生防菌对植物真菌病害的作用

生防菌对植物真菌病害的作用

学院：生命科学学院

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摘要 (3)

1植物真菌病害 (3)

2生防菌的种类及生防机制 (3)

2.1 生防菌的种类 (3)

2.2 生防菌的生防机制 (4)

2.2.1 竞争作用 (4)

2.2.2 拮抗作用 (5)

2.2.3 诱导抗性作用 (5)

2.2.4 促生作用 (6)

3 生防菌的筛选与鉴定 (7)

3.1 拮抗芽孢杆菌的分离 (7)

3.2 芽孢杆菌的分类鉴定 (7)

参考文献： (8)

生防菌对植物真菌病害的作用

摘要：真菌病害是造成作物产量损失的主要原因，作物病害的80％由病原真菌引起，利用微生物及其代谢产物对其进行生物防治，是目前研究的热点。可用于生物防治的微生物有真菌、细菌、放线菌、病原菌弱致病菌等。生防菌的生防机制各不相同，主要有竞争作用、拮抗作用、诱导作物抗性和促进作物生长，间接提高作物抗性等作用，许多生防微生物还可通过几种不同机制之间的联合来发挥功能。本文还对生防菌的分离与分类鉴定进行了简单介绍。

关键词：真菌病害，生物防治，生防机制，木霉菌，芽孢杆菌，放线菌

1植物真菌病害

植物病害一直是农作物优质高产的重要制约因素之一。据估计, 全球主要农作物的平均损失约占总产量的10 %～15 %, 每年直接经济损失高达数千亿美元。在植物病害中,70 %～80 %的病害是病原真菌侵染所引致的。植物真菌病害不仅直接造成农作物产量下降与品质降低, 而且部分病原真菌在侵染农作物过程中, 可分泌产生多种对人畜有害的毒素与代谢物, 对农产品的安全性构成极大威胁。此外, 重大农作物真菌病害的控制往往依赖化学防治, 杀菌剂的使用不仅增大生产成本, 而且其反复施用不可避免地带来环境污染与农产品农药残留问题[1]。因此，近年来世界各国都在努力开发可替代传统化学药剂控制植物病害的新方法。其中利用微生物及其代谢产物进行生物防治，被公认为是一种环境友好型的选择。

2生防菌的种类及生防机制

2.1 生防菌的种类

生防菌的种类繁多,生产上广泛应用的有真菌、细菌、放线菌、病毒等。真菌主要有木霉菌、毛壳菌、酵母菌、淡紫拟青霉菌、厚壁孢子轮枝菌及菌根真菌等;细菌主要有芽孢杆菌、假单胞杆菌等促进植物生长菌( PGPR)、放射性土壤农杆菌和巴氏杆菌等; 放线菌主要有链霉菌及其变种；病毒的弱毒株系；病原菌的无致病力突变菌株[2]。一些生长繁殖快抗逆性强的菌株如土壤杆菌（Agrobacterium）、哈茨木霉（Trichoderma harzianum）和芽孢杆菌(Bacillus) 等是目前生防菌的研究热点[3]。

2.2 生防菌的生防机制

在生态环境中，一种微生物控制其他微生物生长的作用机制有很多种，如竞争作用、拮抗作用、诱导抗性作用、寄生作用和促生作用等。许多生防微生物是通过某一种单一机制来起到生防作用的；然而，部分微生物也可通过几种不同机制之间的联合来发挥功能。

2.2.1 竞争作用

竞争作用是指生态位相互重叠的两个或多个生物对共同需求资源进行相互竞争的状况。通常，微生物竞争作用主要包括营养竞争和位点竞争。这一机制发挥作用的前提是生防菌和病原菌对于特定的营养和资源具有同样的需求。当足够数目的生防菌在适当的时机和空间位点比病原菌更迅速占有空间位点和利用有限的营养与资源时，则可以成为一种有效的生防机制[4]。

木霉菌对环境的适应性强, 生长速度远比病原菌快, 能与病原菌产生营养或空间竞争, 有效地利用植物表面或侵入点附近低浓度营养物质迅速地占领空间吸收营养, 占领病原菌的入侵位点而不为病原菌的入侵留下空隙[5]。孟娜等发现绿色木霉（Trichoderma viride）、康氏木霉（Trichoderma koningii），以及 2 株未知种名的木霉菌株（Trichoderma spp.）对棉花黄萎病菌均有较强的空间和营养的竞争作用[6]。

