西瓜枯萎病生物防治技術研究進展

劉 冬，李 萍，畢璋友，姜曉斌

(安慶職業技術學院 園林園藝系，安徽 安慶 246003)

·農業科學·

西瓜枯萎病生物防治技術研究進展

劉 冬，李 萍﹡，畢璋友，姜曉斌

(安慶職業技術學院 園林園藝系，安徽 安慶 246003)

西瓜枯萎病是世界性土傳真菌病害。近年來，隨著西瓜生產的設施化、規模化以及連作的種植布局，西瓜枯萎病頻繁暴發并有蔓延的趨勢，嚴重降低了西瓜的產量和品質，對我國的西瓜生產和發展造成巨大經濟損失。本文從拮抗微生物、植物化感作用和微生物肥料等方面對生產中西瓜枯萎病的生物防治方法進行了論述。

西瓜枯萎病；拮抗微生物；化感作用；微生物肥料

西瓜是世界十大水果之一，由尖孢鐮刀菌西瓜專化型[Fusarium oxysporum Schl.f.sp.niveum ( E.F.Smith) Snyder et Hansen]引起的西瓜枯萎病是一種世界毀滅性的土傳病害，該病于1894年Smiht首次報道，現已廣泛分布于非洲、澳大利亞、亞洲、歐洲、北美和南美等國家[1-2]。尖孢鐮刀菌西瓜專化型有生理小種0號、1號、2號和3號等4個生理小種[3-5]。其中，大多數西瓜品種對生理小種0號具有優良的抗性，對西瓜產量影響甚微[6]；二倍體西瓜品種對生理小種1號具有良好的抗性，但隨著三倍體無籽西瓜的大面積栽培以及連作的栽培方式，西瓜枯萎病又上升為主要病害[7-8]；生理小種2號和3號對西瓜具有很強的致病力[9]。西瓜枯萎病菌能以厚垣孢子在土壤中存活6～10年，并能在多種作物上生存，給病害的控制帶來嚴重困難，已成為西瓜產業發展的主要限制因素[10]，如何采取高效的防治策略是保證西瓜增產增收的關鍵。

西瓜枯萎病防治十分困難，選育和利用抗病品種是最經濟有效的措施。目前生產上既高產優質又抗枯萎病的西瓜品種很少，常采用輪作換茬、嫁接和化學藥劑等方法防治枯萎病。實行多年輪作倒茬的農業措施，對減少病害傳播雖能起到一定的作用，但有些地區土地有限，輪作不易實施[11]；嫁接栽培能明顯降低西瓜枯萎病的病株率和病情指數，但費工費時并降低了西瓜的品質和風味，限制了這一技術在生產實踐中的廣泛應用；化學藥劑防治可以收到一定的效果，但成本高、用工多，單一殺菌劑長期使用易使病原菌產生抗藥性，導致防治效果下降，同時造成農藥殘留和大氣環境污染[12]。生物防治方法對環境友好，風險低，其中，生物菌劑及植物化感作用物質的研究和開發十分活躍，但潛力尚沒有得到充分的發揮，作為低毒性新型農藥其具有重要的開發價值[13-14]。本文從拮抗微生物、植物化感作用和微生物肥料等方面論述了西瓜枯萎病的生物防治研究進展，將在今后西瓜產業可持續發展中發揮重要的作用。

1 拮抗微生物與西瓜枯萎病防治

為了尋求對西瓜枯萎病安全有效的防治措施，以菌治菌的生物防治方法受到人們的普遍關注。國內外已有不少關于真菌、細菌和放線菌等拮抗菌防治西瓜枯萎病的研究。

1.1 細菌與西瓜枯萎病防治

目前應用于防治西瓜枯萎病的生防細菌種類主要有芽孢桿菌屬(Bacillus spp.)[15]和假單胞桿菌屬(Pseudomonas spp.)[16]等。黎起秦等[17]從 6 個土壤標本中分離得到4個芽孢桿菌(Bacillus spp.)對西瓜枯萎病菌有較強的抑制作用。岳菊等[18]采用土壤稀釋法和根組織分離法分別從健康西瓜、黃瓜、茄子的根際土壤及幼根分離拮抗微生物，篩選到枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，其中B.subtilis對西瓜枯萎病的盆栽防效達80.4%。王卿等[19]從西瓜、小麥根圍土壤以及茄子、棉花莖稈中分離獲得土壤細菌和內生細菌，發現2株B.subtilis和1株多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)對西瓜枯萎病的防治效果優于化學藥劑百菌清，田間防效達64.9%。

