谷子紋枯病生防菌株篩選與田間應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：S435；S476 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：BDOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.10.020

文章編號(hào)：1674-7909（2025）10-96-4

0 引言

谷子（Setaria italica）作為我國(guó)傳統(tǒng)的耐旱性糧食作物，擁有悠久的栽培歷史。谷子富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有良好的保健作用，符合現(xiàn)代人對(duì)健康飲食的追求。然而，谷子在生長(zhǎng)過程中面臨著多種病害的威脅，其中紋枯病是一種嚴(yán)重影響谷子產(chǎn)量和品質(zhì)的病害［1］。紋枯病主要侵染谷子的葉鞘和莖稈，發(fā)病初期，葉鞘上出現(xiàn)水漬狀病斑；隨著病情的發(fā)展，病斑逐漸擴(kuò)大并相互融合，形成云紋狀的大斑，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致莖稈腐爛、倒伏，影響谷子的光合作用和養(yǎng)分運(yùn)輸，進(jìn)而造成大幅減產(chǎn)［2］。目前，針對(duì)谷子紋枯病的防治主要依賴化學(xué)農(nóng)藥。化學(xué)農(nóng)藥在短期內(nèi)能夠有效控制病害的發(fā)生和蔓延，減少產(chǎn)量損失。然而，長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥也會(huì)帶來一系列問題，而利用生防菌株可以避免使用化學(xué)農(nóng)藥帶來的危害。生防菌株是指能夠抑制病原菌生長(zhǎng)、繁殖或減輕病害發(fā)生的有益微生物，它們可以通過產(chǎn)生抗生素、拮抗物質(zhì)，與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間等多種方式來抑制病原菌的生長(zhǎng)和侵染［3］。與化學(xué)農(nóng)藥相比，生防菌株具有對(duì)環(huán)境友好、不易產(chǎn)生抗藥性、能夠長(zhǎng)期維持生態(tài)平衡等優(yōu)點(diǎn)［4］。基于此，研究旨在篩選出對(duì)谷子紋枯病具有高效防治效果的生防菌株，并優(yōu)化其田間應(yīng)用技術(shù)，為保障谷子的安全生產(chǎn)和品質(zhì)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)谷子品種為豫谷35。發(fā)酵培養(yǎng)基為PD 培養(yǎng)液（馬鈴薯 200g 、葡萄糖 200g 和水 1000mL ）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 谷子紋枯病拮抗菌株的篩選

2022 年以市林州、湯陰、滑縣三地采集的28 份谷子紋枯病根際土壤為材料，通過梯度稀釋法結(jié)合含鏈霉素（ 50μg/mL ）的PDA 培養(yǎng)基分離獲得436 株微生物。采用平板對(duì)峙法進(jìn)行初篩：將待測(cè)菌株與活化的稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani AG-1IA）菌塊（直徑 5mm ）間距 2cm 接種， 28^°C 培養(yǎng) 72h 后，通過游標(biāo)卡尺測(cè)定抗菌株的抑菌帶寬度，取排名前5 的菌株進(jìn)行終篩試驗(yàn)。終篩試驗(yàn)過程如下：培養(yǎng)候選菌株發(fā)酵液（PD 培養(yǎng)液， 28^°C180r/min 培養(yǎng) 48h ） $$ 離心取上清液 $$ 濾膜（ （0.22μm ）滅菌 $$ 與PDA 混合（終體積分?jǐn)?shù) 10% ） $$ 接種病原菌 $$ 計(jì)算抑制率。利用抑菌直徑較大和抑制率較高的生防菌株進(jìn)行田間應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化。

1.2.2 應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

試驗(yàn)地位于市農(nóng)業(yè)科學(xué)院柏莊試驗(yàn)基地，共設(shè)計(jì)6 組試驗(yàn)處理，每組3 個(gè)重復(fù)，共18 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū) 10m² ，間隔帶 1m ，具體試驗(yàn)見表1。

表1 應(yīng)用設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)

1.3 測(cè)試指標(biāo)

于 2022 年 8 月 18 日（病害發(fā)生初期）和 9 月 13日（病害盛發(fā)期）進(jìn)行病情調(diào)查，分2 次進(jìn)行。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)采用三點(diǎn)隨機(jī)取樣法，即在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取3 個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)連續(xù)調(diào)查50 株谷子，每小區(qū)共計(jì)調(diào)查150 株。調(diào)查時(shí)應(yīng)重點(diǎn)觀察植株從莖基部至頂部葉鞘的發(fā)病情況，記錄各株的病害等級(jí)。

病害嚴(yán)重度劃分為0～9 級(jí)。0 級(jí)：全株無病斑；1 級(jí)：全株僅在莖基部有 _1～2 個(gè)葉鞘發(fā)病；3 級(jí)：株高1/4以下葉鞘發(fā)病（病斑面積占該區(qū)域比例 ≤25% ）；5級(jí)：株高1/2 以下葉鞘發(fā)病（病斑面積占該區(qū)域比例26%～50% ）；7級(jí)：頂部第二葉鞘以下發(fā)病（病斑面積占該區(qū)域比例 51%～75% ）；9 級(jí)：全株葉鞘發(fā)病或枯死（病斑面積占該區(qū)域比例 gt;75% ）。

