生防细菌作用机理及其防治荔枝病害应用情况

施国驹　李菊馨　吴耿寰　王丽萍　谢红辉

摘 要：生防细菌是一类非常重要的细菌。本文介绍了芽孢杆菌属（Bacillus）、假单孢菌属（Pseudomonas）和土壤杆菌属（Agrobacterium）生防细菌的种类、作用机理及其在荔枝病害防治上的应用情况。

关键词：生防细菌 芽孢杆菌属 假单孢菌属 土壤杆菌属 荔枝

Abstract：Biocontrol bacteria is a kind of very important bacteria. This article introduces the species of biocontrol bacteria including Bacillus， Pseudomonas and Agrobacterium， and presents its mechanism and application in control of Litchi disease.

Key words： Biocontrol bacteria; Bacillus; Pseudomonas; Agrobacterium; Litchi chinensis

农业生产上由于大量使用化学药剂，造成了病原菌的抗药性，同时化学农药残留污染了环境且危害人畜安全，因此人们不断寻求新的安全有效的植物病害防治途径。近年来，国内外广泛利用有益微生物及其代谢产物来抑制病原菌的活动，使生物防治策略发展迅速[1]。生防细菌在植物病害生物防治中起着非常重要的作用。

1 生防细菌的主要类群

目前，已经被发现并投入到商品化生产的生防细菌主要是芽孢杆菌属（Bacillus）、假单孢菌属（Pseudomonas）和土壤杆菌属（Agrobacterium）的类群[2]。

1.1 芽孢杆菌属（Bacillus）

目前用于植物病害生物防治的主要有枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）两种，它们对终极腐霉菌（Pythium ultimum）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）、樟疫霉菌（Phytophthora cinnamomi）、禾顶囊壳菌（Gaeuman nomyces gramisis）、禾谷玫瑰镰刀菌（Fusarium roseum）、齐整小核菌（Sclerotium rolfsii）和白腐小核菌（Sclerotium cepivorum）等病原物引起的病害有拮抗效果[3，4]。

由Bacillus spp. 菌株组成的“增产菌”同时具有防病和促进植物生长的性能[5]。B. subtillis B-916菌株对水稻纹枯病的防治效果达50%以上，将该菌株与井岗霉素按一定比例混合施用可提高井岗霉素防治水稻纹枯病的效果[6]。

1.2 假单孢菌属（Pseudomonas）

假单孢属细菌是植物病害生物防治研究的一类重要资源。人们已对假单孢菌进行了大量的研究，发现它的不同菌株可以有效地抑制立枯丝菌（Rhizoctonia solani）[7]、胡萝卜软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora）等病原真菌和细菌引起的植物病害[8]。

自上世纪70年代以来，人们对荧光假单胞（Pseudomonas fluorescens）﹑恶臭假单胞（Pseudomonas putida）进行了较深入的研究。据报道荧光假单胞（P. fluorescens）和恶臭假单胞（P. pudita）等菌株应用在马铃薯上并改善马铃薯的生长，而且证实它们在甜菜和萝卜上同样能改善植物的生长。P. fluorescens的荧光93菌剂防治小麦全蚀病，其效果可达到65 %，增产可超过两成，并已在部分省份得到大面积推广[9]。假单胞属细菌除了在植物病害防治方面显现的潜力外，在改善土壤肥力、促进植物生长等方面，也具有重要的作用。

1.3 土壤桿菌属（Agrobacterium）

放射土壤杆菌（Agrobacterium radiobacter）的K84菌株就是最早被用于生物防治且成功商品化的土壤杆菌[10]。到目前为止在世界范围内，还没有任何一种防治措施和化学农药能够取代K84菌株在防治果树根癌病中的地位[11]。王慧敏等（1997）研究结果表明土壤杆菌属E26的抑菌谱宽于K84和K1026，它不仅可以抑制葡萄农杆菌（A. vitis），而且对根癌农杆菌（A. tumefaciens）和发根农杆菌（A. rhizogenes）的部分菌株也有明显的抑菌作用[12]。

2 生防细菌作用机理

拮抗细菌的生物防治机理通常表现为：竞争作用、抗生作用、诱导抗性，有些拮抗菌以某一种机制为主，但是许多菌有多种拮抗作用。

2.1 竞争作用

竞争作用就是营养物质、物理位点和生态位点的的竞争，通常包括生存空间和营养物质的竞争。生防菌与病原菌之间的空间竞争包括侵染位点及生态位点的竞争，生防菌能通过优先占领一定的生存空间，在病原菌与植株间形成一个隔离带，使病原菌较难侵入。生防菌能否在寄主植物的根围占据有利位点而定殖，直接影响到该菌株是否能获得理想的防效[13]。研究表明，大多数拮抗细菌能够迅速在植物根际大量定殖，造成植物根际的碳源、氮源物质等营养物质缺乏，从而减少病原菌在植物根际存活与定殖的数量[14]。Lindow等[15]构建出无冰核活性的丁香假单胞菌（P. syringae）的突变株，它能够有效地与造成植物霜冻危害的野生型P. syringae竞争有限的叶面生态位点，降低野生型菌株群体，从而降低霜冻危害。

