大蒜内生菌对植物病害防治的研究进展.pdf

生物资源 2023 45 5 412 420 Biotic Resources 大蒜内生菌对植物病害防治的研究进展 陈童童 1 3 唐亚文 1 张思涵 1 徐梦瑶 1 翟 越 1 胡子月 1 陆 灵 1 薛 萌 1 白耀博 2 王军娟 1 3 蒋继宏 1 3 1 江苏师范大学 生命科学学院 江苏 徐州 221116 2 徐州生物工程职业技术学院 江苏 徐州 221018 3 江苏师范大学 药用植物生物技术国家重点实验室培育点 江苏 徐州 221116 摘要 大蒜以其杀菌抑菌作用闻名 研究发现其体内也富含微生物资源 这些微生物的存在对大蒜的功效有重要影响 大 蒜内生菌通过自身含有的胞外多糖或者分泌的抗生素等物质可以直接或间接遏制病原微生物的产生 诱导植物产生系统抗 性 减少植物病害的发生 本文就植物内生菌的来源 大蒜内生菌的分离与鉴定以及大蒜内生菌对植物病害影响等方面 阐述 大蒜内生菌在防治植物病害方面的研究成果 同时 对大蒜内生菌在植物病害生物防治中的应用前景及存在的问题进行了讨 论 以期为大蒜内生菌资源的开发利用提供参考 关键词 大蒜 内生菌 植物病害 生物防治 中图分类号 S432 1 文献标志码 A 文章编号 2096 3491 2023 05 0412 09 Research progress of garlic endophytes for plant disease control CHEN Tongtong 1 3 TANG Yawen 1 ZHANG Sihan 1 XU Mengyao 1 ZHAI Yue 1 HU Ziyue 1 LU Ling 1 XUE Meng 1 BAI Yaobo 2 WANG Junjuan 1 3 JIANG Jihong 1 3 1 School of Life Science Jiangsu Normal University Xuzhou 221116 Jiangsu China 2 Xuzhou College of Biological Engineering Xuzhou 221018 Jiangsu China 3 State Key Laboratory of Medicinal Plant Biotechnology Jiangsu Normal University Xuzhou 221116 Jiangsu China Abstract Garlic is known for its bactericidal and bacteriostatic properties Studies have found that garlic is also rich in microorganisms which play an important role in the efficacy of garlic The endophytic bacteria of garlic can inhibit the pathogenic microorganisms directly and indirectly induce the system to produce resistance and reduce the occurrence of plant diseases through the exopolysaccharides or secreted antibiotics and other substances In this paper the source of en dophytes in plants the isolation identification and the effects of endophytes in garlic on plant diseases are discussed At the same time the application prospect and existing problems of garlic endophytes in plant disease biological control are discussed in order to provide reference for the development and utilization of garlic endophyte resources Key words garlic endophyte plant