植物病害生物防治.doc

植物病害生物防治【摘要】：近几十年来，人类经济迅速发展的同时人们对食物安全和环境安全也 提出了更多的要求，如今针植物病害对华雪农药已不是理想的防止方法，而植物 病害生物研究发展迅速。 本文就生物的发展概况和研究进展及 前景展开论述。【关键词】： 生物; 发展现状；展望 1植物病害生物防防治的发展概况 生物的科学记载是从 sanfprd (1926)报道土壤中某些拮抗性微生 物对于报道土壤中某些拮抗性微生物对于土传病原菌的抑制性开始的 1151。因 为当时美国马铃薯上发生一种放线菌引起的疮痴病。MillaJ 月于 1921 年曾报道 施用绿肥可以减轻这种病害， 而经 Sanfo 记分析证明是由于绿肥促使土中拮抗性 放线菌增长所致， 并指出其生物学的实质。 这一发现当时并未引起普遍关注， 不久由于青霉素的问世，人们再次掀起寻找拮抗微生物的高潮，尤其是土城腐生 拮抗性放线菌发展较快，植病生防方面也开展了拮抗性放线菌的分离和应用研 究，主要作为一种活菌剂用于土壤和种子处理以苗期病害，收到显著效果。 我国植物生防的研究工作开始于 50 年代初期，曾经选出一批有效菌种用于生产 实践。60 年代开始，由拮抗性放线菌发展为利用一些快速生长繁殖的真菌、细 菌以及病毒等;从腐生的土壤微生物到植物体微生态系中微生物的利用;病害种类 从种传和土传病害到地上部的气传和虫传病害。1983 年 Papavizas 等 以对苯菌灵的敏感性为标记 , 用紫外线对木霉菌进行了诱变 , 得到了对苯菌 灵等 MBC 类杀菌剂有抗性的菌株 ,从而用木霉菌和 MBC 类杀菌剂制成了复合制剂 。在诱变过程中 ,不同筛 选标记得到的突变株具有不同的效力 。杨合同等 通过对绿色木霉菌的紫外线诱变处理 ,根据不同的筛选 标记 ,得到了两个突变株 LR 和 LRR ,LR 寄生能力强 , 产孢量大 , 分枝多 , 并且可以在低温条件下正常生长 ; LRR 则对多菌灵表现出一定的抗性 。棉花病害防治试验表明 ,两个突变株对立枯病 ,枯萎病和黄萎病的表现 5 1. 2 杂交育种 不同 。对于立枯病的防治 ,LRR 的效果比野生型菌株 LTR22 略有提高 ,而 LR 的防治效果完全丧失 ; 对于枯萎 病和黄萎病 ,LR 防治效果明显提高 ,而 LRR 的提高幅度相对较小 。可见 ,虽然紫外线诱变可以得到优良的 样 。因此 ,如何在突变体中选择优良菌株 ,确定合适的筛选标记是非常重要的 。通过诱变育种还可以提高抗 生素产量 ,如芽孢杆菌 ATCC815 spoOA 和 abrB 双突变后 ,Tyrocidine 生物合成变成组成性表达 ,产物浓度是野 生菌株的 8 倍 6 突变株 ,但对于不同的病害来说 , 筛选标记不能雷同 , 以防止防病效果的丧失 , 如同 LR 对立枯病的情况一 。70 年代以来，病害生物的 研究和实践十分活跃，而且发展迅速。80 年代，浙江、山西、四川等地应用拮 抗性木霉菌丝核菌和小菌核菌所致根病已有报道。近几年来，国内外有关生 物的文献资料急剧增加，国际性学术交流日益频繁。生物的生产实践也 在扩大。目前、虽然生防技术的生产应用还处于温室和小面积田间试验阶段，但 大面积生物也在一些病害的实践中取得可喜成果。 2.生物的研究进展 2.1 生防菌的开发利用 2.1.1 木霉属真菌的应用 木霉菌是土壤中资源丰富的生防真菌, 具有重要的生防价值, 有广阔的发 展前途, 可寄生 18 个属中的 29 种植物病原菌1。 最常见的有哈茨木霉、 绿 色木霉、勾状木霉、长枝木霉、康氏木霉和绿粘帚霉等。它们广泛存在于土 壤与植物的病残体、种子与球茎的表面。人们应用木霉油菜菌核病、辣 椒白绢病、烟草黑胫病、西瓜枯萎病、水稻纹枯病以及葡萄灰霉病2- 6。木霉 菌自研制开发以来备受关注, 已有许多成型制剂, 如以 T. viride 为主要成分 的产品 ECOFIDE 在印度已用于大田作物和蔬菜多种土传病害7。杨合 同等统计 1997 年国内外已经登记的木霉菌制剂达 11 个, 其中哈茨木霉菌 5 个、多孢木霉菌 1 个、绿色木霉 2 个、其他木霉菌 3 个8。 2.1.2 酵母菌的应用植病生防菌产业化的现状 以植病生防菌为有效成分的微生物农药主要分为细菌类和真菌类 。细菌类研究较多 ,国际上已经有商 品化制剂生产的生防菌主要是芽孢杆菌和假单胞杆菌 。