2.2 抗生作用

抗生作用指拮抗细菌能分泌一种或多种可以直接抑制或杀死病原菌的拮抗物质，此类物质一般在低浓度下就能对病原菌的生长和代谢产生抑制。据报道大多数拮抗细菌可以产生对自身或其它微生物具有抑制作用的拮抗物质，包括：（1）抗生素;（2）溶菌酶或蛋白酶;（3）缺陷型噬菌体;（4）具有抗菌作用的代谢产物;（5）毒素;（6）细菌素或细菌素类似物等[13]。荧光假单胞杆菌（P. fluorescens）能产生一些酶类和酚类等抗生素和抗菌次生代谢物，这些物质可防治由R. solani和Pythium spp. 引起的植物病害[16]。Pseudomonas （CL1457）分泌的胞外蛋白水解酶能水解黄单胞菌（Xanthomonas campestris）的胞壁外层膜，从而降解细胞[17]。

2.3 诱导系统抗性

诱导系统抗性通常是指通过非生物或生物因子，激发寄主植物产生化学的或物理的保护结构，使寄主获得系统抗病性[18，19]，这些诱导因子包括化学物质、非寄主病原物、非病原物、致病力丧失或降低的病原微生物等[20]。目前，根围细菌所介导的植物诱导抗病性的研究工作主要集中在黄瓜、烟草、大豆、胡萝卜、番茄、拟南芥和康乃馨等植物上。

3 生防细菌在荔枝病害防治中的应用

荔枝是我国南方的名优水果。由荔枝霜疫霉（Peronophythora litchii）引起的霜疫霉病和由炭疽菌（Colletrichum gloeosporiode）引起的炭疽病是荔枝的主要病害[21]。

枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌对荔枝霜疫霉有显著的抑制作用，其中枯草芽孢杆菌对荔枝霜疫霉病菌丝生长和孢子囊萌发的抑制率最高，分别为63.34 %和79.29 %[22]。利用枯草芽孢杆菌培养液处理荔枝果实，可提高荔枝果皮的几丁质酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，过氧化物酶、多酚氧化酶、及膜透性、丙二醛含量等比病菌处理低[23]，说明枯草芽孢杆菌可以诱导荔枝果实对荔枝霜疫霉病产生抗病性。Korsten等[24] 从荔枝树上分离得到地衣芽孢杆菌（B.licheniforms）、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus stearothermophilus）和巨大芽孢杆菌（B.megaterium）等3种拮抗菌，这些拮抗菌能有效地抑制链格孢属（Alternaria alternate）、拟茎点霉属（Phomopsis sp.）、青霉属（Penicillium sp.）和盘多毛孢属（Pestalotia sp.）等荔枝果实病原菌，可减轻采后荔枝病害[25]。蒋跃明等[26]报道，采用B. subtilis培养液和多抗霉素混合处理荔枝果实，可有效地防治荔枝霜疫霉侵染引起的贮藏病害，处理在5 ℃下贮藏1个月后，病果率约5 %，防治效果显著高于对照处理。黄庶识等[21]从土壤中分离了1株枯草芽孢杆菌，其对荔枝霜疫霉菌、炭疽菌菌丝生长均具有明显抑制作用，抑制率分别为92.34 %和70.36 %。Jiang等[27] 采用枯草芽胞杆菌培养液结合多抗霉素处理荔枝果实，可以有效防治荔枝霜疫霉侵染引起的贮藏病害。Sivakumar等[28]用枯草芽胞杆菌提取液处理采后荔枝鲜果，结合改良的聚丙烯包装袋，可有效抑制果实的腐烂和褐变。多粘类芽孢杆菌分泌的抗菌物质可引起荔枝霜疫霉菌丝不规则扭曲、萎蔫、末端膨大，孢子囊凹陷、畸形，内含物外泄等[29]。利用假单胞菌降解壳聚糖后产生的氨基寡糖素可以诱导荔枝果实产生抗性，对荔枝霜霉病有显著防效[30]。

4 结语

生防菌资源丰富，种类繁多。目前利用生防菌防治植物病害多处在实验室研究阶段，在大田推广应用的较少，针对荔枝病害的防治仍以化学药剂为主。今后应巩固现有的研究成果，加快研发生物制剂步伐。此外，在应用生防菌及其生防制剂防治荔枝病害前必须做好果实食用安全性和环境安全性风险评估。

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