disease biological control DOI 10 14188 j ajsh 2023 05 002 收稿日期 2023 03 01 修回日期 2023 08 06 接受日期 2023 10 10 作者简介 陈童童 1997 女 硕士生 研究方向 微生物与植物互作 E mail 2020201448 通讯联系人 王军娟 1988 女 讲师 主要从事植物与微生物互作 E mail wjj1139 蒋继宏 1962 男 博士 教授 研究方 向 珍稀药食资源和内生菌资源及功能 微生物生态学 珍稀药用植物细胞工程 E mail jhjiang 基金项目 国家自然科学基金项目 31801720 产学研联合研发项目B类 KC21343 引用格式 陈童童 唐亚文 张思涵 等 大蒜内生菌对植物病害防治的研究进展 J 生物资源 2023 45 5 412 420 Chen T T Tang Y W Zhang S H et al Research progress of garlic endophytes for plant disease control J Biotic Resources 2023 45 5 412 420 生 物 资 源 0 引 言 植 物 病 害 是 影 响 农 作 物 稳 定 高 产 的 主 要 原 因 之 一 如 小 麦 条 锈 病 对 小 麦 叶 片 和 叶 鞘 的 损 伤 使 得 小 麦 减 产 40 甚 至 绝 产 1 目 前 针 对 植 物 病 害 采 取 的 防 治 手 段 还 是 以 化 学 方 法 为 主 但 化 学 方 法 存 在 许 多 弊 端 不 但 污 染 环 境 而 且 也 会 危 及 人 类 的 身 体 健 康 因 此 寻 找 无 污 染 绿 色 安 全 的 生 物 防 治 方 法 成 为 当 前 人 们 的 研 究 热 点 近 年 来 人 们 发 现 植 物 体 中 含 有 丰 富 的 内 生 细 菌 已 从 大 蒜 2 柑 橘 3 小 麦 4 柠 檬 5 花 生 6 水 稻 7 棉 花 8 红 豆 杉 9 番 茄 10 马 铃 薯 11 等 50 多 种 植 物 体 内 分 离 鉴 定 出 多 个 属 的 内 生 菌 几 乎 所 有 健 康 植 物 体 内 均 含 有 内 生 菌 12 这 些 内 生 菌 在 植 物 体 内 的 特 殊 环 境 中 存 活 在 不 断 演 化 的 过 程 中 与 寄 主 形 成 了 互 惠 共 生 的 良 好 关 系 且 有 研 究 表 明 感 染 了 内 生 菌 的 植 株 与 未 感 染 植 株 相 比 更 具 抗 逆 抗 胁 迫 抗 病 害 等 优 势 生 存 能 力 也 更 顽 强 13 大 蒜 不 同 于 其 他 普 通 蔬 菜 其 鳞 茎 有 药 用 价 值 食 用 可 助 消 化 刺 激 食 欲 具 有 良 好 的 生 物 活 性 保 健 效 果 和 药 用 价 值 大 蒜 除 作 为 烹 饪 调 味 品 外 还 常 被 用 于 医 药 领 域 古 时 就 有 记 载 大 蒜 可 以 祛 风 利 尿 消 渴 止 血 14 现 代 研 究 表 明 大 蒜 还 具 有 抗 菌 抗 病 毒 15 抗 氧 化 16 抗 衰 老 17 等 多 种 功 效 大 蒜 因 其 药 用 特 性 和 抗 微 生 物 活 性 被 广 泛 关 注 18 20 因 其 体 内 含 硫 化 合 物 的 存 在 能 够 抗 菌 消 炎 抑 制 和 杀 灭 多 种 细 菌 真 菌 和 病 毒 21 24 因 此 人 们 常 称 大 蒜 为 天 然 广 谱 植 物 抗 菌 药 大 蒜 内 生 菌 能 产 生 抑 菌 活 性 物 质 抗 菌 活 性 高 抗 菌 谱 广 能 引 起 植 物 的 抗 感 染 免 疫 反 应 在 植 物 生 长 和 抗 病 方 面 有 裨 益 25 目 前 全 球 针 对 大 蒜 抗 菌 相 关 的 研 究 大 多 停 留 在 对 大 蒜 提 取 物 的 研 究 上 而 涉 及 到 大 蒜 内 生 菌 方 面 的 研 究 不 多 针 对 大 蒜 内 生 菌 对 植 物 病 害 防 治 的 研 究 进 展 也 缓 慢 本 文 就 植 物 内 生 菌 的 来 源 大 蒜 内 生 菌 的 分 离 与 鉴 定 以 及 大 蒜 内 生 菌 对 植 物 病 害 防 治 作 用 等 方 面 进 行 了 总 结 和 讨 论 以 期 为 大 蒜 内 生 菌 资 源 