病情指數(shù) （DI） 反映各小區(qū)的病害嚴(yán)重程度，病情指數(shù)計(jì)算公式見式（1）。

病情指數(shù) （各級(jí)病株數(shù) × 該級(jí)代表值） × 調(diào)查總株數(shù) 19×100% （1）

式中：9為最高病情等級(jí)（9級(jí)）的代表值。

相對(duì)防治效果 （CE） 計(jì)算公式見式（2）。

相對(duì)防治效果 （%）= （對(duì)照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對(duì)照區(qū)病情指數(shù) ×100% （2）

在收獲期測(cè)定產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均在 Microsoft Excel 2016 中處理，并使用 IBM SPSS 18.0 軟件進(jìn)行分析。采用 Duncan多重極差檢驗(yàn)進(jìn)行單因素方差分析（ （Plt;0.05） ）。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷子紋枯病拮抗菌株的篩選

2.1.1 初篩

由表2 可知，菌株TB13 的抑菌帶直徑最大，TB13 的抑菌效果較TB9 提升了 16.7% ，較 TB11 提升了 31.0% ，較 TB151 和 TB112 分別提升了 146.2% 和 105.5% ，但TB13 與TB9 的差異未達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平。此外，TB151 和TB112 的抑菌效果顯著低于其他菌株，抑菌帶直徑分別為 9.1mm 和 10.9mm 。

表2 谷子紋枯病生防菌株的抑菌作用的差異

注：不同小寫字母代表不同處理間差異顯著，下同。

2.1.2 終篩

由表3 可知，TB13 對(duì)谷子紋枯病菌的抑制率最高，用TB13進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

表3 拮抗菌株發(fā)酵液對(duì)谷子紋枯病菌的抑制率（終篩）

2.2 TB13應(yīng)用結(jié)果

2.2.1 病情指數(shù)

不同處理組谷子紋枯病病情指數(shù) （DI） 如表4所示。采用TB13 菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） ）的處理組在病害發(fā)生初期（8 月18 日）和盛發(fā)期（9 月13日）均表現(xiàn)出良好的防治效果。病害發(fā)生初期， T₃ 的 DI 值顯著低于CK，與CK 相比降低了 50.2%（Plt; 0.05），較 T₁?T₂?T₄?T₅ 降低了 32.1%.16.9%.24.4% 和 23.2% 。病害盛發(fā)期， T₃ 的 DI 值仍保持最低，顯著低于CK，與CK 相比降低了 53.6% ，與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相 比 分 別 降 低 了 23.9%，13.4%，20.6% 和19.3% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的 DI 值在2次調(diào)查中均顯著低于 T₁ （低濃度葉面噴霧）、 T₄ （灌根處理）和 T₅ （種子包衣）（ （Plt;0.05） ，表明葉面噴霧的防治效果與菌液濃度呈正相關(guān)，而灌根處理和種子包衣的防治效果低于葉面噴霧。

表4 不同處理組谷子紋枯病病情指數(shù)

2.2.2 相對(duì)防治效果

不同處理組對(duì)谷子紋枯病的相對(duì)防治效果如表5 所示。TB13 菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） ）對(duì)谷子紋枯病的相對(duì)防治效果 （CE） 在病害發(fā)生初期（8月18 日）和盛發(fā)期（9 月13 日）均顯著高于其他處理組。病害發(fā)生初期， T₃ 的 CE 值最大，與 T₁，T₂ 、T₄ 和 T₅ 相比，分別提升了 54.5%，10.8%，47.2% 和43.4% （ （Plt;0.05） ）。 病 害 盛 發(fā) 期 ， T₃ 的 CE 值 為53.6% ，與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，分別提升了 37.4% 、15.5% 、 29.2% 和 26.7% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的 CE 值在2 次調(diào)查中均顯著高于 T_l （低濃度葉面噴霧）、 T₄ （灌根處理）和 T₅ （種子包衣）。病害發(fā)生初期， T₂ 的 CE 值較 T₁，T₄，T₅ 分別提升了39.4%.32.8% 和 29.4% ；盛發(fā)期仍保持顯著優(yōu)勢(shì)，T₂ 的 CE 值較 分別提升了 18.9%，11.8% 和 9.7% 。

表5 不同處理組對(duì)谷子紋枯病的相對(duì)防治效果

2.2.3 產(chǎn)量指標(biāo)

由表6可知， T₃ 的千粒質(zhì)量顯著高于CK，比CK提高了 32.0% .0%（Plt;0.05） ； T₃ 與 T₁，T₂，T₄ 和 T_s 相比，千粒質(zhì)量分別提高了 17.9%.10.0%.13.8% 和 13.8% 。T₃ 的穗粒數(shù)顯著高于CK，比CK 提高了 38.0% ；與T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，穗粒數(shù)分別提高了 21.1% 、11.3%，17.0% 和 19.0% 。 T₃ 的每 667m² 產(chǎn)量顯著高于CK，比CK 提高了 28.0% ； T₃ 與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，每 667m² 產(chǎn)量分別提高了 10.3%，4.8%，6.8% 和8.4% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和每 667m² 產(chǎn)量均顯著優(yōu)于 T₁，T₄ 和 T₅（Plt; 0.05），其每 667m² 產(chǎn)量較 T₁ 和 T₅ 分別提升了 5.3% 和 3.4% 。

