枯草芽孢杆菌菌剂防治蔬菜病害应用技术研究

□ 王丹秋 李焕玲 王惟萍 李宝聚

化学农药的施用是防治蔬菜病害的主要方法。长期大量使用化学农药，带来的病原菌抗性、农产品药剂残留及环境污染等一系列问题，严重制约了农业的可持续发展，同时威胁着人类的健康。近年来，随着人们对食品安全认识的提高，对食品质量的要求也越来越高，因此寻求一种无公害、无污染的病害防治新方法势在必行。

生物防治法因其具有安全、高效、经济、不污染环境等特点，已成为蔬菜病害的重要防治方法。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）作为一种生防细菌，是国际上公认的环境友好型生物杀菌剂（Elliott et al.，2001），对人畜无毒无害，不污染环境，符合专业化统防统治绿色植保的要求，特别适用于绿色和无公害产品生产，在植物病害防治中起到非常重要的作用。

1 国外枯草芽孢杆菌菌剂应用概况

目前，利用枯草芽孢杆菌制备生防菌剂来防治植物病害已成为国内外研究的热点，一系列的枯草芽孢杆菌商品制剂相继出现，使枯草芽孢杆菌防治植物病害进入了实用化阶段。

迄今，美国已有4株枯草芽孢杆菌生防菌株获得环保局（EPA）商品化或有限商品化生产应用许可，分别是枯草芽孢杆菌GB03、枯草芽孢杆菌MBI600、枯草芽孢杆菌QST713和解淀粉枯草芽孢杆菌变种（B. subtilisvar.amyloliquefaciens）FZB24。澳大利亚也成功研制了生防菌株枯草芽孢杆菌A-B（Baker et al.，1987）。阿根廷获得枯草芽孢拮抗菌株枯草芽孢杆菌RC8、枯草芽孢杆菌RC9和枯草芽孢杆菌RC11。日本东京技术研究所开发的枯草芽孢杆菌RB14和枯草芽孢杆菌NB22也具有显著的生防效果。目前大部分具有生防效果的枯草芽孢杆菌已经商品化，被加工成为对作物病害防效优良的菌剂产品，在很多国家的市场上广泛销售和应用。

国外枯草芽孢杆菌商品化剂型以可湿性粉剂、悬浮剂和水剂为主，施药方式多为叶面喷雾或拌种。2000年，美国研发的枯草芽孢杆菌QST713可湿性粉剂、悬浮剂以商品名SerenadeTM通过美国环保局（EPA）登记注册，用于防治瓜类作物的白粉病和蔬菜作物的霜霉病、疫病及灰霉病等。枯草芽孢杆菌MBI600可湿性粉剂在英国的Micro Bio Group有限公司、日本的Idemistu Kosan有限公司、美国的Gustafson有限公司和瑞士的Andermatt Biocontrol有限公司均已获得注册登记，并进行产业化生产，用于防治农作物叶部病害和根部病害。

此外，俄罗斯全俄植物保护研究所开发了枯草芽孢杆菌Alifine-B可湿性粉剂，可用于防治多种作物真菌病害。澳大利亚开发的枯草芽孢杆菌A-B对麦类和胡萝卜立枯病以及其他土传病害具有很好的防治和增产作用。日本东京技术研究所的枯草芽孢杆菌RB14和枯草芽孢杆菌NB22分别对番茄立枯病菌（Rhizoclonia solani）和番茄枯萎病菌（Fusarium oxysporum）有良好的抑制作用。韩国Bio公司将枯草芽孢杆菌与链霉菌抗生素、植物抗真菌多糖混合制成生物杀菌剂Mildewcide，叶面喷施可防治蔬菜和葡萄霜霉病、白粉病，也可防治花卉、水果和水稻真菌性病害。阿根廷枯草芽孢杆菌RC8、枯草芽孢杆菌RC9和枯草芽孢杆菌RC11对玉米粒穗腐病（Fusarium verticillioides）具有强烈的抑制作用。表1中列举了美国在植物病害防治上已登记注册并商业化生产应用的枯草芽孢杆菌生防菌剂产品。

表1 美国登记注册的枯草芽孢杆菌菌剂

2 国内枯草芽孢杆菌菌剂应用概况

我国现已筛选出一批优良的枯草芽孢杆菌菌株应用于植物病害的生物防治，主要有枯草芽孢杆菌B-916（江苏省农业科学院植物保护研究所）、枯草芽孢杆菌B3（南京农业大学）、枯草芽孢杆菌B908（云南农业大学、中国农业大学）、枯草芽孢杆菌Bs-98（武汉天惠生物工程有限公司），还有正在试验阶段的枯草芽孢杆菌B-912（中国科学院）、枯草芽孢杆菌TG26（北京大学）、枯草芽孢杆菌B11（广西大学）等，大部分已开发成功并投入商品化生产。