1.2 真菌與西瓜枯萎病防治

西瓜枯萎病拮抗真菌的研究主要集中在叢枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)真菌、綠色木霉(Trichoderma viride)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和非致病性鐮刀菌(Fusarium spp.)上。Hage-Ahmed等[20]報道叢枝菌根AM真菌能增加植物對鐮孢屬在內的土傳病原物的抗性。在溫室盆栽條件下，李敏等[21]通過接種AM真菌發現，AM真菌能有效促進西瓜植株的生長發育，增加植株干重，根際土壤中病原菌群體數量顯著減少，病菌對根系的侵染率明顯降低，從而減輕西瓜枯萎病造成的損失。有研究表明[22]，AM真菌通過抑制西瓜根內和根圍病原物數量，病情指數降低了89.3%；同時接種AM真菌和西瓜枯萎病菌，根內和根圍病原菌數量分別降低了58.1%和47.7%。趙國其等[23]發現T.viride能有效抑制西瓜枯萎病菌的生長，長久有效地保護西瓜苗，并定殖在西瓜根圍土壤中，防效優于多菌靈。陸楚月等[24]探究了盆栽試驗條件下T.viride在西瓜植株空間的分布以及對西瓜枯萎病的防控效果，結果表明T.viride不僅能夠有效減緩Fusarium oxysporum f.sp.niveum在西瓜植株內的侵染進程，而且能夠有效降低西瓜植株根內、莖內病原菌尖孢鐮刀菌的數量，對西瓜枯萎病的防控效果達到60%。

1.3 放線菌與西瓜枯萎病防治

從1872年發現放線菌至今，已報道69屬1687個種。高(G+C)mol%含量的革蘭氏陽性放線菌是一類具有廣泛實際用途的微生物資源，主要存在于土壤和腐爛的有機質中，其產生的抗生素對鐮刀菌等引起的作物土傳病害在生物防治方面具有重要作用，因能產生具耐熱、抗干燥能力的孢子渡過不良環境的特性倍受人們的關注[25]。有研究表明，放線菌作為生防菌的主要作用機制為產生揮發性有機化合物等抗菌物質，產生纖維素酶、幾丁質酶和葡聚糖酶等真菌細胞壁降解酶以及誘導寄主對病原菌的系統抗性等[26-27]。李歡等[28]將西瓜種子與放線菌拌種處理，顯著降低了連作西瓜枯萎病的發生，對苗期病害的防控效果達52.17%。甘良等[29]開展了放線菌混合菌劑對西瓜枯萎病的防治作用研究，結果發現混合菌劑各菌株之間協同作用達到優勢互補，對西瓜植株鮮重的提升和西瓜枯萎病的防治效果明顯優于單個菌株。

2 植物化感作用與西瓜枯萎病防治

許多植物的根系分泌物都具有抑制土傳病原菌生長和發育的作用，利用植物間的化感作用來防控枯萎病已成為近年來的研究熱點[30]。Shima等[31]認為萬壽菊根的提取物不僅能明顯抑制西瓜枯萎病菌的菌絲生長，同時誘導了西瓜POD酶和SOD酶等相關保護酶系的活性，減輕了西瓜枯萎病菌毒素對西瓜苗的毒害作用。范志宏等[32]研究發現萬壽菊殺菌素從生長、代謝和分子水平上對西瓜枯萎病菌產生了抑菌作用。王磊等[33]發現木香、丁香、肉桂和大黃等4種藥用植物提取物對西瓜枯萎病菌菌絲的抑制作用明顯。有研究表明，西瓜和旱稻間作或輪作后，旱稻能分泌阿魏酸、水楊酸以及一些酚類物質，這些化感物質不論是在體外培養還是接種在西瓜上，均能抑制西瓜枯萎病菌的生長[30]。其它研究結果也表明大蒜和分蘗洋蔥鱗莖提取物對西瓜枯萎病菌有一定的抑制作用[34-36]。姜麗等[37]研究表明筒篙與連作西瓜伴生可以降低西瓜枯萎病發生率，提高西瓜產量。Ren等[38]采用旱稻與西瓜連作，顯著降低西瓜根際土壤中尖孢鐮刀菌數量，有效減輕西瓜枯萎病的發生。因此，利用具有化感作用的植物與西瓜進行輪作、間作和套作，可以顯著改善西瓜重茬時遭受的枯萎病害，是防治西瓜枯萎病的一種有效方法。