我国 1959 年从前苏联引进苏云金芽孢杆菌 ( Bt ) , 1965 年在武汉建成国内第一家 Bt 杀虫剂工厂 ,开始生产 Bt 杀虫剂 , 代号叫 “青虫菌” 。到目前为止 ,生产 Bt 的厂家有 46 家 ,年产制剂量达 3 万吨左右 ,年应用面积 5000 多万亩次酵母菌主要用于果蔬产后贮藏期病害的。范青等认为用丝孢酵母悬 浮液能完全抑制苹果灰霉病和青霉病的发生9。 此外, 酵母菌还可拮抗梨毛霉 病菌、葡萄灰霉病菌等 2.1.3 菌根真菌 菌根真菌能有效地提高植物对磷和氮的吸收, 尤其在逆境条件下, 能提高 植物的抗病能力。对菌根真菌接种显示:接种株显著提高叶片光合速率, 增加 植株干物质量或者增加土壤中微生物的数量, 改善根区土壤的微生态环境, 并为下一代作物生长积累养分基础。 2.1.4 植物促生菌(Plant growth- promoting rhizobacteria, 简称 PGPR) PGPR 作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌,不仅能够促进植物生 长, 增加作物的产量, 还能提高防病能力, 因而成为许多学者研究的热点对 象。目前, 研究较多的是假单胞杆菌和芽孢杆菌属。在种类繁多的根际有益 细菌中, Pseudomonasspp. 是一类得到广泛研究的细菌。由于其具有营养要求 简单、繁殖速度快以及根际定殖力强等独特优点, 成为 20 多年来研究报道 最多, 证明最具防病潜力和应用价值的一类生防菌10。目前研究较多的有荧 光假单胞杆菌 (Pseudomonas fluorescence) 、丁香假单胞菌(P. syringe)、洋葱 国内许煜泉等用假单胞 假单胞杆菌(P. cepacia) 和恶臭假单胞菌(P. pitida) 等。 杆菌 M18 浸种处理黄瓜种子后, 黄瓜枯萎病的发病率降低 70%80%11。 芽孢杆菌属(Bacillus), 由于其生长快, 营需求简单, 能够形成具有较强抗逆 能力的芽孢, 而且对许多病原物及它们引起的病害具有抑制作用或效 果。 目前用于生物的主要为 B. subtilis 和 B. cereus 两种。 至今 已有多种细菌菌株成功地被开发成产品并得到推广。 2.1.5 放射性土壤农杆菌属(Agrobacterium) 对该属的研究较早,最早用于生物的菌株 AgrobacteriumradiobterK84 菌株用于桃树根癌病11, 诱变育种 诱变育种是通过人工方法处理微生物 ,使之发生突变 ,运用合理的筛选程序和方法 ,把适合人类需要的 优良菌株选育出来的过程 。它是国内外提高菌种产量 、 性能的主要手段 。人工诱变与自发突变相比可大大 提高微生物的突变率 ,使人们可以简便 、 快速地筛选出各种类型的突变株 ,应用于生产和研究 。诱变主要包 括化学诱变和物理诱变 。Ahamad 和 Baker 用 Trichoderma harzianum 通过亚硝基胍诱变得到了苯菌灵抗性菌 株 ,其中两株的纤维素酶产生能力明显高于野生型菌株 ,其根际定殖能力显著改善 ,他们推断纤维素酶活性 的提高与木霉菌根际定殖能力的强弱有相关性 。紫外线诱变相对于化学诱变来说是一种比较简便而又可靠后通过限制性内切酶和 DNA 重组得到遗传工 程菌株 K1026 使其防病效果提高。 2.1.6 拮抗性放线菌杂交育种 不同 。对于立枯病的防治 ,LRR 的效果比野生型菌株 LTR22 略有提高 ,而 LR 的防治效果完全丧失 ; 对于枯萎 病和黄萎病 ,LR 防治效果明显提高 ,而 LRR 的提高幅度相对较小 。可见 ,虽然紫外线诱变可以得到优良的 样 。因此 ,如何在突变体中选择优良菌株 ,确定合适的筛选标记是非常重要的 。通过诱变育种还可以提高抗 生素产量 ,如芽孢杆菌 ATCC815 spoOA 和 abrB 双突变后 ,Tyrocidine 生物合成变成组成性表达 ,产物浓度是野 生菌株的 8 倍 6 突变株 ,但对于不同的病害来说 , 筛选标记不能雷同 , 以防止防病效果的丧失 , 如同 LR 对立枯病的情况一 。 杂交育种是将两个基因型不同的菌株经细胞的互相联结 、 细胞核融合 ,随后细胞核进行减数分裂 ,遗传 性状会出现分离和重新组合的现象 ,产生具有各种新性状的重组体 ,然后经分离和筛选 ,获得符合要求的生 产菌株 。