的 开 发 与 利 用 提 供 一 定 的 参 考 1 植 物 内 生 菌 的 来 源 1 1 植 物 内 生 菌 的 分 类 内 生 菌 endophyte 是 指 在 健 康 植 物 组 织 内 存 在 且 对 宿 主 植 物 不 产 生 明 显 的 感 染 症 状 的 微 生 物 主 要 有 细 菌 真 菌 和 放 线 菌 26 27 有 研 究 表 明 几 乎 植 物 的 所 有 组 织 包 括 根 茎 叶 花 果 实 和 种 子 等 都 发 现 有 内 生 菌 的 存 在 目 前 农 业 上 对 小 麦 4 水 稻 7 棉 花 8 玉 米 28 甜 菜 29 等 植 物 体 内 的 内 生 菌 研 究 较 多 这 些 内 生 菌 在 固 氮 促 进 生 长 以 及 抗 病 抗 虫 害 等 方 面 对 宿 主 植 物 有 裨 益 30 目 前 地 球 上 发 现 有 超 过 40 万 种 31 植 物 由 于 植 物 内 生 菌 与 植 物 之 间 存 在 专 一 性 地 球 上 的 内 生 菌 大 概 有 100 万 种 但 现 在 只 有 不 到 十 分 之 一 的 植 物 内 生 菌 被 发 现 并 记 录 在 册 32 对 植 物 内 生 菌 进 行 深 入 研 究 任 务 繁 重 且 艰 辛 1 2 植 物 内 生 菌 的 传 播 方 式 植 物 内 生 菌 的 传 播 方 式 主 要 有 三 种 32 第 一 种 是 垂 直 传 播 相 同 种 属 的 植 物 经 种 子 传 播 第 二 种 是 水 平 传 播 外 界 微 生 物 经 由 植 物 细 胞 纤 维 素 的 降 解 活 动 进 入 到 宿 主 细 胞 体 内 第 三 种 方 式 是 通 过 植 物 根 部 的 缝 隙 进 入 到 植 物 内 两 者 之 间 互 惠 互 利 协 同 共 生 形 成 了 共 赢 的 局 面 并 且 这 种 局 面 使 得 植 物 的 抗 逆 能 力 33 36 得 到 了 提 升 1 3 植 物 病 害 的 生 物 防 治 机 制 分 泌 代 谢 产 物 植 物 内 生 菌 通 过 代 谢 活 动 会 分 泌 出 抗 生 素 类 37 生 物 碱 类 38 水 解 酶 类 39 等 活 性 物 质 这 些 物 质 对 致 病 菌 具 有 抵 抗 作 用 竞 争 生 存 空 间 内 生 菌 处 于 植 物 内 部 或 者 植 物 附 近 的 环 境 时 会 与 病 原 菌 抢 夺 生 存 空 间 影 响 了 病 原 菌 的 正 常 生 命 活 动 在 一 定 程 度 上 减 轻 病 原 菌 对 植 物 的 威 胁 而 相 处 在 同 一 生 存 空 间 时 内 生 菌 也 会 争 夺 病 原 菌 的 养 分 病 原 菌 得 不 到 充 分 的 营 养 物 质 生 长 速 度 减 慢 或 停 滞 不 前 从 而 引 起 死 亡 促 进 生 长 间 接 促 进 抗 病 植 物 内 生 菌 对 于 调 节 植 物 的 生 长 抑 菌 等 有 较 大 影 响 40 有 研 究 者 在 研 究 银 杏 内 生 菌 的 抑 菌 活 性 实 验 中 提 到 银 杏 很 少 发 生 病 害 的 原 因 与 其 体 内 存 在 具 有 抑 菌 活 性 的 内 生 菌 有 关 41 内 生 菌 和 宿 主 植 物 长 期 共 生 期 间 其 对 植 物 的 生 长 起 促 进 作 用 会 促 进 植 物 体 分 泌 如 赤 霉 素 植 物 生 长 素 等 调 节 因 子 来 调 节 植 物 的 生 长 从 而 让 植 物 的 生 长 处 于 更 好 的 趋 势 2 大 蒜 内 生 菌 的 研 究 现 状 2 1 大 蒜 的 历 史 大 蒜 garlic 别 名 独 蒜 胡 蒜 独 头 蒜 是 百 合 科 L iliaceae 葱 属 A l l iu m L 草 本 植 物 多 年 生 可 形 成 鳞 茎 鳞 茎 被 称 作 蒜 头 就 是 一 般 所 说 的 大 蒜 大 蒜 形 状 扁 球 形 圆 锥 形 外 表 皮 以 灰 白 色 为 主 里 面 还 有 一 层 鳞 皮 剥 去 表 皮 里 面 一 般 有 6 10 个 蒜 瓣 一 个 紧 靠 一 个 呈 轮 盘 形 状 底 部 有 很 多 须 根 我 国 种 植 大 蒜 的 历 史 悠 久 是 世 界 上 种 植 大 蒜 的 第 一 大 国 年 种 植 面 积 超 53 万 hm 2 占 全 球 