生防細菌作用機理及其防治荔枝病害應用情況

施國駒　李菊馨　吳耿寰　王麗萍　謝紅輝

摘 要：生防細菌是一類非常重要的細菌。本文介紹了芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單孢菌屬（Pseudomonas）和土壤桿菌屬（Agrobacterium）生防細菌的種類、作用機理及其在荔枝病害防治上的應用情況。

關鍵詞：生防細菌 芽孢桿菌屬 假單孢菌屬 土壤桿菌屬 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

農業生產上由于大量使用化學藥劑，造成了病原菌的抗藥性，同時化學農藥殘留污染了環境且危害人畜安全，因此人們不斷尋求新的安全有效的植物病害防治途徑。近年來，國內外廣泛利用有益微生物及其代謝產物來抑制病原菌的活動，使生物防治策略發展迅速[1]。生防細菌在植物病害生物防治中起著非常重要的作用。

1 生防細菌的主要類群

目前，已經被發現并投入到商品化生產的生防細菌主要是芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單孢菌屬（Pseudomonas）和土壤桿菌屬（Agrobacterium）的類群[2]。

1.1 芽孢桿菌屬（Bacillus）

目前用于植物病害生物防治的主要有枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和蠟狀芽孢桿菌（Bacillus cereus）兩種，它們對終極腐霉菌（Pythium ultimum）、立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）、樟疫霉菌（Phytophthora cinnamomi）、禾頂囊殼菌（Gaeuman nomyces gramisis）、禾谷玫瑰鐮刀菌（Fusarium roseum）、齊整小核菌（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. 菌株組成的“增產菌”同時具有防病和促進植物生長的性能[5]。B. subtillis B-916菌株對水稻紋枯病的防治效果達50%以上，將該菌株與井崗霉素按一定比例混合施用可提高井崗霉素防治水稻紋枯病的效果[6]。

1.2 假單孢菌屬（Pseudomonas）

假單孢屬細菌是植物病害生物防治研究的一類重要資源。人們已對假單孢菌進行了大量的研究，發現它的不同菌株可以有效地抑制立枯絲菌（Rhizoctonia solani）[7]、胡蘿卜軟腐歐文氏菌（Erwinia carotovora）等病原真菌和細菌引起的植物病害[8]。

自上世紀70年代以來，人們對熒光假單胞（Pseudomonas fluorescens）﹑惡臭假單胞（Pseudomonas putida）進行了較深入的研究。據報道熒光假單胞（P. fluorescens）和惡臭假單胞（P. pudita）等菌株應用在馬鈴薯上并改善馬鈴薯的生長，而且證實它們在甜菜和蘿卜上同樣能改善植物的生長。P. fluorescens的熒光93菌劑防治小麥全蝕病，其效果可達到65 %，增產可超過兩成，并已在部分省份得到大面積推廣[9]。假單胞屬細菌除了在植物病害防治方面顯現的潛力外，在改善土壤肥力、促進植物生長等方面，也具有重要的作用。

1.3 土壤桿菌屬（Agrobacterium）

放射土壤桿菌（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桿菌[10]。到目前為止在世界范圍內，還沒有任何一種防治措施和化學農藥能夠取代K84菌株在防治果樹根癌病中的地位[11]。王慧敏等（1997）研究結果表明土壤桿菌屬E26的抑菌譜寬于K84和K1026，它不僅可以抑制葡萄農桿菌（A. vitis），而且對根癌農桿菌（A. tumefaciens）和發根農桿菌（A. rhizogenes）的部分菌株也有明顯的抑菌作用[12]。

2 生防細菌作用機理

拮抗細菌的生物防治機理通常表現為：競爭作用、抗生作用、誘導抗性，有些拮抗菌以某一種機制為主，但是許多菌有多種拮抗作用。

2.1 競爭作用

競爭作用就是營養物質、物理位點和生態位點的的競爭，通常包括生存空間和營養物質的競爭。生防菌與病原菌之間的空間競爭包括侵染位點及生態位點的競爭，生防菌能通過優先占領一定的生存空間，在病原菌與植株間形成一個隔離帶，使病原菌較難侵入。生防菌能否在寄主植物的根圍占據有利位點而定殖，直接影響到該菌株是否能獲得理想的防效[13]。研究表明，大多數拮抗細菌能夠迅速在植物根際大量定殖，造成植物根際的碳源、氮源物質等營養物質缺乏，從而減少病原菌在植物根際存活與定殖的數量[14]。Lindow等[15]構建出無冰核活性的丁香假單胞菌（P. syringae）的突變株，它能夠有效地與造成植物霜凍危害的野生型P. syringae競爭有限的葉面生態位點，降低野生型菌株群體，從而降低霜凍危害。