放线菌是人们研究最早并应用到生产中的生防微生物。最具有生防价值 的放线菌是链霉菌(Streptomyces sp.)，经过 40 多年的不断探索，已筛选出了 10 多种最具生防价值的链霉菌，这些种类在不同的历史阶段在的防 治中起了巨大的作用，对其生防机制也有了比较清晰的认识。通过诱变育种还可以提高抗 生素产量 ,如芽孢杆菌 ATCC815 spoOA 和 abrB 双突变后 ,Tyrocidine 生物合成变成组成性表达 ,产物浓度是野 生菌株的 8 倍 6 突变株 ,但对于不同的病害来说 , 筛选标记不能雷同 , 以防止防病效果的丧失 , 如同 LR 对立枯病的情况一 。 杂交育种是将两个基因型不同的菌株经细胞的互相联结 、 细胞核融合 ,随后细胞核进行减数分裂 ,遗传 性状会出现分离和重新组合的现象 ,产生具有各种新性状的重组体 ,然后经分离和筛选 ,获得符合要求的生 产菌株 。尽管一些优良菌种的选育主要是采用诱变育种的方法 ,但是某一菌株长期使用诱变剂处理后 ,其生 活能力一般逐渐下降 ,如生长周期延长 、 孢子量减少 、 代谢减慢 、 产量增加缓慢 、 诱变因素对产量基因影响的 有效性降低等 。由链霉菌产生 目前还未 的抗生素主要有:(l)井岗霉素:在北方是小麦纹枯病的主要农药， 发现对井岗霉素产生抗性的菌株或株系;(2)内疗素:曾主要用于禾谷类作 物的黑穗病，目前已不再生产;(3)多效霉素:据试验，对苹果树腐烂病菌、苹 果果实腐烂病菌、葡萄白腐病菌等具有较强的抑菌作用;(4)梧宁霉素:据试验 其发醉液对苹果树腐烂病菌抱子的萌发，菌丝的生长及大田病斑的扩展具有 强烈的抑制作用，对人参锈病也有良好的效果;(5)s 一 921 菌株及其发酵 液对苹果树腐烂病具有强烈的抑制作用，且对病原菌具有溶菌作用阁，它的 30 一 50 倍液田间苹果树腐烂病优于福美肿。(6)农抗 120:近年来曾得到 广泛应用，用于小麦白粉病、水稻纹枯病、苹果树腐烂病、花生叶斑病、 西瓜枯萎病等。 3 展望3.1 20 多年的应用实践证明，生物农药对人畜安全，不污染环境，病菌产生 抗药性的速度极其缓慢，经济效益和社会效益十分可观2006 年 要内容是降低有毒化学物质在农产品中的残留量 ,采取的主要对策是使用微生物农药防治水稻 、 小麦等农作 物的重大病虫害 。微生物农药使用的前提是获得优良生防菌 ,主要通过分离筛选或改良技术完成 。获得的 生防菌 ,包括改良后的生防菌 ,要进行大面积的推广应用 ,必须进行产业化生产 。其中使用的最佳发酵配方 与适宜的工艺流程是提高微生物农药菌剂防治效果 、 降低生产成本的关键问题 25 , 这就要研究其发酵生产 的培养基配方 、 最适生长的条件等产业化生产关键技术 。生产中需要按照工厂的实际条件研制出更加合理 的、 完整的生产工艺 ,这需要技术持有方和生产单位经过相当一段时间的共同努力 ,才能逐步实现生产技术 的转移 ,实现品种的商品化生产并过渡到产业化阶段。随着人们生态意识的不 断提高，研究和开发更多更安全的生物农药是历史的必然，只要不断努力，总有 一天会象今天的医用抗生素那样，在的上运用自如。 3.2 近半个世纪， 现代农业的迅速发展， 同时也带来了一系列的弊端:森林减少; 水土流失和土壤沙化、盐渍化;地下水位降低;生物多样性减少;环境污染;产品残 毒;人畜健康受到危害。如果任其继续下去，将导致资源耗竭，环境恶化，人类 将难以为继。因而，农业的可持续发展日益突出，可以说持续农业已是当代无法 回避的问题。既然持续农业发展显得这么重要，那么持续农业中的生物应能 发挥越来越大的作用。然而，在已有的植病生防研究大多限于“一对一”(即一 种有害生物对一种生物)的生物学研究。而生态系统研究还比较薄弱，因此 对生防菌应用后效果能否稳定持久，还缺乏预见。3.3 在持续农业中，生物不仅要很好地利用有益微生物来病害，而且 要把有益微生物的保护和管理作为一个重要的任务。国目前大部分生物农药生产企业规模偏小 、 品 种单一 、 效益不高 ,科研单位和企业很难合作 ,因此要加强改革力度 ,规范科研单位和生产厂家的行为 ,更好 的促进成果转化和产业化进程 ,并且做好市场的宏观调控 ,国家要给予要互的支持和保护 目前虽说筛选出了一批具有 拮抗性的微生物，但还缺乏高效价的菌株，对其