50 以 上 42 413 陈 童 童 等 大 蒜 内 生 菌 对 植 物 病 害 防 治 的 研 究 进 展 大 蒜 有 浓 郁 的 气 味 生 吃 会 感 到 辛 辣 虽 作 为 辅 料 但 其 营 养 价 值 和 食 疗 保 健 功 能 备 受 青 睐 43 大 蒜 除 有 多 种 矿 物 质 维 生 素 及 氨 基 酸 等 营 养 成 分 外 44 还 含 有 含 硫 化 合 物 等 化 学 成 分 45 有 研 究 表 明 与 韭 菜 油 提 取 物 相 比 大 蒜 油 具 有 更 强 的 抗 真 菌 活 性 对 白 色 念 珠 菌 C a n d id a a l b ic a n s 具 有 最 大 抑 制 区 13 50 m m 最 小 抑 菌 浓 度 M IC 0 40 g m L 和 最 小 杀 菌 浓 度 M F C 0 75 g m L 因 此 大 蒜 鳞 茎 的 油 提 取 物 表 现 出 显 著 的 生 物 活 性 可 用 作 药 物 和 保 健 品 成 分 的 来 源 46 2 2 大 蒜 内 生 菌 的 分 离 与 鉴 定 科 学 家 们 对 大 蒜 能 够 抗 菌 杀 菌 的 来 源 进 行 了 探 索 发 现 大 蒜 内 除 了 有 许 多 活 性 物 质 外 还 有 丰 富 的 内 生 菌 资 源 近 年 来 的 一 些 研 究 成 果 表 明 从 大 蒜 中 提 取 出 来 的 物 质 能 抑 制 和 杀 死 多 种 常 见 的 革 兰 氏 阳 性 和 阴 性 菌 47 从 大 蒜 鳞 茎 中 分 离 得 到 19 株 内 生 细 菌 无 放 线 菌 和 真 菌 19 株 均 为 杆 菌 其 中 7 株 为 革 兰 氏 阳 性 菌 12 株 为 革 兰 氏 阴 性 菌 他 们 分 别 进 行 以 番 茄 灰 霉 菌 B o tr y tis c in e r e a 等 5 种 病 原 真 菌 为 靶 标 菌 和 以 枯 草 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s s u b til is 等 5 株 病 原 细 菌 为 靶 标 菌 的 拮 抗 作 用 测 定 发 现 这 19 株 内 生 细 菌 对 病 原 真 菌 或 细 菌 均 有 广 谱 抗 菌 作 用 48 为 了 进 一 步 探 索 大 蒜 的 生 物 防 治 应 用 又 有 研 究 学 者 对 广 西 产 的 大 蒜 鳞 茎 进 行 了 研 究 从 中 分 离 出 28 株 有 效 内 生 菌 多 为 细 菌 说 明 大 蒜 中 也 存 在 放 线 菌 和 真 菌 其 中 5 株 内 生 细 菌 的 代 谢 产 物 对 尖 孢 镰 刀 菌 F u s a r iu m o x y s p o r u m 有 较 好 的 抑 菌 作 用 49 以 常 规 分 离 培 养 方 法 对 黑 蒜 加 工 过 程 中 大 蒜 总 菌 和 内 生 菌 的 数 量 变 化 规 律 进 行 了 研 究 50 发 现 大 蒜 表 面 及 内 部 没 有 严 格 意 义 的 真 菌 存 在 但 有 大 量 的 好 氧 和 厌 氧 菌 而 在 一 项 筛 选 大 蒜 产 香 内 生 菌 的 研 究 中 有 学 者 分 离 纯 化 得 到 了 一 株 有 苹 果 香 味 的 内 生 真 菌 对 这 株 真 菌 进 行 了 IT S 序 列 分 析 鉴 定 其 为 白 地 霉 菌 G e o tr ic h u m c a n d id u m L ink 2 51 52 为 得 到 更 多 大 蒜 内 生 菌 的 基 本 信 息 给 植 物 病 虫 害 的 生 物 防 治 提 供 新 的 菌 种 资 源 研 究 者 们 从 来 自 江 苏 徐 州 山 东 金 乡 等 10 个 不 同 地 区 不 同 品 种 的 大 蒜 蒜 瓣 中 成 功 分 离 出 102 株 大 蒜 内 生 菌 其 中 细 菌 92 株 主 要 为 芽 胞 杆 菌 属 B a c il l u s C ohn 和 假 单 胞 菌 属 P s e u d o m o n a s 真 菌 3 株 都 是 霉 菌 放 线 菌 7 株 通 过 抑 菌 活 性 实 验 发 现 其 中 有 19 株 内 生 菌 对 至 少 5 种 病 原 真 菌 有 拮 抗 作 用 而 有 一 种 菌 株 的 拮 抗 性 最 强 对 白 腐 小 核 