有些枯草芽孢杆菌（Bacillus sutilis）菌株通过产生一种铁载体与植物病原菌竞争铁元素, 抑制病原菌的生长, 从而使枯草芽孢杆菌占据一定的生态位[7]。枯草芽孢杆菌以位点竞争占优势, 位点竞争方式是在植物根际、体表或体内及土壤中定殖。植物内生或附生芽孢杆菌有很好的定殖和繁殖能力, 一般对维管束和土传病害有很好的防效。何红等研究表明, Bacillus subtilis BS-2 和BS-1 菌株可通过浸种、灌根和涂叶等接种方法进入番茄等多种非自然宿主植物体内定殖[8]。Bacillus subtilis BS-208 菌株在番茄叶面分布不均, 大多定殖于伤口周围、叶面的凹陷处和绒毛的根部, 且能够在自然土壤中成功定殖, 在温室条件下30 d 种群数量才开始下降, 在田间条件13 d 开始显著下降[9]。Asaka 等对Bacillus subtilis RB14 和NB22 研究表明其在土壤中以细胞存活一段时间后(大约14 d)主要以芽孢形式在土壤中长期存活[10]。

放线菌可直接通过空间竞争及产生抗生素抑制病原菌生长，降低植物根际病原数量[11]。或通过营养竞争，分泌嗜铁素（Siderophore），充分利用土壤中铁离子（Fe3+），进而限制了病原菌对铁离子的需求，从而抑制病原菌生长，减少病害发生。

2.2.2 拮抗作用

拮抗作用主要指由于微生物的同化作用产生抗菌物质抑制有害病原物的生长或直接将病原物杀灭。木霉菌主要产生胶霉素、木霉素、绿木霉素、胶绿木霉素和抗菌肽等。细菌主要产生细菌素及2-酮基葡糖酸、胞外多糖。放线菌产生多抗霉素。蛋白酶主要为几丁质酶、β-1, 3-葡聚糖酶和纤维素酶[2]。

木霉菌在产生抗菌物质方面具有优势, 就其种类而言,仅抗真菌的代谢产物至少在70种以上。多数种类产生的抗生物质不止一种, 如哈茨木霉可产生12种, 康氏木霉9种,绿色木霉10种, 钩状木霉7种, 长枝木霉3种, 多孢木霉可产生2种。这些抗生物质的化学性质各不相同, 包括了戊酮、辛酮、类萜、多肽和氨基酸衍生物等几大类由于抗生物质的种类、化学性质以及作用方式的差异, 病原菌往往难以发展抗药性[12]。宋晓研等筛选到对棉花黄萎病有很强拮抗作用的木霉菌株SMF，该菌株能产生如β-1,3-葡聚糖酶、CMC 酶和几丁质酶等多种胞外细胞壁降解诱导酶类[13]。木霉菌可以产生的非挥发性代谢物强烈抑制棉花黄萎病菌生长，使病原菌菌丝出现细胞原生质浓缩和菌丝断裂等现象[6]。

生防细菌中研究较多的是芽孢杆菌类群（Bacillus spp.）。因其在自然界分布广，并且多数种群可以产生杆菌肽、环脂、氨基酸类、核酸类等多种抗菌物质抑制植物病原菌[14]。李社增等人从棉田土壤中分离到了对棉花黄萎病菌有一定拮抗性的芽孢杆菌，经初步证实，其抑菌效果均与抗菌蛋白有关[15-19]。脂肽抗生素根据其结构上的差异分为Iturin 家族、Surfactin 和Fengycin A 、B[20], 加上一些结构未知的环肽抗生素, 如Bacillus subtilis TG-26 产生的一种新的抗真菌小肽LP-1[21]。枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质主要通过溶解细胞壁或细胞膜, 造成原生质泄漏使菌丝断裂或畸形, 同时抑制孢子萌发。有些抗菌物质如Surfactin 还能在植物的根部形成一层生物膜( Biofilm ), 该膜能保护植物根部免受病原菌的入侵[22]。结构不同的抗菌物质抑菌机理也不同, 而某些菌株同时分泌的多种结构相似的抗菌物质还表现协同的抑菌效果[23]。

病原真菌的细胞壁以几丁质、纤维素为骨架，以β-1,3-葡聚糖及蛋白质为主要填充物[24]。Baharlouei 研究表明，Streptomyces plicatus 101能够通过分泌胞外几丁质酶抑制部分病原真菌菌丝生长[25]。Valois 发现链霉菌能够通过分泌β

-1,3-葡聚糖酶、β-1,4-葡聚糖酶和β-1,6-葡聚糖酶抑制Phytophthorafragariae var. rubi 的生长[26]。

2.2.3 诱导抗性作用

植物对于病原菌的抗性通常可分为两种：系统获得抗性（SAR)和诱导系统抗性（ISR)[27]。这两种抗性作用是有所不同的：SAR 由生物或非生物刺激寄主植物所产生，与PR 蛋白（pathogenesis-related proteins）及水杨酸（SA）有关；ISR 是PGPR 细菌(Plant growth-promoting rhizo bacteria)诱导植物产生的，不需要