利用植物内生真菌防治植物病害的探讨

程功,张国财,张欣倩,刘瑞鹏,毕冰

(1.吉林松原乾安林业局,吉林 松原 131400;2.东北林业大学)

从生物资源利用的角度来讲植物内生真菌(entophy tic fungi)是指生活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物各种组织和器官内部的真菌,被感染的宿主植物不表现出外在病症(至少是暂时),可通过组织学方法或从严格表面消毒的植物组织中分离或从植物组织内直接扩增出微生物DNA的方法来证明其内生。植物内生真菌是个巨大的微生物新资源,具有重要的农用和医用应用潜力。其特点是:(1)内生菌真具有丰富的生物多样性;(2)内生真菌具有丰富的物种多样性;(3)内生真菌具有分布广泛性;(4)内生真菌数量巨大。

1 内生真菌代谢产物对植物病原菌的抑制作用研究

何佳[1]从金钱松分离出内生真菌105株,其中47株对稻瘟霉孢子具抗菌活性,而其中的两菌株对指示菌表现出强烈的广谱抗菌能力。袁秀英[2]等从健康杨树植株分离获得154株内生真菌,部分菌株培养滤液对杨树烂皮病病原菌菌丝生长和孢子萌发均存在不同程度的抑制作用。邓振山等[3]从银杏(Ginkgo biloba L.)分离出16株内生真菌,有9株能够抑制苹果腐烂病病原菌的生长,其中4株菌对病原菌有显著的抑制作用。王兰等[4]从苦豆子分离获得了内生菌菌株对病原菌均有不同程度的抑制作用,无孢菌KG 20菌株培养滤液对6种病菌均有不同程度的拮抗作用,尤其对小麦赤霉病菌抑制作用强,抑制率达79.23%。田小曼等[5]从青蒿的各种组织中分离得到内生真菌12个菌株其中5株生真菌对小麦纹枯等8种病原真菌拮抗作用。李治滢等[6]从雪上一枝蒿、刺五加和大血藤3种药用植物中分离获得内生真菌162株,其中有74株内生真菌对1种或多种植物病原真菌有拮抗作用。江曙[7]等从药用植物海金沙中3株内生真菌对小麦赤霉菌、番茄早疫霉菌、番茄灰霉3种霉菌菌丝生长的抑制率分别为99.7%、90.3%和99.1%,对孢子萌发的抑制率分别达到65.8%、55.9%和63.1%。黄献培[8]从肇庆鱼藤 Derris hancei分离获得内生真菌 10属16株,4株鱼藤茎内生菌株和 1株叶内生菌株对芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌.黄瓜炭疽病菌以及香蕉炭疽病菌具有抑菌活性。陈志敏[9]从蔷薇科植物火棘中分离出内生真菌15株,有13株内生真菌(86.67%)对某些植物病原真菌表现出50%以上的抑菌活性。翟梅枝等[11]从核桃、黑核桃分离得到60株内生真菌。对棉花立枯病菌、苹果炭疽病菌、梨黑星病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌菌丝生长具有抑制作用。李雅[12]以苹果腐烂病菌、玉米大斑病菌等六种病原菌为供试菌种,对49株杜仲内生真菌及其次生代谢物进行了抑菌活性试验。11株内生菌的次生代谢产物至少对3种测试菌有抑制作用,4株内生菌的次生代谢产物对6种测试菌都有抑制作用。