菌 S c l e r o tiu m c e p iv o r u m 的 抑 菌 率 达 到 90 24 对 其 他 病 原 菌 的 抑 制 率 均 在 70 左 右 53 以 上 研 究 结 果 表 明 大 蒜 内 生 菌 多 为 细 菌 芽 胞 杆 菌 属 占 绝 大 部 分 也 说 明 了 大 蒜 内 生 细 菌 和 放 线 菌 对 多 种 植 物 病 原 真 菌 的 生 长 有 抑 制 作 用 具 有 很 好 的 生 防 潜 力 3 大 蒜 内 生 菌 对 植 物 病 害 防 治 的 研 究 现 状 3 1 大 蒜 内 生 细 菌 对 植 物 病 害 的 防 治 采 用 传 统 培 养 法 对 大 蒜 及 黑 蒜 内 生 菌 进 行 分 离 鉴 定 时 发 现 内 生 细 菌 中 枯 草 芽 胞 杆 菌 甲 基 营 养 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s m e th y l o tr o p h ic u s 解 淀 粉 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s a m y l o l iq u e fa c ie n s 是 大 蒜 的 优 势 菌 54 大 蒜 内 所 含 有 的 枯 草 芽 胞 杆 菌 可 以 合 成 脂 肽 类 抗 生 素 风 菌 素 枯 草 菌 表 面 活 性 剂 等 这 些 物 质 可 以 直 接 抑 制 多 种 病 原 真 菌 的 合 成 保 护 植 物 免 受 侵 袭 55 而 芽 胞 杆 菌 因 其 繁 殖 快 分 布 广 抗 逆 性 高 生 命 力 顽 强 且 具 有 抑 菌 作 用 而 受 到 从 事 生 物 防 治 工 作 的 研 究 者 们 的 关 注 56 57 其 中 枯 草 芽 胞 杆 菌 解 淀 粉 芽 胞 杆 菌 苏 云 金 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s th u r in g ie n s is 这 三 类 芽 胞 杆 菌 是 当 前 生 防 芽 胞 杆 菌 的 主 要 研 究 对 象 解 淀 粉 芽 胞 杆 菌 可 以 通 过 分 泌 多 种 抗 菌 物 质 对 植 物 病 虫 害 进 行 防 治 58 白 地 霉 菌 液 和 解 淀 粉 芽 胞 杆 菌 菌 液 混 合 后 对 黄 瓜 枯 萎 病 的 防 治 效 果 达 50 2 59 此 外 生 防 芽 胞 杆 菌 还 可 以 被 用 来 防 治 农 业 上 的 棉 花 黄 萎 病 目 前 已 研 发 出 枯 草 芽 胞 杆 菌 可 湿 性 粉 剂 只 需 在 播 种 前 使 用 该 药 品 拌 种 防 效 可 达 80 60 芽 胞 杆 菌 在 防 治 细 菌 病 害 如 黄 瓜 细 菌 性 角 斑 病 番 茄 青 枯 病 方 面 也 有 效 果 61 在 防 治 大 蒜 白 腐 病 的 研 究 62 中 研 究 者 们 从 大 蒜 健 康 球 茎 内 分 离 出 了 35 株 内 生 菌 其 对 大 蒜 白 腐 病 起 到 抑 制 作 用 降 低 了 菌 丝 的 生 长 在 体 外 形 成 了 抑 制 区 其 以 14 株 鲁 氏 不 动 杆 菌 A c in e to b a c te 为 主 其 次 是 8 株 暹 罗 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s s ia m e n s is 2 株 枯 草 芽 胞 杆 菌 2 株 铜 绿 假 单 胞 菌 P a e r u g in o s a 3 株 贝 莱 斯 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s v e l e z e n s is 和 1 株 沙 福 芽 胞 杆 菌 B a c il l u s s a fe n s is 其 中 有 16 株 大 蒜 内 生 菌 的 抑 制 率 超 过 了 50 5 株 的 抑 制 率 小 于 25 大 蒜 内 生 细 菌 在 植 物 体 内 长 期 稳 定 定 殖 并 传 导 不 易 受 外 界 环 境 条 件 的 干 扰 并 能 抵 御 病 虫 侵 袭 是 宝 贵 的 天 然 生 物 资 源 而 在 一 项 研 究 中 研 究 者 们 利 用 从 大 蒜 葱 