尖镰孢枯萎病的发生与防治

尖镰孢枯萎病的发生与防治

急性甲酰胺中毒是一种毁灭性的土壤传播疾病，属于外源性检验对象。枯萎病尖镰孢菌寄主范围广泛,可引起100多种植物维管束萎蔫病害。目前,在世界范围内已报道的被枯萎病尖镰孢菌严重为害的作物有番茄、香蕉、辣椒、西瓜、黄瓜、棉花、香石竹、康乃馨、萝卜、鹰嘴豆、菠菜、草莓、川红花、甘蔗、芝麻、粉蕉、凤梨以及瓜类和豆类等多种植物。枯萎病从零星发生到大面积发病只需2～3年的时间,是当前作物生产上的一个严重病害,有植物“癌症”之称。目前枯萎病防治主要依赖化学药剂,但化学农药的大量使用会带来环境污染、生态破坏和害虫产生抗药性等负面影响,它必将会成为防治植物病虫害的次要手段,取而代之的将是生物农药。近年来,人们已经筛选出大量对枯萎病菌有抑制作用的有益微生物,利用有益微生物及其代谢产物防治枯萎病是一条重要而有效的途径。1生防微生物用于防治枯萎病的微生物主要有真菌、细菌和放线菌。1.1对西瓜枯涣病、枯已病的防治据报道,能防治枯萎病的生防真菌有10多种,其中研究应用最广泛的生防真菌有木霉属(Trichoderma)和丛枝菌根(Arbuscularmycorrhiza,AM)(见表1)。木霉(Trichodermaspp.)是一类分布广、繁殖快、对多种病原菌有抑制作用,具有较高生防价值的真菌。赵国其等发现绿色木霉(Trichodermaviride)Ta能有效抑制西瓜枯萎病菌的生长,长效地保护西瓜苗;西瓜根围取样分析表明,Ta能够在根围定殖,防效比多菌灵好。ThangaveluR等从感染枯萎病的香蕉根围分离出的哈茨木霉菌株(T.harzianum)Th-10在体外能够很好地抑制香蕉枯萎病病菌菌丝生长。我国对木霉的研究和开发只停留在筛选和室内抑菌试验阶段,还未见应用性的产品出现。对植物枯萎病的防治目前仍需采用多因素综合治理的措施,利用木霉菌株与低剂量的杀菌剂结合使用,例如燕嗣皇等采用耐药木霉菌与低剂量的三唑酮结合使用,以削弱西瓜根际尖孢镰刀菌的种群数量,提高耐药木霉菌株的根际竞争定殖指数和根际种群密度以及防治效果,并且用木霉菌加米糠沾根法有助于木霉在根际长期定殖,提高了木霉菌剂的防治效果,田间防治效果为88.9%。而庄敬华等用绿色木霉菌T23菌株添加少量营养元素为增效剂,对温室盆栽和田间大棚甜瓜枯萎病防效达76%左右,并对苗期甜瓜生长有明显的促进作用。Perez-Vicente等利用分离的哈茨木霉菌株A34与种植抗病品种相结合,对香蕉枯萎病的防治效果达95%以上。木霉与其它生防微生物混合同样起到较好的抑制效果。林纬等将从作物根际中分离到的哈茨木霉T31、粘帚霉G1和芽孢杆菌B11三种菌混合并且采取一些措施(有机肥作基肥,施一次拮抗菌与多菌灵、冠菌铜等含铜农药)对西瓜枯萎病的防效达90%以上。纪明山等将绿色木霉TR-8菌株和芽孢杆菌B67菌株的发酵物混合后制备成健根宝粉剂,该粉剂以1∶50拌土在播种时穴施,对西瓜枯萎病的防效达80%以上,显著高于常用药剂多菌灵和施特灵,对西瓜植株具有一定的促进生长作用。菌根是枯萎病生物防治研究的又一类重要真菌。李敏等在温室和大田条件下研究丛枝菌根真菌与西瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.niveum)的关系,试验表明,接种AM真菌可以降低枯萎病发病率、病情指数以及根内和根围土壤中镰刀菌繁殖体的数量,促进西瓜植株的生长发育从而减轻西瓜枯萎病的危害。