喬艷艷　楊兆光　楊磊　崔金杰　雒珺瑜　李捷

摘要：為了倡導(dǎo)減少化肥農(nóng)藥的應(yīng)用，推行對(duì)人畜安全、不污染環(huán)境、對(duì)植物無不良影響、不干擾其他防治措施的生物防治，通過查閱相關(guān)資料和結(jié)合課題調(diào)研，系統(tǒng)歸納了棉花黃萎病生物菌防治策略、研究種類和進(jìn)展以及存在的問題，旨在促進(jìn)棉花黃萎病的生物菌防治的研究和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：棉花；黃萎??；生物菌；生物防治

中圖分類號(hào)：S435.621.2.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095—3143（2016）06—0019—05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.004

0引言

棉花黃萎病自1914年首次在美國發(fā)現(xiàn)以來，已成為危害嚴(yán)重的世界性病害，并于1935年由美國斯字棉引種傳入我國，在我國各大棉區(qū)迅速蔓延。經(jīng)過百年的研究，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)該病的癥狀、發(fā)病規(guī)律等生物學(xué)特性已進(jìn)行了系統(tǒng)的描述，對(duì)于引發(fā)該病的病原物黑白輪枝菌和大麗輪枝菌（在我國主要是后者）的形態(tài)和生理特性的研究已深入，已達(dá)到分子生物學(xué)水平。培育高抗黃萎病的棉花新品種是防治該病的最有效途徑。目前已培育出部分耐病品種，它們的推廣和應(yīng)用對(duì)棉花的病害防治起到了一定的作用，但是抗病性水平不高、抗性不夠穩(wěn)定成為抗黃萎病育種的主要弊端。另外有研究表明，品種的抗病性與豐產(chǎn)性呈反比。在棉花高抗黃萎病且豐產(chǎn)性高的優(yōu)良品種育成并普遍推廣之前，黃萎病的有效防控措施仍為國內(nèi)外植保工作者的主要研究方向。在普遍倡導(dǎo)減少化肥農(nóng)藥應(yīng)用的大環(huán)境下，生物防治以其對(duì)人畜安全、不污染環(huán)境、對(duì)植物無不良影響、不干擾其他防治措施等諸多特點(diǎn)而備受青睞。因此，系統(tǒng)歸納棉花黃萎病生物菌防治策略、研究種類和進(jìn)展以及存在的問題，旨在促進(jìn)棉花黃萎病的生物菌防治的研究和發(fā)展。

1棉花黃萎病的生防策略

棉花黃萎病是典型的土傳病害，微菌核是黃萎病菌在土壤中存活的主要結(jié)構(gòu)和初侵染菌源，在病害循環(huán)中起重要作用，當(dāng)年微菌核在土壤中的數(shù)量和存活情況是預(yù)測(cè)翌年黃萎病發(fā)生程度的重要指標(biāo)?？梢?，防治棉花黃萎病的重要措施就是探索如何有效破壞微菌核的形成、影響微菌核的存活以及延遲黃萎菌在寄主體內(nèi)的定殖?；谝陨闲纬扇缦碌狞S萎菌的生物防治策略：①抑制微菌核在寄主死后的病殘?bào)w上形成；②降低微菌核在病殘?bào)w中的存活能力；③利用曬土和土壤熏蒸劑等措施與拮抗菌結(jié)合來降低微菌核的存活；④利用拮抗微生物阻止微菌核在根尖和生長(zhǎng)區(qū)的萌發(fā)以及對(duì)根的侵入。

2棉花黃萎病生防菌的種類及研究

棉花黃萎病的生防菌主要包括拮抗細(xì)菌、真菌、放線菌等，來源主要為根際土壤微生物及植物體的內(nèi)生菌。

2.1拮抗細(xì)菌及其生防研究

拮抗細(xì)菌對(duì)棉花黃萎病生防作用報(bào)道很多，種類主要包括嗜麥芽糖寡養(yǎng)單胞菌（Stenotrophomonas）、芽孢桿菌（Bacillus spp.）、熒光假單胞桿菌（Fluorescent Pseudomonas）、黃單胞桿菌（Xanthomonas sp.）、草生歐文菌（Erwini herbicola）等，其中研究最多的是芽孢桿菌。拮抗細(xì)菌來源主要分為根際細(xì)菌和內(nèi)生細(xì)菌兩大類。李社增，等從棉花根際和根內(nèi)分離到17個(gè)菌株，在平板對(duì)峙培養(yǎng)中都能極顯著抑制黃萎病菌的生長(zhǎng)，其中15株的抑菌率大于65%，最高達(dá)89.6%。這些菌株的培養(yǎng)濾液也具有抑制作用。