属 中 分 离 的 假 单 胞 菌 株 介 导 合 成 了 银 纳 米 颗 粒 A gN P s 抑 制 了 小 麦 头 枯 萎 病 63 研 究 发 现 A gN P s 对 小 麦 镰 刀 菌 F u s a r iu m sp 菌 丝 生 长 的 抑 制 作 用 随 着 浓 度 的 增 加 而 增 加 抑 制 了 孢 子 的 萌 发 和 芽 管 的 生 长 且 A gN P s 的 存 在 会 使 小 麦 镰 刀 菌 菌 丝 表 现 出 异 常 结 构 A gN P s 的 浓 度 越 高 菌 体 内 D N A 和 蛋 白 质 的 泄 漏 越 加 剧 研 究 首 次 进 行 了 414 生 物 资 源 A gN P s 的 生 物 合 成 生 物 合 成 的 A gN P s 对 小 麦 头 疫 病 病 原 菌 具 有 较 强 的 抗 真 菌 活 性 这 可 能 部 分 归 因 于 它 们 抑 制 孢 子 萌 发 芽 管 生 长 霉 菌 毒 素 的 产 生 和 细 胞 膜 的 损 伤 合 成 的 A gN P s 可 以 使 小 麦 植 株 不 受 真 菌 侵 染 具 有 巨 大 的 保 护 潜 力 虽 然 大 蒜 内 生 细 菌 对 引 起 植 物 病 害 的 病 原 菌 的 防 治 机 制 还 有 待 进 一 步 探 索 但 从 目 前 已 有 的 研 究 结 果 推 测 大 部 分 的 大 蒜 内 生 细 菌 是 通 过 自 身 合 成 的 脂 肽 类 抗 生 素 风 菌 素 枯 草 菌 表 面 活 性 剂 等 物 质 直 接 抑 制 多 种 病 原 真 菌 的 合 成 因 此 其 在 保 护 植 物 不 受 病 害 侵 袭 方 面 有 巨 大 的 发 展 潜 能 随 着 人 们 对 自 然 环 境 保 护 意 识 的 不 断 加 强 及 现 代 农 业 逐 步 向 生 态 型 农 业 发 展 未 来 用 大 蒜 内 生 细 菌 替 代 化 肥 和 农 药 来 防 治 植 物 病 虫 害 既 保 持 了 植 物 微 生 态 系 统 的 生 物 多 样 性 又 实 现 了 农 业 的 可 持 续 发 展 3 2 大 蒜 内 生 真 菌 对 植 物 病 害 的 防 治 在 一 项 关 于 1 株 大 蒜 内 生 真 菌 的 分 离 鉴 定 及 抗 病 原 真 菌 活 性 的 研 究 中 2 曾 分 离 得 到 一 株 白 地 霉 菌 它 能 抑 制 大 蒜 白 腐 小 核 菌 进 一 步 研 究 发 现 是 因 为 其 胞 外 多 糖 具 有 抑 菌 效 果 从 大 蒜 蒜 瓣 中 分 离 出 3 株 真 菌 53 其 中 的 淡 紫 拟 青 霉 P a e c il o m y c e s l i l a c in u s 能 够 通 过 侵 染 线 虫 的 卵 及 幼 虫 来 降 低 南 方 根 结 线 虫 90 的 孵 化 率 64 目 前 淡 紫 拟 青 霉 已 经 被 用 于 蔬 菜 香 蕉 等 多 种 植 物 线 虫 病 害 的 防 治 目 前 我 们 对 于 大 蒜 内 生 真 菌 对 植 物 病 害 的 生 防 机 制 还 知 之 甚 少 大 胆 设 想 或 许 从 已 知 的 胞 外 多 糖 的 独 特 抑 菌 功 效 着 手 研 究 新 型 的 生 物 防 治 方 法 去 解 决 农 业 的 病 虫 害 问 题 不 失 为 一 个 有 研 究 潜 力 的 方 向 希 望 未 来 科 研 学 者 们 能 对 大 蒜 体 内 的 真 菌 资 源 进 行 更 深 层 的 研 究 并 将 它 们 应 用 于 植 物 病 害 的 防 治 研 究 中 减 少 使 用 化 学 手 段 防 治 对 环 境 造 成 的 影 响 3 3 大 蒜 内 生 放 线 菌 对 植 物 病 害 的 防 治 放 线 菌 作 为 宝 贵 的 微 生 物 资 源 是 天 然 抗 生 素 等 生 物 活 性 物 质 的 主 要 生 产 菌 生 防 放 线 菌 中 含 有 链 霉 素 阿 维 菌 素 伊 维 菌 素 春 雷 霉 素 和 井 冈 霉 素 等 有 研 究 发 现 它 们 在 农 业 病 虫 害 的 防 治 中 占 有 重 要 地 位 65 放 线 菌 一 般 通 过 两 种 途 径 对 致 病 菌 发 挥 生 防 作 用 一 种 是 在 寄 主 植 物 组 织 内 诱 发 其 产 生 抗 性 或 产 生 抑 菌 物 质 从 而 影 响 病 