细菌对植物病害生物防治研究进展_许彦君

■No.5.2011摘要：细菌作为重要的生防因子在植物病害防治上具有重要作用，文章介绍了生防细菌研究进展，包括细菌作为生防因子的优势、细菌对植物病害的作用机制、生防细菌定殖、生防细菌鉴定、影响生防细菌效果的环境因素、重要的生防细菌假单胞菌和芽孢杆菌应用研究及生防细菌菌剂开发，并对未来生防细菌的遗传改造等生物工程进行了展望。

关键词：细菌；生物防治；假单胞菌；芽孢杆菌；鉴定Abstract:Bacteria plays a important action as biological controlfactor on plant diseases.Advance in the bacteria biological con ⁃trol for plant diseases were reviewed in this paper ，with particu ⁃lar reference to the advantage to control plant diseases,mecha ⁃nism,colonization,identification,environment factors,applica ⁃tion of Pseudomonas spp.and Bacillus spp.and development of bacterial agent,with expectation in the future studies on the gene engineering of bacteria.Key words:Bacterial;Biological control;Pseudomonas spp.;Bacillus spp.;Identification利用生防细菌来防治植物病害成为国内外在生物防治研究中的一个热点。

近年来，利用生防细菌或其代谢产物调控寄主植物根际周围益害微生物的平衡从而达到控病保产的目的，这也是防治土传病害的重要途径（郭荣君等，1998）。

大量的研究表明，生防细菌不仅在其生长发育过程中产生多种拮抗性或竞争性的代谢产物，通过直接或间接作用，达到阻碍或杀死病原菌的效果，而且细菌大多对植物具有较好的亲合性，易于定殖（R.Grosch，1999）。

1细菌作为生防因子的优势生防细菌主要优势有：（1）生防细菌的种类和数量众多，在植物根际和地上部大量存在；（2）生防细菌对病原菌的作用方式较广，可以通过竞争、拮抗和寄生、诱导植物产生抗性等方式对病原菌产生影响；（3）具有惊人的繁殖速度；（4）多数生防细菌可从植物根际和叶部分离得到，接种后易于在植物上定植，生防效果持久稳定；（5）细菌大多可以人工培养，便于控制，在实践中易于操作（程亮等，2003）；（6）其遗传和生化分析简单，容易产生大量的次生代谢物；（7）有些细菌不仅能防治病害而且可以增加作物产量。

2生防细菌作用机制目前认为生防细菌主要是通过对营养和位点的竞争以及产生抗生素的拮抗作用来达到生防效果。

主要的作用模式包括：抗生物质的产生；通过产生噬铁素对铁原子的竞争（L.Cindy 等，2002）；对位点和营养的竞争（O.G.G.Knox 等，2000）；诱导植物抗性机制的表达（L.C.Van Loon 等，1998；杨海莲等，2000）；降解病原菌产生的致病物质，如毒素等；分泌细胞壁降解酶，如几丁质酶和ß-1,3葡聚糖酶等（J.M.Whipps，2001）。

有的拮抗菌株以一种机制为主，有的同时依赖多种机制，但是对不同的病害又可能表现出不同的收稿日期：2011-10-08*基金项目：黑龙江省“十一五”科技攻关项目（GA06B101-1-5）；黑龙江省“十一五”重点项目（GB06B105）**通讯作者：许艳丽，女，研究员，博士生导师，研究方向为植物线虫病害、作物病虫害生物生态控制。

E-mail：xyll@细菌对植物病害生物防治研究进展*许彦君1，刘海龙2，刘新晶3，许艳丽4**（1.黑龙江省双城市朝阳乡农业服务中心，黑龙江双城150134；2.黑龙江倍丰农业生产资料集团有限公司，哈尔滨150020；3.黑龙江生态工程职业学院，哈尔滨150025；4.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨150081）中图分类号：S476+.8文献标志码：A文章编号：1674-3547(2011)05-0018-06病虫防治18■No.5.2011机制。

2.1抗生作用生防菌和病原菌相互作用中抗生物质扮演了重要的角色（N.Andreas 等，1998）。

细菌在生长过程中产生多种具有拮抗活性的物质，包括多种抗生素类、酶类和挥发性等成分。

在植物病害生物防治中起到关键的作用（Z.Y.Chen 等，2003）。

生防细菌的同化作用产生的抗菌物质，能对病原菌的生长和代谢产生抑制作用或者能使细胞出现溶解的现象（林福呈等，2003）。

2.2竞争作用生防细菌对生态环境具有极强的适应能力，再加上其代谢迅速、繁殖快，在空间的占领及其他方面的竞争中处于有利地位。

其与病原菌的竞争就是营养物质的竞争，物理位点、生态位点的抢占以及氧气的竞争。

铁是微生物生命活动的必需元素之一，但土壤中的铁常以铁离子（Fe 3+）形式存在，不易被微生物吸收利用，因而当一种微生物具有较强获取铁素营养的能力时，该微生物就能在低铁生境中处于优势地位。

某些生防细菌产生的水溶性色素是一种嗜铁素，该物质对Fe 3+具有专一的高度亲和性，能络合根围铁离子，使病菌得不到足够的铁素营养，生长发育受到抑制，对植物体的危害减轻，从而使植物生长发育得到改善（M.Leeman 等，1996）。