国内枯草芽孢杆菌菌剂剂型主要为可湿性粉剂、粉剂和水剂，常用的施药方式为叶面喷雾。增产菌（北京农业大学）是我国第一个枯草芽孢菌剂，也是第一个关于生物制剂方面的专利（王星云 等，2007），用于防治多种土传病害。目前，我国已经商品化的枯草芽孢杆菌菌剂种类较多，已经登记注册的有14种（表2），其中，枯草芽孢杆菌B908可湿性粉剂（商品名为百抗）可用于防治大白菜土传病害，效果较好，现已在多个省推广使用，推广面积约4 667 hm2（7万亩）；枯草芽孢杆菌Bs-208可湿性粉剂、水剂可防治黄瓜白粉病和灰霉病等，现已由武汉天惠生物有限公司注册生产，并在田间生产中得到广泛应用。

3 枯草芽孢杆菌防治病害作用机理

枯草芽孢杆菌防治方式与化学农药不同，枯草芽孢本身对病原菌没有直接的杀伤作用，而是通过生长分泌物，引起植物自身生理、生化防卫反应来阻止外来病原菌的侵染，达到防治病害的目的。近年来，国内外研究认为枯草芽孢杆菌与病原菌间存在竞争、拮抗、诱导寄主产生抗性三方面的作用方式。

3.1 竞争作用 微生物竞争作用主要包括营养竞争和空间位点竞争。营养和空间位点的竞争是指存在于同一微小生物环境中的2种或2种以上微生物之间争夺这一环境内的空间、营养、氧气等现象。研究发现大多数枯草芽孢杆菌菌株以空间位点竞争占优势。例如，Bacon分离的玉米内生枯草芽孢杆菌与玉米穗腐病菌（Fusarium moniliforme）有相同的生态位（Bacon et al.，2001）。枯草芽孢杆菌能在玉米体内迅速定殖和繁殖，可有效降低串珠镰孢菌及其毒素的积累。

3.2 拮抗作用 拮抗作用是指生防微生物通过同化作用产生抗菌物质来抑制有害病原物的生长。芽孢杆菌产生的拮抗物质主要有抗生素、细菌素、细胞壁降解酶类和其他抗菌蛋白及挥发性抗菌物质。其中，产生抗生素是枯草芽孢杆菌抗菌作用的一个重要因素。

枯草芽孢杆菌产生的脂肽类抗生素主要有Surfactin、Iturins和Fengycins三大类。美国研究表明，枯草芽孢杆菌M4通过分泌脂肽类抗生素Fengycins抑制苹果采后灰霉病的发生（Ongena et al.，2005）。

表2 我国登记注册的枯草芽孢菌剂

3.3 诱导抗性 近年研究发现，诱导植物抗性也是枯草芽孢杆菌生防作用的重要机制之一（Kilian et al.，2000）。有研究表明，枯草芽孢杆菌FZB24可产生与植物抗性蛋白合成基因表达相关的信号蛋白，诱导植物抗性，也可以通过分泌相关蛋白如丝氨酸专性肽链内切酶直接诱导植物抗性。枯草芽孢杆菌IN937能诱导对黄瓜细菌性枯萎病菌（Erwinia tracheiphila）的抗性，有效防治黄瓜细菌性枯萎病。作为一种生物型诱导因子，枯草芽孢杆菌诱导植物产生抗性作用的报道相对较少，但已经证明诱导植物抗性也是其生防作用的重要机制之一。

4 枯草芽孢杆菌菌剂防治蔬菜病害应用技术

目前，枯草芽孢杆菌菌剂主要为可湿性粉剂，采用田间喷雾的方式进行施药，防治蔬菜上常见的白粉病、灰霉病、霜霉病、根肿病等田间病害。

4.1 枯草芽孢杆菌菌剂防治蔬菜白粉病 防治不同寄主上发生的白粉病，枯草芽孢杆菌菌剂以可湿性粉剂为主，采用叶面喷雾方式进行施药。

枯草芽孢杆菌QST713可湿性粉剂（美国Agra Quest公司，10% 有效成分）叶面喷雾防治西葫芦白粉病，每667 m2用药量为53.3 g，每隔6～8 d （天）喷施1次，3次施药后，防效达到90%以上（Gilardi et al.，2012）。枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（活孢子1 000亿个·g-1，山东乳山韩威生物科技有限公司）通过叶面喷施防治黄瓜白粉病，每667 m2用药量为70 g，3次施药后，病情得到有效控制，防治效果在 90%以上，对作物安全，可有效控制病害发展，效果显著（贠和平 等，2012）。用枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（活孢子200亿个·g-1,四川国光农化股份有限公司）常规喷雾防治黄瓜白粉病，每667 m2用药量133～166 g，在黄瓜白粉病发病初期或发病前用药,根据病害的发展和天气变化，连续用药2～3次，可有效防治黄瓜白粉病，对黄瓜安全，是防治黄瓜白粉病的理想药剂（胡健 等，2012）。