徐宗刚等用主要成分为丛枝泡囊菌根的恩益碧(简称NEB)菌肥在西瓜定植期灌根,也能有效抑制西瓜枯萎病原菌尖孢镰刀菌的发生发展。淡紫拟青霉菌(Paecilomyceslilacinus)、草酸青霉(Penicilliumoxalicum)、拟康氏木霉(Trichodermapseudokoningii)、桔绿木霉(T.citrinoririd)等对作物枯萎病的防治也相继报道。王明祖等用淡紫拟青霉菌36-1防治棉花枯萎病菌,盆栽防治表明,生防菌活菌和灭活菌体液剂都比对照的病情指数明显降低,病害减轻为54.8%和71.1l%。Larena等采用固态发酵法大量制备的草酸青霉孢子对番茄枯萎病的防效可达49%,但孢子活性只能维持30d。柳春燕等将拟康氏木霉和枯草芽孢杆菌(B.subtilis)菌株的发酵液1∶1混合处理黄瓜枯萎病菌,显示两菌株的防病作用具有一定的协同效应,防治效果好于单一菌株。1.2bacillus、pseudom观、虾丁属的基因组织目前成功应用于防治植物病害的生防细菌有Agrobacterium、Bacillus、Pseudomonas、Xanthomonas等属的一些菌株(见表2)。其中主要细菌种类有芽孢杆菌(Bacillusspp.)、假单胞杆菌(Pseudomonasspp.)。1.2.1fzb2在枯涣病防治中的应用芽孢杆菌用于防治枯萎病害的例子很多,具有防病增产作用,并且对许多土传性病害都有明显的防治效果,还对其它十余种植物病原真菌有明显的抑制作用,显示了良好的应用前景。美国迄今已有4株枯草芽孢杆菌(B.subtilis)生防菌株获得环保局(PEA)商品化或有限商品化生产应用许可,分别是GB03、MBI600、QST713和B.subtilisvar.amyloliquefaciensFZB24,其中GB03、MBI600和FZB24都可用于防治尖镰刀菌引起的枯萎病。Hervás等用枯草芽孢杆菌、非致病镰刀菌和哈茨木霉混合处理鹰嘴豆,对鹰嘴豆镰刀菌的高毒菌株表现出较好的防治效果。在国内,刘建国等用扫描电镜观察,经APS(一种由蜡状芽孢杆菌产生的新型抗真菌环状多肽)处理后菌丝发生顶端膨大、分支缩短等异常形态学变化,随着APS处理浓度的增加,菌丝生长速度明显降低,并且APS具有广谱抗菌性,其对棉花枯萎病等多种病原真菌的生长、孢子萌发具有强烈的抑制作用。孔建等报道枯草芽孢杆菌B-903菌株对棉枯萎等多种土传镰刀菌具有抑菌活性,证实该菌抗菌物质可使病菌细胞畸形,胞内物质外泄和细胞壁崩溃;盆栽和田间试验,证明以B-903菌液浸种还可以显著降低菠菜苗期枯萎病的发病率,防治效果为68.1%～76.2%。陈志谊等通过利福平抗药性标记回收法测定,发现戊唑醇(Tebuconazole)对枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)B-916抑制蚕豆枯萎病菌菌丝生长和防病有显著的增效作用,并对枯草芽孢杆菌在土壤中定殖有促进作用。王占武等将分离的芽孢杆菌B501制成麸皮固体培养物,加适量的水稀释成菌悬液,采用沾根的方法防治草莓枯萎病菌,发现连续2年田间防效为93.5%以上,与溴甲烷100%的防效比较差异不显著。