牡丹內生細菌生物防治技術研究進展

劉雪停 林曉民 夏彥飛

關鍵詞：牡丹;內生細菌;生物防治;研究進展

牡丹（Peonia Suffruticosa）是毛莨科、芍藥屬植物，是多年生的落葉灌木，花期在4月份，果期在5月份。牡丹花大色艷，品種繁多，素有“國色天香”之稱，更有“花中之王”的美譽。根據牡丹花的顏色可分為紅、白、粉、黃、黑、綠、藍、紫、復色九種，花型有13種，其中以黃色最為尊貴，綠色和黑色為晚期品種，且最為稀有。唐代詩人劉禹錫的“庭前芍藥妖無格，池上芙蕖凈少情。唯有牡丹真國色，花開時節動京城。”就完美詮釋了牡丹的魅力。在清代末年，牡丹就曾被當作中國的國花。牡丹不只具有觀賞價值，其根皮（丹皮）還具有清熱活血、涼血散瘀等功效的藥用價值，牡丹花瓣茶、牡丹精油及種子油料等還具有較高的經濟價值。

牡丹產業的發展越來越全面和深入。由于植物內生菌已經成為生物防治工作者研究的熱點，它作為生物防治手段優于化學防治，通過內生細菌產生的次生代謝物質、生態位定殖等作用機制來達到防治效果。而近年來關于牡丹內生菌研究也逐漸進入生物防治工作者的視野，尤其是內生細菌廣泛受到生物防治工作者的研究和關注。

一、植物內生細菌的概念

內生菌一詞是1866年由DeBary首先提出，當時內生菌的概念泛指內生真菌。在1992年由Kloepper第一次提出了植物內生細菌的概念，豐富了人們對內生菌的認識，為生物防治工作開辟了新的研究方向。內生菌廣泛存在于植物內部，通過植物表面消毒的組織內部分離得到，它們與植物和諧存在。

內生菌不但能夠促進植株的生長，還能防治植物病害。目前植物病害防治主要依賴于化學防治，而化學防治導致的農藥殘留、環境污染等問題日益嚴重，因此，生物防治越來越受到人們的關注。生物防治就是利用生物制成農藥，從而降低有害生物的群體數量和不良影響。它與化學防治方法最大區別是生物農藥的作用方式具有多樣性，且能有效避免有害病原在短時間內產生抗性。植物內生細菌因其具有生物防治的生態位、不易受環境條件影響、能夠很好地定植于植株的相應部位及可抵抗病原物入侵等獨有的優勢，成為生物防治植物病害的潛在資源生防菌，并在生物防治植物病害中比土壤根際的細菌更具有挖掘潛力。

目前已發現的植物內生細菌以土壤根際細菌居多，主要有芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單胞桿菌（Pseudomonas）、短小桿菌（Curtobacterium）、腸桿菌（Enterbacter）、歐文氏菌屬（Erwinia）等。利用N+離子注入技術對菌株進行誘變等處理，從而獲得優質生物防治菌株。在牡丹上分離得到的以芽孢桿菌屬為優勢種群，并且取得了很好的生物拮抗效果，為牡丹內生細菌的研發奠定了基礎。

二、內生細菌生物防治作用機制

植物內生細菌的作用機制是產生抗生物質，這類抗生物質保護植物免受病原物的侵害，競爭營養物質搶占生態位點，降低病原物的次生代謝物質，誘導植物內部產生系統抗性。植物內生菌生活是在寄主植物組織內與宿主協同生長，同時，競爭營養和生態位點、保護等一系列作用。

（一）產生次生代謝物質

植物的內生細菌產生的脂肽類、幾丁質酶一和葡聚糖酶等次生代謝物質對植物病原菌有著直接的抑制作用，這些代謝物質可在植物組織內運轉，對病原菌的菌絲生長、孢子萌發等進行一系列的作用，使其生長形態發生改變和停止生長。芽孢桿菌脂肽類可以抑制病原真菌菌絲體的形成。何紅一等從辣椒中分離得到的枯草芽孢桿菌，產生的環脂抗菌多肽對植物炭疽病原菌和番茄青枯病有很好的抑制作用。芽孢桿菌能分泌產生脂肽伊枯草菌素A和多馬霉素，從而來對病原真菌的菌絲體形成進行破壞和生長抑制，抑制其進行產孢。沙雷氏菌（Serar tia pyl muthica）C48產生的殼多糖酶能抑制灰霉病菌（Botryt is cincrea）的孢子萌發和芽管伸長。枯草芽孢桿菌AFl可以通過分泌β-1，4-N-乙酰基氨基葡糖苷酶和β-1，3葡聚糖酶從而產生拮抗真菌的作用。