原 菌 的 生 长 繁 殖 最 后 致 其 死 亡 另 一 种 是 通 过 竞 争 捕 食 和 寄 生 作 用 降 低 病 原 菌 的 致 病 性 侵 染 效 率 导 致 病 原 体 的 致 病 性 下 降 66 在 一 项 对 6 株 生 防 放 线 菌 的 生 物 学 习 性 及 防 病 抑 菌 作 用 的 研 究 中 发 现 67 其 中 有 4 株 放 线 菌 菌 株 的 发 酵 液 对 苹 果 灰 霉 病 的 控 制 作 用 超 过 80 但 它 们 的 菌 悬 液 控 制 效 果 普 遍 较 差 关 于 这 几 株 放 线 菌 具 体 的 抑 菌 机 制 仍 需 更 深 入 的 探 索 研 究 者 推 测 这 几 株 放 线 菌 是 通 过 活 体 竞 争 来 抑 制 病 原 菌 很 多 放 线 菌 尤 其 是 链 霉 菌 S tr e p to m y c e s 已 被 报 道 用 于 生 物 防 治 黄 瓜 枯 萎 病 68 马 铃 薯 疮 痂 病 69 番 茄 枯 萎 病 70 香 蕉 枯 萎 病 71 等 一 些 生 防 链 霉 菌 可 通 过 产 生 异 丙 托 品 isatropolone C 的 抗 生 素 有 效 防 治 马 铃 薯 疮 痂 病 的 发 生 72 由 禾 顶 囊 壳 小 麦 变 种 侵 染 引 起 的 小 麦 全 蚀 病 对 小 麦 的 生 产 造 成 了 威 胁 而 生 防 放 线 菌 A c tin o m y c e te s 可 使 小 麦 全 蚀 病 发 病 率 减 少 70 以 上 73 在 大 蒜 健 康 球 茎 中 也 分 离 出 3 株 罗 氏 链 霉 菌 S r o c h e i 1 株 黄 绿 链 霉 菌 S fl a v o v ir id is 和 1 株 西 塘 链 霉 菌 S s e to n ii 可 以 抑 制 大 蒜 白 腐 病 病 原 体 菌 丝 的 生 长 降 低 大 蒜 白 腐 病 的 发 病 率 且 抑 制 率 都 超 过 19 62 目 前 对 于 大 蒜 放 线 菌 在 生 防 植 物 病 害 方 面 的 具 体 作 用 机 制 依 旧 处 于 探 索 阶 段 只 有 一 些 研 究 结 果 让 我 们 了 解 到 大 蒜 放 线 菌 可 能 通 过 寄 生 于 病 原 体 或 者 与 病 原 体 竞 争 影 响 病 原 体 菌 丝 的 正 常 生 长 来 抑 制 它 们 对 植 物 的 侵 袭 但 更 多 的 支 撑 性 证 据 仍 有 待 发 现 虽 然 针 对 大 蒜 内 生 放 线 菌 防 治 植 物 病 害 的 研 究 开 展 缓 慢 但 转 基 因 技 术 的 发 展 给 生 防 大 蒜 内 生 放 线 菌 带 来 了 发 展 机 会 前 人 对 其 他 生 防 放 线 菌 的 多 项 研 究 表 明 从 生 防 制 剂 入 手 开 展 对 大 蒜 内 生 放 线 菌 的 研 究 未 来 可 能 对 农 业 病 害 防 治 和 环 境 保 护 起 重 要 作 用 4 展 望 对 植 物 病 害 的 防 治 目 前 主 要 采 用 的 方 法 还 是 以 喷 洒 灌 溉 农 药 为 主 的 化 学 手 段 对 大 多 数 的 农 业 生 产 来 说 这 种 方 法 既 经 济 实 惠 又 见 效 快 但 产 生 的 副 作 用 也 很 明 显 要 付 出 生 态 环 境 被 破 坏 的 代 价 植 物 内 生 菌 资 源 丰 富 且 宝 贵 不 仅 可 以 通 过 调 节 植 物 体 内 激 素 含 量 加 快 宿 主 生 长 速 度 还 降 低 了 植 物 病 变 程 度 有 利 于 减 少 化 学 试 剂 对 生 态 环 境 的 污 染 风 险 对 全 球 农 业 可 持 续 性 发 展 起 到 推 动 作 用 植 物 内 生 菌 可 以 利 用 生 态 位 竞 争 或 营 养 竞 争 产 生 诱 导 抗 性 抑 制 病 原 菌 感 染 或 者 合 成 抗 生 素 类 生 物 碱 类 几 丁 质 类 等 次 生 代 谢 产 物 抑 制 病 原 菌 生 长 从 而 防 治 病 虫 害 因 此 有 些 研 究 者 认 为 利 用 天 然 资 源 中 的 活 性 物 质 取 代 化 学 农 药 进 行 作 物 保 护 的 思 路 已 经 成 为 现 代 研 究 方 向 之 一 74 内 生 菌 与 植 物 存 在 互 惠 互 利 的 关 系 