一般認(rèn)為，根際細(xì)菌對(duì)黃萎病的拮抗作用機(jī)理是通過產(chǎn)生肽類、磷脂類、多烯類和氧基酸等抗菌物質(zhì)，達(dá)到抑制病原菌菌絲生長(zhǎng)的作用，從而對(duì)黃萎病起到防治作用。Berg和Lottmann以Stenotrophomonas maltophilia為模式菌，研究了拮抗細(xì)菌對(duì)油菜黃萎菌作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)S.maltophilia可以產(chǎn)生抗生素、嗜鐵素、幾丁質(zhì)酶和β-1，3-葡聚糖酶等物質(zhì)，證實(shí)了抗生素的產(chǎn)生是拮抗細(xì)菌對(duì)黃萎菌生長(zhǎng)抑制的主要作用機(jī)制。袁紅水，等對(duì)21株芽孢桿菌屬細(xì)菌進(jìn)行抗黃萎病試驗(yàn)，結(jié)果顯示6株菌株的抑菌活性較高，抗菌物質(zhì)主要為蛋白或多肽類物質(zhì)，該類物質(zhì)通過抑制大麗輪枝菌孢子萌發(fā)和使菌絲體原生質(zhì)凝集而抑制其生長(zhǎng)。陳莉，等研究對(duì)棉花黃萎病具有抑制作用的枯草芽胞桿菌A178菌株認(rèn)為，該菌株通過產(chǎn)生頡頏物質(zhì)使病原真菌菌絲體斷裂，抑制分生孢子的萌發(fā)從而抑制病原菌的侵染。

內(nèi)生細(xì)菌拮抗作用機(jī)理比較復(fù)雜，一方面內(nèi)生細(xì)菌與病原菌對(duì)侵染部位和營養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)，另一方面內(nèi)生細(xì)菌產(chǎn)生抗生素酶類物質(zhì)或類植物激素、誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性、溶菌作用和重寄生作用等。張鐸，等從棉株中分離篩選到一株對(duì)棉花黃萎病菌具有較強(qiáng)拮抗作用的內(nèi)生細(xì)菌BSD-2，并證實(shí)為枯草芽孢桿菌；平板對(duì)峙試驗(yàn)表明，BSD-2對(duì)多種植物病原真菌有抑制作用，其培養(yǎng)液的粗提液，能夠有效抑制黃萎病菌孢子萌發(fā)。王琦，等從棉花維管組織內(nèi)分離到的頡頏細(xì)菌能誘導(dǎo)植物體合成一些能使植物體本身增加對(duì)病害菌的抵御能力的物質(zhì)，如細(xì)胞壁物質(zhì)、植保素、幾丁質(zhì)酶等其他一些抗氧化酶類。夏正俊，等對(duì)棉株內(nèi)生細(xì)菌的研究表明，細(xì)菌能誘導(dǎo)棉花同工酶活性的變化，且該內(nèi)生菌還能促進(jìn)棉花的生長(zhǎng)，從而達(dá)到有效控制棉花黃萎病的發(fā)生和發(fā)展?？梢?，內(nèi)生細(xì)菌的幾種拮抗機(jī)理是可以協(xié)同作用，只是哪種機(jī)理在某種內(nèi)生細(xì)菌中發(fā)揮主要作用。

2.2拮抗真菌及其生防研究

國內(nèi)外早期研究表明，利用真菌防治棉花黃萎病研究較多的主要包括木霉（Trichoderma spp.）、黃色蠕形霉（Talaromyces FLAVUS）、頂枝孢霉（Acremonium spp.）、曲霉（Aspergillus spp.）、粘帚霉（Gliocladium spp.）、黑粘座孢霉（Myrothecium roridum）、繩狀青霉（Penicillium fungiculosum）、寡雄腐霉（Pythium oligandrum）、匐柄霉（Stemp Ghylium spp.）和球毛殼菌（Chaetomium glob osum）、鐮刀菌（Fusarium spp.）、瘤黑粘座孢菌（My-rothecium verrucaria）等。后又發(fā)現(xiàn)叢枝菌根菌（Arbuscular mycorrhizal）對(duì)棉花黃萎病也有一定的拮抗作用。其中研究較多的是木霉及黃色蠕形霉兩種，尤其是木霉菌的生防制劑研發(fā)較為是成功。