苏珍珠等[13]分离自7种植物上的11株内生真菌镰刀菌并研究了它们对马铃薯晚疫病菌的抑菌活性。这些内生真菌镰刀菌的毒素粗提液对该病菌菌丝生长有更明显的抑制作用。郑鹏等[14]从橡胶树枝条中分离到18株内生真菌,有3株内生真菌对香蕉枯萎病菌和橡胶炭疽病菌两种植物病原菌的拮抗作用最好。张弘弛等[15]以白菜黑斑病菌、烟草赤星病菌等六种为指示菌种,对从无花果(Ficus carice)中分离获得到的64株内生真菌进行抗真菌活性试验,18株内生真菌具有抗菌活性。龚玉霞等[16]从蛇足石杉分离得到内生真菌68株进行植物病原真菌进行活性检测,对油菜菌核病菌抑制率达100%的有37株;对苹果炭疽病菌抑制率达100%的有27株;对小麦赤枯的抑制率较低,达70%以上的有6株。刘晓光等[17]对毛白杨内生真菌毛壳 ND35,并测试了它对6种常见林果病害病原真菌的拮抗作用。结果表明,毛壳ND35是一种广谱性拮抗菌,对供试的6种病菌存在不同程度的抑制作用。游玲等[18]发现油樟内生真菌YY6对辣椒疫霉、杨树溃疡、苹果炭疽、棉花枯萎及玉米大斑这5种常见植物病害的病原真菌具有明显抑制作用。杨润亚等[19]从连翘茎、叶中分离到19株内生真菌,其发酵处理液和丙酮粗提物抑菌率在50%以上的活性菌株,发酵液组中有1株(5.26%),菌丝体组中有13株(81.25%)。申屠旭萍等[20]从雷公藤组织中分离得到36株内生菌。发酵和抑菌试验结果表明,其中一内生真菌发酵代谢产物对水稻纹枯病菌等十种农作物病原真菌有明显的抑制作用。兰琪等[21]从苦皮藤分离得到39株内生真菌,3个菌株的发酵液和菌丝体粗提物对番茄灰霉病菌、小麦赤霉病菌、苹果炭疽病菌和玉米小斑病菌表现出了不同程度的抑制菌丝生长活性。张苗苗[22]从线叶嵩草中分离得到7株内生真菌,有4株对小麦根腐离孺孢的抑制作用较强。Strobel等[23-24]从卫矛科药用植物雷公藤中分离到一株内生真菌(Cryptosporiopsiscfquercina)能产生一种新型环肽抗生素,能抑制核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)和灰葡萄抱(Borytiscinerea)等植物病原真菌,该菌还能产生一种新酰胺生物碱对稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)及其它多种植物病原真菌有较强的抑制作用。又从锡兰肉桂的一种内生真菌(Nuscodor albus)中得到5种挥发性化合物,均有不同程度的细菌和真菌抑制作用,如将5中化合物混合使用,可增强其抑菌效果。李桂玲等[25]从尖杉、南方红豆杉中分离172株内生真菌,其中有拟青霉、镰刀菌属、木霉属等内生真菌能产生一种或多种植物病原真菌的抑制剂。曾松荣等[26]从植物虎杖的根状茎中分离出3株具有抗菌活性的内生真菌。陈列忠等[27]从药用植物构骨中分离到一株内生哈茨木霉对蕃茄早疫病菌和黄瓜立枯病菌的抑制活性表现良好。田新莉等[28]从水稻根、叶内分离获得的部分内生真菌的抗病原菌活性与产生铁载体有关。水稻内生真菌在平板拮抗试验中是通过竞争铁元素来抑制纹枯病菌的生长。