表6 不同處理組谷子產(chǎn)量指標(biāo)

3 討論

研究表明，TB13 菌株作為生防菌株，可通過高濃度葉面噴霧 （T₃） ）對(duì)谷子進(jìn)行處理，相對(duì)防治效果較好，且顯著降低了谷子的病情指數(shù)，同時(shí)提高了谷子產(chǎn)量指標(biāo)。于谷子分蘗期和拔節(jié)期的關(guān)鍵施藥時(shí)期采用葉面噴霧的施藥方式，可直接抑制病原菌侵染并增強(qiáng)植株抗病性，從而實(shí)現(xiàn)雙重抗病機(jī)制［5］。機(jī)制解析表明，TB13的抑菌活性可能與其分泌的抗菌代謝產(chǎn)物（如脂肽類、幾丁質(zhì)酶或揮發(fā)性有機(jī)化合物）密切相關(guān)。通過前期的抑菌試驗(yàn)，TB13 的抑菌帶直徑（ 22.4mm ）和抑制率（ 65.3% ）顯著高于其他菌株，推測(cè)其代謝產(chǎn)物可直接破壞病原菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)或干擾菌絲生長(zhǎng)［5］。此外，葉面噴霧后菌液在植株表面形成生物膜，可能通過競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)位點(diǎn)抑制病原菌孢子萌發(fā)，而分蘗期和拔節(jié)期施藥恰逢紋枯病菌侵染高峰期，此時(shí)菌株定殖可提前建立抗病屏障［6］。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，TB13可能通過誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性（ISR）增強(qiáng)谷子自身防御能力。例如，菌株代謝產(chǎn)物中的脂肽類物質(zhì)可激活植物茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信號(hào)通路，促進(jìn)防御相關(guān)基因（如PR 蛋白、過氧化物酶）表達(dá)，從而提升葉鞘組織對(duì)病原菌的耐受性，這解釋了 T₃ 處理組在病害盛發(fā)期仍能保持較低病情指數(shù)的原因［4］。同時(shí)，TB13的促生作用可能通過促進(jìn)根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，間接提高植株抗逆性，最終反映為千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)的顯著提升［2］。灌根處理（ （T₄） 和種子包衣 （T₅） 效果較差，可能與菌株在土壤中的存活率低或未能有效接觸莖基部病原菌靶標(biāo)有關(guān)［5］。然而，不同地區(qū)環(huán)境條件或谷子品種對(duì)菌株效果的潛在影響仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證。未來研究可結(jié)合分子手段解析TB13 的抑菌機(jī)理，并探索與其他農(nóng)業(yè)措施的協(xié)同效應(yīng)，以推動(dòng)其規(guī)模化應(yīng)用。

4 結(jié)論

綜上所述，從谷子紋枯病病株根際土壤樣品中篩選出的TB13 菌株抑菌效果最佳。田間應(yīng)用試驗(yàn)表明，TB13菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） 在病害發(fā)生初期和盛發(fā)期相對(duì)防治效果較好，且能顯著降低病情指數(shù)，有效提高谷子千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和每 667m² 產(chǎn)量。葉面噴霧防治效果與菌液濃度呈正相關(guān)，灌根處理和種子包衣效果較差，未來可結(jié)合分子手段解析其抑菌機(jī)理，探索其與其他農(nóng)業(yè)措施的協(xié)同效應(yīng)。

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Abstract： This study focuses on the prevention and control of foxtail millet sheath blight， aiming to screen efficient biocontrol strains and optimize field application techniques. Isolation and screen? ing of rhizosphere soil samples from foxtail millet sheath blight infected plants in different townships of Anyang City showed that strain TB13 had the largest inhibition zone diameter， which was 16.7% ， 31.0% ， 146.2% ， and 105.5% higher than TB9， TB11， TB151， and TB112， respectively. Final screen? ing demonstrated an inhibition rate of 65.3% against foxtail millet sheath blight fungus. For field ap? plication， six treatment groups were established. Among them， the high-concentration foliar spray of TB13 （T₃） proved most effective. The disease index at the initial stage of disease was 50.2% lower than that of the control， and the disease index at the peak stage was 53.6% lower than that of the con? trol; The control effect at the initial stage was 50.2% ， increasing to 53.6% at the peak stage; The yield per mu increased by 28.0% compared to the control. The control effect of leaf spray was posi? tively correlated with the concentration of bacterial solution， while the effect of root drenching and seed coating was weak. Subsequently， molecular methods can be used to analyze the antibacterial mechanism and explore synergistic effects with other agricultural measures for promote large-scale application.

Key words： foxtail millet; sheath blight; biocontrol bacterial strains; screening; field application