運用的前提必須是低成本、高效益規(guī)模化生產(chǎn)。當前該菌國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵以固體發(fā)酵和液體發(fā)酵2 種模式為主。固體發(fā)酵與液體發(fā)酵相比，具有設備簡單、生產(chǎn)成本低、孢子繁殖能力強、耐貯藏、易運輸、保質(zhì)期長及產(chǎn)物加工方便等優(yōu)點。

3.1 固體發(fā)酵原材料對孢子產(chǎn)量的影響

產(chǎn)孢量是衡量淡紫紫孢菌作為生防菌的重要生物學指標。淡紫紫孢菌固體發(fā)酵對營養(yǎng)物質(zhì)要求不高，原材料組成以農(nóng)副產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)固體廢棄物如米糠、山土、酒渣、園林樹葉、麩皮、玉米粉、玉米秸稈等為主[57-59]。國外許多學者用濾泥、甘蔗渣、脫脂大豆餅、咖啡殼等為原材料固體發(fā)酵淡紫紫孢菌，孢子含量在2.18×108～1.53×1010個?g-1[60-61]。國內(nèi)潘滄桑等[58]使用啤酒廠廢液及廢渣培養(yǎng)淡紫紫孢菌，其孢子含量為3.40×106個?g-1；黃永兵等[59]以玉米秸稈、玉米粉和米糠為原料，篩出淡紫紫孢菌Pl36-1菌株固體發(fā)酵最佳產(chǎn)孢配方（m玉米秸稈∶m米糠∶m玉米粉=6∶4∶15），產(chǎn)孢量達7.77×109個?g-1（干質(zhì)量）。汪軍等[62]則利用麩皮、甘蔗渣、玉米粉、殼聚糖等進行淡紫紫孢菌固體發(fā)酵，產(chǎn)孢量達8.22×1010個?g-1。還有研究表明菌草、麩皮混合物疏松、通氣、比表面積大，適宜淡紫紫孢菌大量產(chǎn)孢[63]。當前對淡紫紫孢菌固體發(fā)酵原材料選擇還處于摸索或試驗階段，下步將加大對固體發(fā)酵原材料特性和配方的探索。

3.2 影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵的其它因素

淡紫紫孢菌雖已大規(guī)模培養(yǎng)或生產(chǎn)制成相應菌劑，但生產(chǎn)成本高、質(zhì)量和效果參差不齊、貨架期短等。筆者在此基礎上歸納總結了影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵主要因子，有以下幾個：（1）碳、氮源是淡紫紫孢菌生長所需主要營養(yǎng)成分，碳氮比過高、過低導致淡紫紫孢菌菌體的衰老與自溶或菌體生長過于旺盛、不產(chǎn)孢等，一般固體發(fā)酵碳氮比應控制在20∶1～30∶1[64]。（2）溫度是影響淡紫紫孢菌生長繁殖和產(chǎn)孢最重要因素之一。多項研究結果表明，淡紫紫孢菌適宜發(fā)酵溫度為20～30 ℃，在28 ℃時生長最好。溫度過高，該菌株菌絲生長過快，培養(yǎng)基內(nèi)部溫度迅速上升，超過菌株耐受溫度，不利于菌株生長和分生孢子大量產(chǎn)生；溫度過低則影響淡紫紫孢菌酶促反應速率，菌絲生長緩慢或不生長，延長生產(chǎn)發(fā)酵周期[65]。（3）發(fā)酵時間對淡紫紫孢菌產(chǎn)孢量有重要影響。研究表明，淡紫紫孢菌固體發(fā)酵周期普遍為8～10 d，孢子產(chǎn)量較高，時間過長，淡紫紫孢菌代謝能力降低，孢子產(chǎn)量開始下降，時間過短，該菌株還在進行營養(yǎng)生長，產(chǎn)孢量低下[57]。（4）接種量影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵質(zhì)量。接種量一般在106個?g-1?mL-1，接種量過小菌絲生長緩慢，滿足不了孢子萌發(fā)條件，發(fā)酵周期延長，顯著增加能耗及人工成本，且雜菌污染概率會增加，影響菌劑產(chǎn)品質(zhì)量[57]。（5）此外，固體發(fā)酵料水比、初始pH 值、無機鹽、固體菌劑干燥過程等對淡紫紫孢菌菌體生長、孢子萌發(fā)、產(chǎn)孢量、菌劑有效活菌數(shù)及使用效果均有一定影響[61-62，65]。下步需探明淡紫紫孢菌規(guī)?；腆w發(fā)酵試驗條件下相關參數(shù)及主要因子，以期為該菌今后大批量工業(yè)化培養(yǎng)提供技術支撐及理論數(shù)據(jù)基礎。