2.2 抗生作用

抗生作用指拮抗細菌能分泌一種或多種可以直接抑制或殺死病原菌的拮抗物質，此類物質一般在低濃度下就能對病原菌的生長和代謝產生抑制。據報道大多數拮抗細菌可以產生對自身或其它微生物具有抑制作用的拮抗物質，包括：（1）抗生素;（2）溶菌酶或蛋白酶;（3）缺陷型噬菌體;（4）具有抗菌作用的代謝產物;（5）毒素;（6）細菌素或細菌素類似物等[13]。熒光假單胞桿菌（P. fluorescens）能產生一些酶類和酚類等抗生素和抗菌次生代謝物，這些物質可防治由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黃單胞菌（Xanthomonas campestris）的胞壁外層膜，從而降解細胞[17]。

2.3 誘導系統抗性

誘導系統抗性通常是指通過非生物或生物因子，激發寄主植物產生化學的或物理的保護結構，使寄主獲得系統抗病性[18，19]，這些誘導因子包括化學物質、非寄主病原物、非病原物、致病力喪失或降低的病原微生物等[20]。目前，根圍細菌所介導的植物誘導抗病性的研究工作主要集中在黃瓜、煙草、大豆、胡蘿卜、番茄、擬南芥和康乃馨等植物上。

3 生防細菌在荔枝病害防治中的應用

荔枝是我國南方的名優水果。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]。

枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌對荔枝霜疫霉有顯著的抑制作用，其中枯草芽孢桿菌對荔枝霜疫霉病菌絲生長和孢子囊萌發的抑制率最高，分別為63.34 %和79.29 %[22]。利用枯草芽孢桿菌培養液處理荔枝果實，可提高荔枝果皮的幾丁質酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性，過氧化物酶、多酚氧化酶、及膜透性、丙二醛含量等比病菌處理低[23]，說明枯草芽孢桿菌可以誘導荔枝果實對荔枝霜疫霉病產生抗病性。Korsten等[24] 從荔枝樹上分離得到地衣芽孢桿菌（B.licheniforms）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（Bacillus stearothermophilus）和巨大芽孢桿菌（B.megaterium）等3種拮抗菌，這些拮抗菌能有效地抑制鏈格孢屬（Alternaria alternate）、擬莖點霉屬（Phomopsis sp.）、青霉屬（Penicillium sp.）和盤多毛孢屬（Pestalotia sp.）等荔枝果實病原菌，可減輕采后荔枝病害[25]。蔣躍明等[26]報道，采用B. subtilis培養液和多抗霉素混合處理荔枝果實，可有效地防治荔枝霜疫霉侵染引起的貯藏病害，處理在5 ℃下貯藏1個月后，病果率約5 %，防治效果顯著高于對照處理。黃庶識等[21]從土壤中分離了1株枯草芽孢桿菌，其對荔枝霜疫霉菌、炭疽菌菌絲生長均具有明顯抑制作用，抑制率分別為92.34 %和70.36 %。Jiang等[27] 采用枯草芽胞桿菌培養液結合多抗霉素處理荔枝果實，可以有效防治荔枝霜疫霉侵染引起的貯藏病害。Sivakumar等[28]用枯草芽胞桿菌提取液處理采后荔枝鮮果，結合改良的聚丙烯包裝袋，可有效抑制果實的腐爛和褐變。多粘類芽孢桿菌分泌的抗菌物質可引起荔枝霜疫霉菌絲不規則扭曲、萎蔫、末端膨大，孢子囊凹陷、畸形，內含物外泄等[29]。利用假單胞菌降解殼聚糖后產生的氨基寡糖素可以誘導荔枝果實產生抗性，對荔枝霜霉病有顯著防效[30]。

4 結語

生防菌資源豐富，種類繁多。目前利用生防菌防治植物病害多處在實驗室研究階段，在大田推廣應用的較少，針對荔枝病害的防治仍以化學藥劑為主。今后應鞏固現有的研究成果，加快研發生物制劑步伐。此外，在應用生防菌及其生防制劑防治荔枝病害前必須做好果實食用安全性和環境安全性風險評估。

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