芽孢桿菌在生物防治葡萄病原菌中的應用研究進展

鐘輝 徐文洋

摘 要：葡萄是世界上主要的水果之一，在種植過程中極易感染各類病原微生物，從而對其生長、產量及品質均造成了不良的影響。近年來，芽孢桿菌在生物防治植物病原菌中的應用受到了廣泛的關注。該文綜述了芽孢桿菌在葡萄病原菌防治領域中應用的研究進展，并分析了其作用機制，旨在為芽孢桿菌在葡萄病原菌防治中的應用提供參考。

關鍵詞：芽孢桿菌;葡萄病原菌;研究進展;生物防治

中圖分類號 S436.6文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）24-0088-03

Abstract：Grapevine （Vitis vinifera L.） is considered to be one of the important fruit crops worldwide and can be greatly infected by a number of pathogenic microorganisms，which results large production losses，reduced yields，and fruit quality. In recent years，Bacillus species have attracted great attention for their application potential in biological control of plant pathogens. The present review summarizes the recent progress in the applications and underlying mechanisms of Bacillus species in biological control of major grapevine pathogens. This review provides information for the application of Bacillus species in biological control of grapevine pathogens.

Key words：Bacillus species;Grapevine pathogens;Research progress;Biological control

葡萄是世界上主要的水果之一，2018年我國葡萄種植面積達87.5萬hm2，約占全球葡萄總種植面積的11.82%。但在種植過程中，葡萄極易感染細菌、真菌等病害，從而對其生長、產量及品質均造成了不良的影響，進而影響到整個葡萄產業的發展。目前，普遍采用化學農藥進行葡萄病蟲害的防治，然而化學藥劑的大量使用容易使病原菌產生抗藥性并造成嚴重的生態環境污染[1]。此外，化學藥劑在葡萄鮮果中的殘留，極易引發食品安全問題，威脅消費者的健康。因此，開展生物防控，對于保障葡萄產品的質量安全和產業健康發展具有重要的意義[2]。近年來，芽胞桿菌（Bacillus）作為一種理想的生防微生物被引入植病生物防治領域，其在控制病害發生、促進作物生長、提高作物產量等方面表現出了顯著的應用前景[3]。本文綜述了芽孢桿菌在葡萄病原菌防治領域中的應用研究進展及其作用機制，并對存在的問題進行了討論，旨在為芽孢桿菌在葡萄病原菌防治中的應用提供參考。

1 芽孢桿菌對常見葡萄病原菌的防治作用

1.1 灰霉病 灰霉病是一種常見的葡萄病害，由半知菌亞門灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea Pers）感染所致。大量研究證實，芽孢桿菌能有效抑制葡萄灰霉病菌。魏新燕等研究發現，分離自滄州渤海海域的甲基營養型芽孢桿菌（Bacillus methylotrophicus）BH21的無菌發酵液對灰葡萄孢菌有較強的抑制作用，其主要活性成分是脂肽類物質[4]。李永剛和郭曉慧等報道，枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）BS2的菌液成分及胞外蛋白能有效抑制灰葡萄孢菌的產孢、萌發和菌絲生長，具有較好的開發前景[5]。Maachia等研究發現，芽孢桿菌B27和B29菌株能有效抑制灰葡萄孢菌的生長[6]。潘虹余等研究發現，解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloquefaciens）B15菌株發酵液能有效抑制灰葡萄孢菌，并發現其主要抑菌物質是脂肽類抗菌物質[7]。

1.2 白粉病 白粉病是一種常見的葡萄葉部真菌病害，主要由葡萄鉤絲殼菌（Uncinula necator Schw. Burr.）引起，最容易感染歐洲葡萄（Vitis vinifera L.）。付瑞敏等從葡萄果園土壤中分離鑒定出一株枯草芽孢桿菌PT4，發現該菌株能有效抑制葡萄白粉病病原菌的生長[8]。Maachia等研究發現，芽孢桿菌B27和B29菌株能有效抑制葡萄白粉病病原菌的生長[6]。