1.2.2高效生防工程菌株的筛选假单胞杆菌广泛存在于植物的根际,常见的有荧光假单胞杆菌、恶臭假单胞杆菌、绿针假单胞杆菌,均具有显著的防病增产作用。BenJ.Duijff等报道将恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)WCS358和非致病镰刀菌FO47混和,可以明显提高二者对亚麻枯萎病的生防活性,有利于假单胞菌素的产生和对植物根部铁的充分利用;通过假单胞菌素嗜铁细胞与病原菌竞争铁离子,可能起到一定的防效。而用恶臭假单胞菌株WCS358与P.putida菌株RE8结合,对萝卜枯萎病的防效达到50%,比单独施用时提高了20%。VanamalaAnjaiah等从印度鹰嘴豆根围分离得到的铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)菌株PNA1能显著减少感病及中抗鹰嘴豆品种枯萎病的发生,然而只有在中抗品种上这种保护作用才能一直持续到成熟期;进一步研究发现中抗品种根围的PNA1菌量是感病品种的10倍,这说明生防菌与植物之间的互作对病害防治具有重要意义。在国内,设计了一种新的高效筛选程序,分离出一株具有ACC脱氨酶活性的促生拮抗双功能假单胞菌菌株M18,通过活菌浸种处理种子并浇灌定殖后的根际土壤,黄瓜枯萎病的株发病率降低70%～80%。M18能有效地抑制黄瓜枯萎病菌以及多种其他枯萎病病菌和植物病原菌的生长。程亮等分离的假单胞杆菌(Pseudomonassp.)的作用机制主要表现为对香蕉枯萎病菌生长、孢子萌发的抑制和对病菌菌丝的裂解作用。同时单用假单孢菌菌株对香石竹、黄瓜、棉花、西瓜枯萎病等都表现出较强的抑制作用。随着分子生物学及分子遗传学研究的逐步深入,构建新型高效生防工程菌株成为研究热点。相应研发的生物制剂有康地蕾得,由华东理工大学研制,是通过其有效成分多粘类芽孢杆菌产生的广谱抗菌物质、位点竞争和诱导抗性等机制达到杀灭和控制病原菌的目的,并对作物具有明显的促进生长作用,对西瓜、黄瓜、甜瓜、冬瓜、番茄、茄子、辣椒、香蕉的枯萎病有特效。1.3香蕉cre、香蕉内生灰链霉菌和生物制剂为西瓜枯涣病的抗治效果放线菌中应用种类最多的是链霉菌(见表3)。放线菌活体制剂Mycostop是由芬兰的Kemira(1989)用灰绿链霉菌(Streptomycesgriseovidis)研制的。Mycostop主要是通过种子处理、土壤喷洒或灌药等措施使·)它在植物的根部定殖、生长和繁殖,防治常见的一些土传病原菌如镰刀菌(Fusariumspp),还可以产生激素促进寄主植物的生长,对植物没有任何毒性。KGetha等发现紫黑链霉菌株(Streptomycesviolaceusniger)G10对香蕉枯萎病菌具有很好的拮抗作用。LixiangCao等分离出一株能产生铁载体的香蕉内生灰链霉菌(Streptomycesgriseorubiginosus)S96菌菌株对香蕉枯萎病菌具有抑制作用。在我国,曹理想等首次从香蕉中分离出内生链霉菌玫瑰浅灰链霉菌(Streptomycesroseogriseolus)对尖孢镰刀菌显示出明显的拮抗活性。潘争艳等从土壤中分离得放线菌Ⅲ-61和A-21,其发酵液稀释倍数≤5的无菌滤液处理后经120h对黄瓜病原菌菌丝生长的抑制率仍达76.5%～100%,对分生孢子萌发的抑制率为100%。