4 淡紫紫孢菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運用

4.1 防治害蟲

淡紫紫孢菌不僅寄生或致死植物根結線蟲，且對害蟲也有顯著防治效果。鄧嘉茹等[66]研究表明，淡紫紫孢菌12ID-1 接種埃及吹綿蚧7 d 后，埃及吹綿蚧死亡率達100%。謝欽銘等[67]發(fā)現(xiàn)，濃度為1×109個?L-1淡紫紫孢菌水劑防治荔枝椿象，成蟲死亡率達到92.41%。徐偉松等[68-69]用淡紫紫孢菌甲醇粗提物處理菜蚜和菜粉蝶時發(fā)現(xiàn)淡紫紫孢菌對菜蚜防治效果為92.24%，大田防治效果是1.3%魚藤氰乳油防治效果的500 倍，另對菜粉蝶3 齡幼蟲發(fā)育抑制率高達73.34%。Angelo 等[70]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過寄生可以降低鐮形扇頭蜱雌蟲營養(yǎng)指數(shù)，從而導致雌蜱蟲產(chǎn)卵率下降和卵發(fā)育不完全。還有前人研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌對人畜共患鉤蟲、狗和羊寄生的泡狀帶絳蟲及牛肉絳蟲等均有顯著寄生和致死效果[71-72]。除此之外，淡紫紫孢菌對切葉蟻、燈蛾、茶蠶、埃及伊蚊、蔗根土天牛、甘薯象鼻蟲、葉蟬、溫室粉虱等有顯著寄生和致死效果[20，73-76]。至于淡紫紫孢菌對害蟲寄生或致死作用機制報道較少，還有待深入研究。

4.2 抵御植物病原菌

淡紫紫孢菌能夠產(chǎn)生多種功能酶如果膠酶、細胞裂解酶、脂質(zhì)酶、葡聚糖酶、絲氨酸蛋白酶與幾丁質(zhì)酶等拮抗或寄生多種植物病原菌[19-20]。前人研究表明，淡紫紫孢菌及其代謝產(chǎn)物顯著抑制尖孢鐮刀菌菌絲生長、菌絲溢縮扭曲和分枝現(xiàn)象增多、孢子畸形及萌發(fā)率降低等[77]。史懷[78]提取了淡紫紫孢菌發(fā)酵液粗提物，經(jīng)鑒定為β-葡萄糖苷酶，闡明了該酶主要通過溶解尖孢鐮刀菌細胞壁及產(chǎn)生相關抗生素抑制尖孢鐮刀菌菌絲生長和孢子萌發(fā)，并指出了淡紫紫孢菌抑菌能力與該酶活性呈正比。李紹鋒等[79]從茶樹內(nèi)分離出的淡紫紫孢菌對10 種植物病原菌均有較強抑菌作用，但促進擬盤多毛孢生長。王明祖等[80]研究表明，淡紫紫孢菌通過抗生物質(zhì)顯著抑制和拮抗黃瓜炭疽病、玉米小斑病、小麥赤星病、油菜猝倒病、棉花枯萎病、大豆疫霉、水稻惡苗病等病原菌生長。Yang 等[81]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌Pl36-1突變菌株無菌濾液對油菜核盤菌具有較強的抑制作用，田間防效顯著且穩(wěn)定，其代謝產(chǎn)物經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)有白灰制菌素D 產(chǎn)生，并驗證了PGH31基因?qū)Π谆抑凭谼 產(chǎn)生有負調(diào)控作用。另有報道指出淡紫紫孢菌定殖作物根際通過物理屏障及代謝產(chǎn)物產(chǎn)生抑病區(qū)域，可以有效降低和抑制棉花枯萎病及病毒病等危害[82-83]。