1.3 霜霉病 葡萄霜霉病是葡萄生產上的主要真菌性病害之一，由葡萄生單軸霉[（Plasmopara viticola （Berk.& M.A.Curtis） Berl & De Toni）]引起的。該病菌分布廣泛，主要侵染葡萄葉片，具有傳播快、發病重、再侵染頻繁、危害大等特點，嚴重影響葡萄生長和產量，是造成葡萄生產損失的主要原因之一[9]。解淀粉芽孢桿菌（B. amyloquefaciens）EDR4菌株對葡萄生單軸霉有良好的抑菌效果，該菌株菌液在大田環境下對葡萄霜霉病的防控效果在70%左右，其效果接近80%烯酰嗎啉[10]。申紅妙等研究表明，內生枯草芽孢桿菌JL4能有效抑制葡萄霜霉病菌孢子囊的萌發，并證實該芽胞桿菌防治葡萄霜霉病的效果與其在葡萄葉表面和內部的定殖量呈正相關[11]。

1.4 白腐病 白腐病又稱腐爛病，由白腐盾殼霉（Coniella diplodiella）侵染引起的，主要危害果穗，也可侵染枝蔓和葉片，是葡萄生長期引起果實腐爛的主要病害之一[12]。尹向田等研究發現，甲基營養型芽孢桿菌（B. methylotrophicus）GSBM05發酵液對白腐盾殼霉孢子萌發和菌絲生長的抑制率均在90%以上，發酵液不同組分對葡萄離體果實、葉片的防治效果均達80%以上[13]。

2 芽孢桿菌抑制植物病原菌的作用機制

芽孢桿菌的生物防治作用機制多種多樣，主要包括競爭作用、拮抗作用、誘導植物產生抗性以及促進植物生長等多個方面[14，15]。

2.1 競爭作用 競爭作用是芽孢桿菌防治植物病害的重要作用機制之一。芽孢桿菌能與植物病原菌競爭營養和空間位點，從而在植物的根際、體表或體內大量繁殖，迅速成為優勢菌株，阻斷或干擾病原微生物對植物體的侵染，達到防治植物病害的效果[16]。魏倩等研究表明，枯草芽孢桿菌B579、B001、解淀粉芽孢桿菌HB-2和芽孢桿菌B1能通過形成競爭優勢抑制灰葡萄孢霉在蒜薹表面的生長[17]。

2.2 拮抗作用 芽孢桿菌能通過產生脂肽類抗菌肽、細菌素、抗菌蛋白、幾丁質酶等產物直接抑制或殺死植物病原菌[18，19]。李永剛和郭曉慧等報道，枯草芽孢桿菌BS2胞外蛋白能有效抑制灰葡萄孢菌分生孢子的產生，說明高分子量抗菌蛋白質是其主要抗菌活性成分之一[5]。芽孢桿菌產生的上述抗菌物質能夠作用于植物病原菌菌絲細胞的細胞壁、細胞膜、信號轉導通路以及能量代謝，從而干擾或阻斷病原菌的正常生長代謝，引起菌絲、菌體的溶解，從而發揮防治植物病害的作用。比如，潘虹余等研究發現，解淀粉芽孢桿菌B15菌株產生的伊枯草菌素A（iturin A）和芬芥素（fengycin）2種脂肽類物質能通過誘導細胞凋亡的形式來抑制灰葡萄孢菌絲的生長[7]。

2.3 誘導植物產生系統抗性 誘導植物產生系統抗性是芽孢桿菌防治植物病害的又一個重要機制。研究表明，枯草芽孢桿菌等除直接抑制植物病原菌的生長和繁殖外，還可通過誘發植物自身的系統抗病潛能，實現廣譜的病害防治能力[15]。比如，解淀粉芽孢桿菌EDR4菌懸液處理能顯著提高葡萄葉片中多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）及苯丙氨酸解氨酶（PAL）等抗性相關酶的活性，從而通過誘導抗性提高對病原菌的防御能力[10]。

2.4 促進植物生長 研究表明，枯草芽孢桿菌等是一類重要的植物根圍促生細菌，能有效促進植物根系及植株生長并增強植物的抗病性，從而減少植物病害的發生[15，21-22]。蔡學清等研究表明，辣椒內生枯草芽孢桿菌BS-2菌株能通過誘導辣椒體內生長素（IAA）、玉米素（ZR4）、赤霉素（GA3）等植物生長激素的合成及抑制脫落酸（ABA）合成，從而促進辣椒苗的生長[23]。

3 展望

綜上所述，利用芽孢桿菌防治葡萄病害具有無污染、低殘留、安全性高且不易使病原菌產生耐藥性等優點，日益受到了國內外學者的關注。今后，一方面應加強芽孢桿菌抗菌物質的分離鑒定及抗菌作用機制方面的基礎研究;另一方面，應加強實際應用中的穩定性、環境安全性等的評估，從而推動芽孢桿菌在葡萄病原菌防治中的廣泛應用。

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（責編：張宏民）