2 接种内生真菌的作物抗病害的实验研究

植物内生真菌与宿主植物以及其他生物之间具有紧密的生态关系。在与宿主植物长期的进化中,内生真菌与宿主植物发展出了多种多样的关系,那么我们利用植物内生真菌与植物的这种共生或互生的关系来增强宿主植物抵抗外界的不良环境,提高宿主植物的抗病能力。植物为内生菌提供了良好的栖息地,内生菌通过自身代谢产物及信号转导作用,影响宿主植物。由于内生菌遍布于植物各种组织,植物为其提供丰富的营养,比暴露于恶劣环境(强烈的日光、紫外线、暴风雨等)的附生菌更具稳定的生境,因此更有利于生防作用的发挥。

曹荣花[29]对黄瓜苗根部接种 1次内生菌防治效果为44.29%,接种2次生防效果高达88.49%。结果表明,C.aboriginum Mü1w1c6对多种植物病原真菌具有广谱的拮抗活性,对黄瓜苗期猝倒病具有较好的生防潜力。袁志林[30]在水稻苗期(4叶期)分别施加内生真菌B3菌剂、B3无菌发酵液、灭菌培养基,CK为全空白处理,抗病试验表明,B3菌剂组与发酵液组的水稻对稻瘟菌均有一定抑制作用。古燕翔[31]研究了草坪型高羊茅品种CrossfireⅡ的含有内生真菌(简称带菌)和不含内生真菌(简称不带菌)植株,接种新月弯孢霉病原菌后叶斑病的发生情况。结果表明:带菌植株的发病率和病情指数明显低于不带菌植株,抗病效果达30%以上。Dingle[32]研究了小麦内生毛壳菌(Chaetomium sp.)能够降低小麦感病品种的叶锈病发病率。刘晓光[17]对毛白杨内生真菌毛壳ND35,对活体毛白杨组培苗进行人工接种试验,结果用毛壳ND35预先接种的苗木发病率为零,明显低于只接烂皮病菌的对照发病率53.33%,进一步证实了毛壳ND35对植物病害的生物防治潜能。Redman[33]将内生真菌Colletotrichum mag na接种到西瓜和黄瓜幼苗上,能够保护幼苗不受炭疽病菌(Col-letotrichum higginsianum)和枯萎病菌(Fusarium oxys-p orum)的侵染。Istifadah[34]内生真菌Chaetomium globosum接种到小麦后,能够减轻由Pyrenophora triti-ci-repentis引起的小麦褐斑病的症状。Arnold[35]在热带木本植物可可(Theobroma cacao)的叶面接种内生真菌Colletotrichum sp.、X y laria sp.、Fusarium sp.和 Nectria sp.后,能很好地阻止病菌 Phytophthora sp.的进一步扩展。Carver[36]从健康香石竹(Dianthus caryophy llus)中分离到的内生真菌 Trichoderma aureoviride能有效地防治宿主植物的镰刀菌枯萎病。Narisaw a[37]把根部内生真菌Heteroconium chaetospira接种到大白菜幼苗上,然后将幼苗移栽到田间,三个月后发现大白菜根肿病发病率降低52%～97%,黄萎病的发病率降低49%～67%。Waller[38]研究表明内生真菌 Piriformospora indica能很好地在大麦根部定殖,使根具有强的抗氧化能力,并能诱导系统抗病性,能增加大麦对根部病原菌Fusarium culmorum和叶部病原菌白粉病菌Blumeria g raminis的抵抗能力。中国农业大学(1999)[39]从棉株中分离到一株内生毛壳真菌,经人工茎基部注射后有抑制萎蔫镰刀菌扩展的作用。纪丽莲[40]从芦竹中分离到1株内生木霉菌F0238,盆栽试验表明,内生真菌对烟草赤星病的防治效果达50%。黄献培[41]从肇庆鱼藤Derris hancei分离获得内生真菌10属16株,体外拮抗作用测定表明,4株鱼藤茎内生菌株和1株叶内生菌株对芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌.黄瓜炭疽病菌以及香蕉炭疽病菌的对峙培养拮抗系数均达到Ⅱ级。

3 展望

对植物内生真菌的研究前景广阔,意义深远。今后应在以下几方面做更进一步的研究和探讨。

3.1 利用分子生物学等技术手段对内生真菌菌种进行研究和改良,研究影响内生真菌产生活性成分的各种调控因子,提高内生真菌合成有效成分的能力。

3.2 大力推广通过液体发酵生产生物农药或创制新药的工业化研究和开发应用研究。

3.3 从内生真菌次生代谢物中直接筛选杀菌剂、杀虫剂、杀线虫剂,用于植物病虫害防治。

3.4 从各种不同植物中大量分离内生真菌,然后从其次生代谢产物中发现新的活性先导化合物,创制具有新的分子骨架、新的作用机制的新型杀虫剂、杀菌剂。

3.5 研究作物体内原有内生真菌入侵寄主机理和产生活性次生代谢产物的代谢调控机制,以及与寄主植物的关系研究。

3.6 研究外源内生真菌接种到作物后的入侵机理和产生活性次生代谢产物的代谢调控机制。

3.7 内生真菌要作为生防因子,在一定条件下对寄主植物是否致病。

3.8 如何在常温和常湿条件下保存感染内生真菌的种子,推广和普及感染内生真菌品种。

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