（二）競爭病原菌生態位點和營養物質

具有生物防治的植物內生細菌在進入寄主植物時和病原菌的方式基本相似，在進入時優先侵占病原菌的侵入位點，從而競爭病原菌生存所需的營養物質，并分泌產生抗菌的物質以此來阻止病原物的侵入，來保護寄主植物不受病原菌的侵害。黎起秦等發現枯草芽孢桿菌B47主要定殖于番茄（Lvcopersiconesculentum）維管束中，可以有效抑制番茄的內生病原菌的生長，以達到控制病原菌的發展。

（三）促生和誘導系統抗性ISR

植物內生細菌可以通過生物固氮來促進植物的生長，從而提高植物體的抵抗能力，并誘導植物抗病活性發生變化和增強相關活性水平。植物內生細菌為了應對病原物，在植物體內進化并產生了一套基礎防衛系統和多重的抵御屏障，這些防御機能可以被系統性地全面激發，從而降低病害的發病頻率，同時控制其嚴重程度，以此來促使植物系統獲得抗性（systemic acquired resistance簡稱SAR）。由某種病原物初步侵染引發的防衛激活反應，將能夠對多種病原物產生持久的抗性作用;而誘導系統抗性（induction 0f systemic resis-tance簡稱ISR）其與SAR作用效果相似，它的防衛反應是由有益的內生細菌激發產生的。王萬能等在煙草內生菌118防治黑脛病時發現植物的POD、PAL活性較之前有明顯的上升趨勢。接種假單胞菌WCS417r的康乃馨（Dianthuscaryophillus）植株對鐮刀菌的病原真菌所引起的枯萎病感病性明顯呈降低趨勢，黃瓜（Cucumissativus）對葉部病害炭疽病病原菌（Colletotrichum orbiculare）的感病性降低，這些是關于有益細菌激發ISR的首次報道。

芽孢桿菌是激發ISR最常見的有益細菌，現有報道證明，枯草芽孢桿菌GB03和解淀粉芽孢桿菌IN937a可以通過分泌具有揮發性的有機物質以此來激發植物體內的ISR反應。蠟樣芽胞桿菌ARl56也能同時激發擬南芥植株的SAR和ISR，以此來增強其對丁香假單胞菌的番茄致病變種（P.syringae pv.tomato）菌株DC3000的抗性;Yang等發現生物防治細菌熒光假單胞菌HC1-07可以產生氯霉素來抑制病原菌，從而達到防治小麥根部的一些病害。陳劉軍等的蠟樣芽胞桿菌AR156也可通過誘導防御性酶和防衛基因從而增強水稻對紋枯病抗性。

三、牡丹內生細菌生物防治進展

牡丹作為集觀賞、醫藥、油料作物于一體的綜合性經濟作物，目前關于牡丹內生菌的研究逐漸進入生物防治研究者的視野。何建清等對大花黃牡丹的內生真菌和放線菌做了初步篩選研究，用來對4種常見植物病害進行拮抗活性初步研究，分離獲得1株具有抑菌廣譜性、活性強的鏈霉菌屬菌株。楊瑞先等從牡丹根部組織中分離得到內生菌用來防治牡丹的病原真菌病害，從牡丹組織內分離得到的蘇云金芽孢桿菌、假真菌樣芽孢桿菌對牡丹灰霉病原菌具有顯著的抑制作用，其抑菌機制是導致牡丹的灰霉病原真菌的菌絲局部膨大、發生扭曲及畸形狀態。鄭艷等從鳳丹植株組織內分離得到的內生細菌用來對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、毛霉、黑線炭疽病、青霉、西瓜枯萎病和鏈格孢霉菌進行拮抗活性抑制，均有至少對其中一種病原有拮抗作用，其中X7菌株對上述病菌均有一定抑制作用。

牡丹的內生細菌相當豐富，現有研究報道可以為生物防治工作提供一定的基礎，也為生物防治工作進一步的研究提供新方向。

四、問題與展望

通過現有報道可知，牡丹植株內生菌種群十分豐富，尤其是內生細菌更多。目前關于植物內生細菌的研究報道很多，但關于牡丹內生菌的研究匱乏，且針對性不強。因此，牡丹內生細菌生物型殺菌劑的開發研究工作任重道遠，相信今后通過生物防治工作者的潛心研究，在牡丹內生細菌上能研發出廣譜多靶標的生物防治菌株，作為防治植物病害的生物防治藥劑，有效解決化學防治農藥殘留問題。值得注意的是，雖然植物內生細菌種類繁多，但不乏有些是致病細菌，它會比一般的細菌致病性更嚴重，將造成更嚴重的經濟損失。