链霉菌目前开发的生物制剂应用最广泛的是中国农科院研制的农抗120,由吸水链霉菌北京变种产生的抗生素,其抗生作用主要是抑制菌丝生长,使菌丝畸变,原生质凝集和小分子物质外流;通过抑制病原菌和提高植株的抗病性对西瓜枯萎病具有较好的防治效果。蒋细良等以西瓜枯萎病菌为实验菌,研究了中生菌素对丝状真菌的作用,结果表明中生菌素能显著地引起菌丝细胞内原生质凝集,对病原菌孢子的萌发具有强烈的抑制作用,并具杀死作用,对孢子的形成有较强的阻碍作用。2木霉菌对枯涣病的抗菌作用我国植物病理学家陈延熙根据多年的实践和国际上生物防治的方向,提出了较符合自然情况的生防概念,他指出:“植物病害的生物防治是在农业生态系统中调节寄主植物的微生物环境使其利于寄主而不利于病原或者使其对寄主与病原物的相互作用发生有利于寄主而不利于病原物的影响,从而达到防治病害的目的”。上述概念表明,人们对于病害生物防治的认识从纯依靠拮抗性微生物来控制病原或病害,发展到借助于多种因素来创立一个有利于寄主而不利于病原物或病害发展的生物环境,以实现防治病害。生防机制主要包括拮抗作用、竞争作用、重寄生作用、诱导抗性和促生作用。许多有效的拮抗菌株防治效果是一种机制为主同时依赖多种机制共同作用的结果。田连生等研究木霉T41对番茄枯萎病的拮抗机制,描述了木霉对尖镰孢的竞争作用、重寄生作用:木霉在生长过程产生抗生素,在代谢过程中产生一系列的水解酶类,如几丁质酶(Chitinases)、纤维素霉(Cellulases)、木聚糖酶(Xylanese)、葡聚糖酶(Glucanases)和蛋白酶(Proteinases),这些酶类对真菌细胞壁的降解有重要作用,可抑制病原菌孢子萌发,引起菌丝崩解,同时还能增强作物抗病性,刺激作物生长。所以不难理解不同的木霉菌株具有不同的生防能力,即使同源菌株的突变体也表现出不同的生防机制。芽孢杆菌对枯萎病镰刀菌有很强的抑制能力,存在着营养基质的竞争和生态位排斥,因为菌株与病原菌有着相似的生存位点,同时产生的拮抗物质主要是抗生素、细菌素、细胞壁降解酶类和其它抗菌蛋白及挥发性抗菌物质,抑制孢子萌发,抑制菌丝形成分生孢子,造成菌丝顶端畸形膨大,对菌丝有强烈的溶菌作用,破坏细胞壁,引起细胞内含物泄出。生防菌株能够在植物根际定殖,诱导植物产生系统抗病性。3生防菌防治的优化措施大量的实践证明,枯萎病大田生防效果明显低于室内,其原因有以下几个方面:首先,作物枯萎病为土传病害,而生防菌作为外来菌要在带菌的土壤中定殖并发挥生物防治作用,它需要克服包括病原菌在内的土壤习居微生物对它的排斥作用,同时也存在被各种理化或生物因素钝化的可能,这也是作物枯萎病生物防治效果不理想的主要原因;其次,环境条件的影响。生防菌的适应范围较狭窄,环境条件的改变,如土壤含水量、pH值及有机质和微量元素的变动均会影响生防菌效果;另外,化学防治效果直观,容易被接受,而生物防治在防治过程中有滞后效应,存在药效缓慢的问题。以上问题的解决,理论上应该对特定生防菌株的生态适应性、竞争存活能力、生防菌产生的代谢产物及其功能基因、对靶标病原菌的作用机制、生防菌与靶标菌以及寄主植物间的相互关系等进行深入研究,以推动生防菌作为生防手段在植物病害防治中的应用进程。而在实际生产应用中,可从以下几方面着手:①生防菌与化学农药复配使用。有些农药对生防菌不利,降低了其防治效果。筛选对生防菌影响小的农药,这样化学药剂才可以