3 微生物肥料與西瓜枯萎病防治

利用肥料作載體，復合幾種拮抗菌發酵的微生物肥料越來越被農戶認可和接受。它不僅能提高作物產量和改善品質，而且能顯著抑制作物土傳病害的發生，是發展“生態農業、綠色農業”，實現農藥和化肥零增長行動方案的有效措施之一。凌寧等[39]在西瓜育苗和移栽過程中，施用微生物肥料(氨基酸有機肥料與豬糞堆肥按一定比例混合，并摻入多粘芽孢桿菌和綠色木霉)，使拮抗菌在土壤中形成優勢種群，并在西瓜根系周圍形成“生物防御層”，促進西瓜生長，有效防治了西瓜枯萎病，克服了西瓜連作障礙。洪春來等[40]通過施用生防菌肥和普通有機肥對西瓜枯萎病防控效應進行了比較研究，結果顯示，施用生防菌肥大大降低了西瓜苗的病死率，提高了西瓜的產量，而普通有機肥對西瓜枯萎病的防效不明顯。Faheem等[12]將豬糞與鏈霉菌YCXU堆肥發酵后，鏈霉菌YCXU能很好適應西瓜根際土壤周圍的環境，對盆栽西瓜枯萎病的防效達67%。其中，鏈霉菌YCXU表現出幾丁質酶、β-1,3-葡聚糖酶、過氧化氫酶和脲酶活性，不僅能降解植物病原菌的細胞壁，還能間接地促進植物的生長。同時，鏈霉菌YCXU產生的揮發性有機物質能顯著抑制西瓜枯萎病菌的生長。

4 結論與展望

西瓜枯萎病目前仍然是制約西瓜生產的一種世界性土傳真菌性病害，因此科研人員開展了一系列的研究。盡管生物防治技術的應用是保證西瓜產業可持續發展的必然趨勢，但也面臨諸多新問題。例如，目前的研究更多關注于生防菌對西瓜枯萎病菌生長的抑制作用，而關于生防菌的風險性評價較少。生防菌的防治效果易受土壤、環境條件等諸多復雜因子的影響，許多研究表明，在室內抑制效果明顯的生防菌，在大田防治效果較差或表現不穩定。原因主要表現在生防菌不適應農田的生態環境、土壤中其他微生物對生防菌的影響以及農田中農藥殘留對生防菌的生存影響。針對相關問題，國內外專家對生防菌劑的研究主要從三方面入手：第一，努力尋找并篩選穩定、高效、廣譜的生防菌株，測定生防菌的綜合能力，明確生防菌的適應范圍；第二，通過改進營養配方、通氣狀態等生產工藝，提高生防菌的發酵水平和防治效果，對產品成本進行評估，開發出成熟的可大規模應用的生防菌劑；第三，篩選適合生防菌存活的基質，提高生防菌在土壤環境中的定殖能力和存活時間。

利用植物化感作用，通過植物分泌的化感作用物質直接抑制西瓜枯萎病菌的生長或激活西瓜的防御反應，一定程度上可以代替化學農藥來防控西瓜枯萎病。研究人員可以從轉錄組水平或蛋白質水平探討化感作用的分子機理，明確宿主細胞的相關抗病基因，尋求更好的防控措施，為克服西瓜連作障礙提供新視角。

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(編輯：嚴佩峰)

Research Progress in Biological Control ofFusariumOxysporumf.sp.Niveum

LIU Dong,LI Ping,BI Zhang-you,JIANG Xiao-bin

(Department of Horticulture and Landscape，Anqing Vocational and Technical College,Anqing 246003,China)

Watermelon Fusarium wilt is an important soil borne fungal disease in worldwide.The protected,large-scale cultivation and continuous cropping of watermelon has led to the outbreak ofFusariumoxysporumf.sp.niveumfrequently in recent years,which has greatly reduced the yield and quality of the watermelon,resulting in huge loss in watermelon production.This paper briefly reviewed biological control methods of watermelon Fusarium wilt in production including antagonistic microorganisms,plant allelopathy and microbial fertilizer.

watermelon Fusarium wilt;antagonistic microorganisms;allelopathy;microbial fertilizer

2017-04-24

安徽高校省級自然科學研究項目(KJ2015A368、KJ2013B133)；安徽省高校優秀青年人才支持計劃重點項目(gxyqZD2016516)；安徽省質量工程教學研究項目(2016jyxm0639).

劉 冬(1982—)，男，安徽淮北人，講師，在讀博士，主要從事微生物學研究.

*通訊作者：李 萍(1985—)，女，安徽安慶人，副教授，博士，主要從事植物真菌病害研究.

S436.5

A

2095-8978(2017)03-0082-04