4.2 枯草芽孢杆菌菌剂防治蔬菜灰霉病 枯草芽孢杆菌菌剂对番茄、黄瓜等蔬菜上灰霉病防治效果显著，常用剂型为可湿性粉剂，采用喷雾施药。

枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（活孢子1 000亿个·g-1，武汉天惠生物工程有限公司）常规喷雾防治番茄灰霉病，在番茄灰霉病发生初期开始用药，每667 m2用药量200～300 g，连续施用3次，在末次药后10 d（天），叶片和果实上的平均防效均达80%以上，并且对供试作物生长发育未产生不良影响（刘晓刚 等，2012）。枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（活孢子1000亿个·g-1,武汉科诺生物农药有限公司）通过叶面喷施防治黄瓜灰霉病，每667 m2用药量72 g时的防效为70.81 %，是黄瓜生产上防治灰霉病较好的生物杀菌剂（曹春娜 等，2009）。

4.3 枯草芽孢杆菌菌剂防治蔬菜霜霉病 枯草芽孢杆菌菌剂同样可以防治蔬菜霜霉病，但这方面的报道较少，目前使用较多的枯草芽孢杆菌菌剂为水剂，采用喷雾方式进行防治。

枯草芽孢杆菌BAB-1水剂（活孢子40亿个·mL-1，河北省农业科学院植物保护研究所）通过叶面喷施防治黄瓜霜霉病，待温室黄瓜霜霉病发病初期开始喷药，每隔7～14 d（天）施药1次，共用药7次，每667 m2施药液量4 L，防效为72.18%（王文桥 等，2011）。

4.4 枯草芽孢杆菌菌剂防治青花菜根肿病 枯草芽孢杆菌菌剂也可以防治青花菜根肿病。枯草芽孢杆菌可湿性粉剂B908 （活芽孢1 000亿个·g-1，云南星耀生物制品有限公司）防治青花菜根肿病，在青花菜根肿病未发生或发病初期（移栽成活后，即营养生长前期）用枯草芽孢杆菌200倍液灌根，视土壤干燥程度每株浇灌药液200～250 mL，施药后30 d（天）和80 d（天）枯草芽孢杆菌防效分别为66.9%和77. 3%（余山红 等，2012）。

4.5 枯草芽孢杆菌菌剂与化学杀菌剂协调防控蔬菜病害 为了解决化学防治引发的一系列抗药性、农药残留超标的问题，以及生物源农药大面积推广应用产生的高风险等问题，可将生物源农药与化学农药交替使用或混用，或将不同的生防菌剂协同防病,达到优势互补、降低化学农药的用量、增强防效及扩大防治病害范围的目的。

枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（活孢子10亿个·g-1,台湾光华化学股份有限公司）在黄瓜霜霉病零星发病时（发病初期）连续施用2次，间隔期为4 d（天），每667 m2使用100～122 g，随后在黄瓜霜霉病发病高峰期，施用72%霜脲氰·锰锌可湿性粉剂、25%烯肟菌酯乳油或者其他化学药剂，对黄瓜霜霉的防治效果达到71.78%～82.75%，可以安全、有效地控制黄瓜霜霉病，生产无公害的绿色黄瓜食品（李红霞 等，2006）。枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（美国Agra Quest公司，10%有效成分）与嘧菌酯乳油（意大利Ortiva，Syngenta公司，23.2% 有效成分）按质量比1∶2混合，协调防治西葫芦白粉病, 每667 m2用药量为53 g，可以有效防治西葫芦白粉病（Gilardi et al.，2012）。枯草芽孢杆菌SAB-1水剂（活孢子40亿个·mL-1，河北省农业科学院植物保护研究所）与68.75%氟吡菌胺·霜霉威悬浮剂（BASF SE公司）按体积比1∶15制成桶混液，防治黄瓜霜霉病，每 667 m2用药量4 L，间隔7 d（天）施药1次，共施药7次，对黄瓜霜霉病的防效为94.5% （王文桥 等，2011）。

5 展望

目前关于枯草芽孢杆菌菌剂的研究发展迅速，枯草芽孢杆菌由于能产生耐热的芽孢,既易于生产、剂型加工，又易于存活、定殖与繁殖；批量生产工艺简单，成本也较低，施用方便，储存期长，而且其制剂稳定、与化学农药相容，有着许多化学药剂无可比拟的优点，极具发展潜力。而未来对其分子生物学机理的深入研究也将促进枯草芽孢杆菌菌剂的科学使用，并为其开拓更加广阔的应用前景。

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