目前全世界60%的生物農(nóng)藥均以木霉菌株進(jìn)行開發(fā)，國外商品化的木霉制劑包括美國的ToPshield（哈茨木霉T22菌株）、以色列的Trichodex（哈茨木霉T139菌株）、新西蘭的木霉制劑Trichodex和Trichoflow、俄羅斯的Mycol、韓國的YC458、西班牙哈茨木霉和綠色木霉混合制劑TUSAL等，對(duì)植物病害有較好的防治效果和增產(chǎn)作用。國內(nèi)學(xué)者李雪玲，等從土壤真菌中篩選出13個(gè)對(duì)黃萎病菌有生防潛力的菌株，溫室盆栽試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，這13個(gè)菌株均可有效地降低棉黃萎病的發(fā)生率和病情指數(shù)，其中以3號(hào)菌株（木霉菌）作用效果最為明顯；田問小區(qū)防效試驗(yàn)表明，3號(hào)木霉菌株對(duì)棉黃萎病第一次發(fā)病高峰和第二次發(fā)病高峰的防治效果分別為38.2%～53.5%和13.6%～36.0%。黃色蠕形霉（T.flavu）廣泛存在于土壤中，并能在植物根部和根際土壤中定殖，但該菌受環(huán)境影響大，防效不穩(wěn)定。馬平，等從棉鈴內(nèi)部分離到兩株非致病性鐮刀菌，通過空間競(jìng)爭(zhēng)和營養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)有效地抑制黃萎菌的生長(zhǎng)，并且能夠抑制棉花黃萎菌微菌核的產(chǎn)生，田問試驗(yàn)結(jié)果顯示，在棉田第一次黃萎病發(fā)病高峰時(shí)，其防效在50%左右。

拮抗真菌的防病機(jī)制目前認(rèn)為主要是重寄生作用、抗生作用、競(jìng)爭(zhēng)作用，產(chǎn)生細(xì)胞壁降解酶，誘導(dǎo)植物抗性等；多種作用機(jī)制問存在協(xié)同作用。姚煥章，等在進(jìn)行木霉菌和黃萎菌對(duì)峙培養(yǎng)中，木霉菌的生長(zhǎng)速度比黃萎菌快8.8倍，當(dāng)兩菌接觸后黃萎菌則停止生長(zhǎng)，木霉菌繼續(xù)生長(zhǎng)的同時(shí)侵入黃萎菌落，控制黃萎菌的擴(kuò)展。張海軍，等通過平皿對(duì)峙培養(yǎng)研究綠色木霉GY20對(duì)棉花黃萎病菌的抑制機(jī)理及溫室防效研究，表明綠色木霉菌株GY20對(duì)棉花黃萎病菌菌株抑制作用，在光學(xué)顯微鏡下觀察到GY20使V3菌絲細(xì)胞的原生質(zhì)濃縮和菌絲斷裂；且盆栽試驗(yàn)顯示GY20對(duì)棉花幼苗的黃萎病具有很好的防治效果。Madi，等利用抗苯來特標(biāo)記的黃色蠕形霉研究其對(duì)黃萎菌的拮抗機(jī)制，證實(shí)該菌通過重寄生作用、抗生作用、競(jìng)爭(zhēng)作用達(dá)到防治黃萎病的功效。宋曉研，等篩選到一株對(duì)棉花黃萎病菌有很強(qiáng)拮抗作用的木霉菌株SMF5，研究表明其對(duì)棉花黃萎病菌的作用機(jī)制包括生境競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)生耐熱代謝產(chǎn)物、產(chǎn)生細(xì)胞壁降解酶等，協(xié)同作用于黃萎病菌。