从 植 物 本 身 入 手 无 论 是 防 治 植 物 病 害 还 是 保 护 生 态 寻 找 和 开 发 可 以 抑 制 植 物 病 害 的 新 型 抑 制 剂 具 有 重 大 意 义 75 随 着 培 养 技 术 的 进 步 可 培 养 微 生 物 的 种 类 和 比 例 不 断 提 高 将 为 微 生 415 陈 童 童 等 大 蒜 内 生 菌 对 植 物 病 害 防 治 的 研 究 进 展 物 组 和 植 物 功 能 共 生 体 的 种 群 结 构 动 态 演 替 和 功 能 研 究 提 供 便 利 过 去 几 十 年 虽 然 研 究 者 们 对 不 同 内 生 植 物 的 抑 菌 特 性 和 鉴 定 做 了 大 量 研 究 但 在 开 发 利 用 上 还 存 在 不 足 主 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 大 量 的 稀 有 内 生 抑 菌 微 生 物 资 源 有 待 挖 掘 因 无 法 完 全 复 制 微 生 物 生 长 的 自 然 环 境 条 件 和 其 特 殊 的 选 择 性 等 缺 陷 仍 然 有 大 部 分 内 生 菌 不 能 或 未 被 培 养 对 有 效 的 抑 菌 菌 株 尚 未 实 现 其 活 性 代 谢 产 物 的 工 业 化 生 产 分 子 机 制 研 究 还 不 够 深 入 现 阶 段 植 物 内 生 菌 的 研 究 主 要 停 留 在 组 织 分 离 纯 化 种 属 鉴 定 次 生 代 谢 产 物 鉴 定 等 阶 段 而 在 内 生 菌 的 侵 染 定 殖 途 径 抗 病 害 机 制 抗 耐 药 机 制 以 及 宿 主 与 内 生 菌 互 作 分 子 机 制 等 方 面 研 究 较 少 未 来 研 究 可 将 重 点 放 在 如 何 利 用 可 培 养 的 物 种 建 立 模 型 以 便 更 有 效 地 揭 示 不 可 培 养 微 生 物 的 功 能 搞 清 楚 内 生 菌 与 附 生 菌 物 质 流 信 息 流 和 能 量 流 对 寄 主 植 物 的 影 响 以 及 寄 主 植 物 对 这 些 微 生 物 种 群 结 构 的 调 控 机 制 等 大 蒜 在 防 治 植 物 病 虫 害 方 面 越 来 越 受 关 注 科 学 家 们 通 过 使 用 新 的 研 究 思 路 和 技 术 手 段 不 断 发 现 越 来 越 多 的 大 蒜 内 生 菌 资 源 如 何 利 用 这 些 内 生 菌 资 源 指 导 实 际 生 产 将 成 为 应 用 的 重 点 多 项 研 究 也 揭 示 了 大 蒜 内 生 菌 能 有 效 减 轻 真 菌 细 菌 等 引 起 的 病 害 对 植 物 的 影 响 促 进 植 物 的 健 康 生 长 提 高 农 作 物 产 量 推 动 农 业 发 展 但 同 时 也 存 在 一 些 有 待 解 决 的 问 题 虽 然 已 经 有 如 百 抗 76 麦 丰 宁 77 一 类 的 生 物 杀 菌 剂 被 推 广 应 用 但 这 些 产 品 也 存 在 着 有 效 期 短 见 效 慢 易 受 环 境 影 响 等 缺 点 因 此 将 生 物 制 剂 与 化 学 农 药 复 配 来 防 治 植 物 病 害 的 方 法 也 是 一 条 新 思 路 然 而 相 比 发 达 国 家 中 国 在 大 蒜 内 生 菌 方 面 的 研 究 和 应 用 还 处 于 初 步 发 展 阶 段 尤 其 是 生 防 大 蒜 内 生 菌 的 作 用 机 制 和 应 用 技 术 方 面 还 需 进 一 步 探 讨 对 大 蒜 内 生 菌 基 因 组 学 和 蛋 白 组 学 的 研 究 有 待 加 深 产 业 开 发 也 处 于 待 发 展 阶 段 希 望 未 来 在 充 分 揭 示 功 能 共 生 体 的 基 础 上 借 助 人 工 智 能 和 信 息 技 术 探 索 大 蒜 内 生 菌 对 寄 主 的 影 响 以 期 在 农 作 物 育 种 计 划 中 设 计 促 进 植 物 健 康 生 长 资 源 利 用 效 率 更 高 的 功 能 共 生 体 从 而 充 分 发 挥 大 蒜 内 生 菌 的 功 能 减 少 化 学 品 投 入 和 温 室 气 体 排 放 实 现 农 业 的 可 持 续 发 展 相 信 大 蒜 内 生 菌 在 生 态 型 农 业 的 应 用 前 景 会 越 来 越 广 阔 参 考 文 献 1 石 利 朝 张 彬 王 震 等 小