2.3胞外酶Colum 等（2000）通过离体研究表明，生防因子分泌的水解酶，如几丁质酶、蛋白酶和葡聚糖酶可以降解真菌细胞壁；Kobayashi 等（2002）也证明了生防作用机制涉及抗生素的产生、胞外酶的分泌（如蛋白酶和几丁质酶）和根部定殖。

2.4诱导系统抗性(ISR)诱导抗性是由于生物或者非生物因子（诱导因子）激发寄主产生物理或化学的抗菌屏障的过程，就是采用非亲和性的病原物或其他因素诱导植物产生抗性。

系统反应包括产生物理屏障、结构抗性及生理生化变化，其中生化变化主要有可溶性碳水化合物和酚类物质的增加、植保素的积累及各种酶类的产生（孔庆科，2001）。

在过去的一些年里，植物防卫反应方面的研究已经取得了长足的进步，且在生物防治的研究领域发展最快的是关于诱导抗性的研究。

2.5其他机制根际细菌（rhizobacteria ）是从根际分离的细菌，依据其对植物的作用，分为有益菌、有害菌和中性菌三类。

有益根际菌又被称为促生根细菌（plant growth—promoting rhizobacteria，简称PG-PR ），PGPR 指与根有密切关系并强定殖于根系，能促进植物生长的根际细菌（陈立杰等，2006）。

PGPR 可以通过其他方式促进植物生长，如固氮作用、促进营养物质（如磷）的溶解（A.V.Sturz 等，2003）、促进菌根功能、调节根部乙烯的产生（许煜泉等，1999）、释放ACC 脱氨酶、释放植物生长素及减轻重金属毒性等。

例如株系Kluyvera ascorbata SUD165对重金属离子Ni 2+、Pb 2+、Zn 2+和CrO 4-有很强的抗性，在悉生培养和盆栽条件下能减少Ni 2+对马铃薯种苗的毒害（G.I.Burd 等，1998）。

3生防细菌定殖研究生防细菌定殖能力是影响防效稳定性的重要因素。

生防细菌的成功定殖要达到数量、时间、竞争位点、环境的要求（E.Gamalero 等，2003）。

定殖受到许多因子的影响，是个十分复杂的问题，它涉及到生防细菌本身、病原生物、寄主植物和环境因子（张炳欣等，2000）。

就环境条件而言，温度和湿度是影响生防细菌防治效果的两个最关键的因子。

3.1根际细菌定殖研究PGPR 作为生防因子是近年来研究的热点，主要侧重于土传病害研究，其良好的定殖能力和促生作用被广泛看好（马迎新等，2007）。

PGPR 在根围的定殖能在一定程度上抑制病原物的定殖和传播，从而促进菌根真菌的生长发育；对受污染土壤也具有一定的生物修复能力（戴梅等，2006）。

有证据表明，植物根表上大量PGPR 细胞的存在会导致根上“根定殖真菌”（Root—colonizing fungi ）群体数量的下降。

根细菌一般可使根定殖真菌的群体数量减少33％~63％（陈晓斌等，2004）。

3.2内生细菌定殖研究植物内生细菌（endophytic bacteria ）是指能在健康植物组织内栖居而对植物不造成危害并与植物建立了和谐联合关系的微生物（S.Di Fiore，1995）。

内生细菌一旦进入植物体内就寻找适于自己生存的植物组织定殖下来，而不是在整个植物体内的各组织间到处扩散（刘云霞，1996）。

研究表病虫防治19■No.5.2011明植物内生细菌可以定殖于植物的根毛、叶片、维管组织、木质部的表皮细胞、薄壁细胞、液胞等的间隙、细胞壁、细胞质中等（M.Schloter 等，1995；P.Gyaneshwar，2001；刘云霞，1996）。

有些内生细菌定殖于植物体的活体细胞内与宿主之间即有营养交流，同时也引起植物体的生理反应（W.L.Barraquio，1997）。

4生防细菌鉴定传统的细菌系统分类的主要依据是形态特征和生理特性，采取的主要方法是对细菌进行纯培养分离，然后从形态学、生理生化反应特征加以鉴定。

细菌形态学正确描述依赖于方法、培养基、培养时间、染色试剂等，培养基和培养时间不同会影响细菌的形态。

形态学鉴定方法操作较繁杂，疑难菌、少见菌、寄养菌鉴定是传统方法的薄弱之处。

上世纪60年代以后，分子遗传学和分子生物学技术的迅速发展使细菌分类学进入了分子生物学时代，许多新技术和新方法在细菌分类学中得到广泛应用，如脉冲场凝胶电泳分析法、核酸杂交法、16SrRNA 序列分析等，它们主要是对细菌染色体进行直接的DNA 分析或对染色体外的DNA 片段进行分析，从遗传进化的角度认识细菌，从分子水平进行分类与鉴定。

细菌16SrRNA 基因序列由保守区和可变区组成，两者互相交错排列。

16SrDNA 序列大小适中，约1.5kb 左右，能够体现不同菌属之间的差异，使用通用引物能够较容易获得其序列（I.M.Lee 等，1997）。

通过对某菌株16SrDNA 序列测定来获得最终鉴定证明的做法是被普遍认可的（刘鹏等，2006）。

序列与基因库中的片段比对，便得知未知菌与基因库中其他菌的相似性，从而完成对细菌的鉴定。

当鉴定同源性很高的菌种时，可以用生理生化实验或其他方法作为补充，但16SrRNA 序列分析在分类学中的地位是无法代替的。