4.3 調(diào)節(jié)植物生長

淡紫紫孢菌在促進植物種子萌發(fā)、調(diào)節(jié)植物生長、增加產(chǎn)量等方面也有一定作用。多項研究表明，淡紫紫孢菌在防治煙草根結線蟲病的同時，可促進不同時期煙葉生長，改善煙株綜合農(nóng)藝性狀并提高產(chǎn)品質(zhì)量，其中上等煙比例增加16.25%，每667 m2產(chǎn)值增加了589.34 元[84]。虢雅潔等[85]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過誘導并提高百合種球中的氧化還原等保護酶活性及病程相關蛋白，減少和抑制尖孢鐮刀病原菌對百合的毒害作用，從而促進健康生長。還有研究指出淡紫紫孢菌解磷、解鉀，分泌植物生長素類似物，可促進番茄等作物幼苗生長，增強耐逆抗病性[86]。劉杏忠等[87]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌可產(chǎn)生類似NAA 物質(zhì)，對黃瓜子葉和小麥胚芽鞘等生長有促進作用。此外，許多報道發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌能分泌具有刺激作物種子萌發(fā)和生長的12、14、28、36 kDa 等蛋白組分，預測這些組分可能與類植物生長素功能蛋白有關[88-90]，但其結構和功能有待進一步挖掘和驗證。

4.4 降解有機磷農(nóng)藥

淡紫紫孢菌可通過表面絡合作用、螯合作用、氧化還原等與重金屬離子結合改變金屬存在形態(tài)及其生物有效性。李芳等[91]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過菌體分泌有機磷降解酶或者菌體本身吸附作用等降解辛硫磷。葉和松[92]試驗表明，淡紫紫孢菌菌株發(fā)酵液可以有效降解鉛、錫等重金屬，明顯提高有效態(tài)重金屬鉛和錫濃度，顯著提高植物根部相對電導率。Sharma 等[43]報道，淡紫紫孢菌可將廢液中六價鉻還原成三價鉻從而達到凈化廢水功效。另有研究報道，淡紫紫孢菌對生物可降解塑料具有顯著降解作用，同時使可疑致癌物聯(lián)苯類化合物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)[47，83]。因此淡紫紫孢菌不僅作為生防菌防治病蟲害，且可作為去污環(huán)保菌凈化環(huán)境。

5 討論與展望

隨著集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤衰退、肥效低、農(nóng)藥殘留和環(huán)境惡化等已成為嚴重威脅土壤和人類健康的卡點和難點。近年來，在“兩減”政策推動下，土壤微生物資源大力挖掘和運用，是提高土壤肥力、促進植物和農(nóng)產(chǎn)品健康、人類健康及生存的星球健康重要保障。淡紫紫孢菌分泌果膠酶、纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、絲氨酸蛋白酶、乙酸、酚酸和倍半萜、白灰制菌素、擬青霉酰胺等多種次級代謝產(chǎn)物，具有殺蟲、抑菌、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、降解重金屬及農(nóng)藥殘留等功能，是目前極具推廣潛力的線蟲及其他病蟲害的生防菌和功能菌[19，93]。淡紫紫孢菌對線蟲卵和幼蟲有強寄生和致死作用，但因種植品種局限、菌株特異性、土壤抑制、環(huán)境因子限制等很難像化學農(nóng)藥那樣進行商品化生產(chǎn)，在推廣和田間防效方面還有諸多問題需要解決。隨著各種學科交互發(fā)展和生物工程技術不斷革新，一些新科學技術和操作手段將越來越多用于分析揭示該菌株功能基因、防病作用機制，以及優(yōu)化改良菌株，提高菌株定殖、生長發(fā)育和生防能力，為淡紫紫孢菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推廣奠定基礎。

5.1 淡紫紫孢菌分子機制研究

新一代測序和分子生物學技術等新型研究手段出現(xiàn)，為更深入闡明淡紫紫孢菌作用機制和功能提供了新思路。Prasad 等[94]首次公布了淡紫紫孢菌印度株全基因組序列，基因組大小為40.02 Mb，并預測了30 個次級代謝產(chǎn)物合成基因和13 266 個編碼蛋白質(zhì)基因。謝家廉[33]發(fā)現(xiàn)與淡紫紫孢菌印度株相比，淡紫紫孢菌Pl36-1重復序列誘導點突變機制較弱，同時鑒定了357 個基因與附著胞形成有關。劉娟等[95]采用免疫沉淀聯(lián)合質(zhì)譜技術從淡紫紫孢菌中鑒定到482 個受淡紫紫孢菌PICYP6 特異捕獲蛋白。楊凡[19]通過對359 株淡紫紫孢菌T-DNA 插入突變體表型及致病力變化研究，闡明了不同基因與淡紫紫孢菌寄生線蟲卵和殺死線蟲的關系。Wang等[96]首次闡明了由10 個C-A-PCP 模塊組成的非核糖體合成酶Lcs A 為leucinostatin 核心合成基因。至今只有3 個淡紫紫孢菌全基因組序列公布，下步將借助組學手段，從生理生化、分子、蛋白質(zhì)組和代謝組學等水平上解析淡紫紫孢菌防病或誘導植物抗病機制、優(yōu)化改造“智能菌株”，實現(xiàn)原有菌株無法實現(xiàn)的復雜功能。

5.2 淡紫紫孢菌次級代謝產(chǎn)物

真菌次級代謝產(chǎn)物作為新藥重要來源已被廣泛運用到很多領域中。迄今為止淡紫紫孢菌次級代謝產(chǎn)物研究僅限于Leucinostatins、Acremoxanthone和Paecilomide3 種，且合成途徑及調(diào)控機制仍不明確，原因在于淡紫紫孢菌在不同培養(yǎng)條件下導致次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的種類或數(shù)量不同。因此下步將重點放在改變培養(yǎng)條件提高次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)量、提高化學物質(zhì)分離檢測效率與精度等方面，從而利于次級代謝產(chǎn)物分離與結構功能鑒定。通過基因敲除、過表達等現(xiàn)代分子生物學手段敲除、缺失、誘導或激活沉默基因或基因簇，進一步明確次級代謝產(chǎn)物合成與調(diào)控機制。

5.3 淡紫紫孢菌核心微生物組

目前，對根結線蟲等土傳病蟲害生物防治研究主要集中在生防菌、病原菌和植物三者互作關系上，而忽視了微生物組在植株根際的作用，造成了單一有益菌常因根際定殖能力不強而無法實現(xiàn)田間穩(wěn)定長效抑病的現(xiàn)象[97]。近年來，國內(nèi)外許多學者將特定的功能微生物組與有機肥混合起來，研制了防治根結線蟲、青枯病和枯萎病等土傳病害的生物菌劑或生物類有機肥，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益，但不同區(qū)域、不同病害抑病土壤核心微生物組成與協(xié)同作用存在差異，調(diào)控方向不明確，效果因種植制度、土壤環(huán)境變化及人為擾動等而不穩(wěn)定[98-100]?，F(xiàn)階段影響蔬菜根結線蟲病發(fā)生關鍵微生態(tài)因子尚不明確，以淡紫紫孢菌為主的核心微生物組功能有待提高。未來將著重分析不同生境下環(huán)境特征與土壤微生物組多樣性及功能之間的相關性，闡明土壤微生物、植物根系以及環(huán)境之間互作耦合機制，挖掘關鍵微生物因子，揭示核心菌群時空演化規(guī)律與根結線蟲的關系，定向提升核心微生物組功能，激發(fā)并提高植物免疫力，實現(xiàn)土壤及病蟲害等精準靶向調(diào)控。