2.3拮抗放線菌及其生防研究

對(duì)黃萎病研究最早的生防菌是放線菌，主要圍繞鏈霉菌（Streptomyces spp.）進(jìn)行。前蘇聯(lián)研究者早在20世紀(jì)50年代研究過放線菌對(duì)棉花枯萎病和黃萎病的防治。我國也在20世紀(jì)50年代分離篩選出對(duì)棉花黃萎病菌拮抗活性較強(qiáng)的放線菌菌株G4和5406（細(xì)黃鏈霉菌Streptomyces microflavus），這兩種菌株對(duì)棉花黃萎病具有較好的防治效果，且對(duì)棉花具有增產(chǎn)作用。20世紀(jì)80年代末芬蘭學(xué)者Kenica成功推出一種分離自泥煤的放線菌殺菌劑，商品名Mycostop，是由灰綠鏈霉菌（S.griseovidis）的孢子和菌絲制成的，該制劑主要防治土傳病原菌，且防效穩(wěn)定。

放線菌作為棉花黃萎病拮抗菌的一個(gè)重要來源，尤其是根際土壤中的拮抗放線菌，種類多、數(shù)量大。李毅，等從3種不同的蔬菜地根際土壤中篩選出對(duì)棉花黃萎病病原菌具有拮抗作用的放線菌130株，經(jīng)初步分類和鑒定，這130株放線菌分為6個(gè)屬，其中鏈霉菌屬114株，為優(yōu)勢(shì)種群。放線菌的抑菌機(jī)理主要為產(chǎn)生功能多樣性豐富的抗生素及多種次生代謝物質(zhì)，抑制棉花黃萎病菌菌絲生長(zhǎng)及菌核萌發(fā)。薛磊，等采用菌絲生長(zhǎng)速率法、微菌核萌發(fā)法研究了B49、D148、Actl2等菌株對(duì)大麗輪枝菌的抑菌機(jī)制，并獲取1株鏈霉菌發(fā)酵液對(duì)病原菌菌絲生長(zhǎng)、微菌核形成與萌發(fā)均具有較強(qiáng)的抑制作用，該菌株5倍稀釋發(fā)酵液對(duì)微菌核形成的抑制率達(dá)100%。劉大群，等研究發(fā)現(xiàn)鏈霉菌及其發(fā)酵液對(duì)黃萎病菌菌絲的生長(zhǎng)均有強(qiáng)烈的抑制作用，可導(dǎo)致菌絲變形，并有溶菌現(xiàn)象。柳成賓，等為發(fā)掘新疆鹽環(huán)境中生防活性放線菌，以棉花黃萎菌為靶標(biāo)，從805株新疆鹽環(huán)境放線菌中篩選獲得14株拮抗菌，其中抑菌活性最強(qiáng)的菌株為TRM42561，該菌株對(duì)棉花黃萎菌的抑菌圈直徑達(dá)26.33 mm，且抗菌譜廣；室內(nèi)抑菌活性表明，TRM42561的發(fā)酵液對(duì)棉花黃萎菌菌絲生長(zhǎng)的抑制率為83.75%，孢子萌發(fā)抑制率為68.75%；田問試驗(yàn)結(jié)果表明，TRM42561對(duì)棉花黃萎病的田間防治效果顯著，在3次施藥后的第15天和第30天，其防治效果分別為33.06%和41.65%。基于放線菌在生物防治方面的作用，篩選對(duì)棉花黃萎病的生防放線菌具有重要的意義。

3棉花黃萎病生防菌研究存在的問題與討論

目前，在黃萎病抗耐病品種缺失、化學(xué)防治無特效藥的情況下，黃萎病的生物防治已成為黃萎病防治的研究熱點(diǎn)，但生物防治的應(yīng)用存在一個(gè)難點(diǎn)，即由于生防菌的來源種類不同，生防效果受多種因素的影響，生防菌的防效存在不穩(wěn)定性（大田試驗(yàn)的防效往往低于實(shí)驗(yàn)室及盆栽實(shí)驗(yàn)的防效）。因此，截止目前棉花黃萎病的生防菌研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室研究階段，中小試的產(chǎn)品和品種很多，產(chǎn)業(yè)化的卻很少。國內(nèi)外登記注冊(cè)的防治棉花黃萎病的生防菌還未見報(bào)道，但國外已有防治其他作物黃萎病的生防制劑商品。如德國開發(fā)的生防制劑PROPHYTA，為黃藍(lán)狀菌（T.flavus），用于蔬菜黃萎病的防治，荷蘭應(yīng)用此產(chǎn)品防治馬鈴薯黃萎病也有一定的效果。比利時(shí)登記的Bio—Fungus，為木霉菌（Trichoderma spp.），主要防治花卉、草莓、蔬菜和樹木的黃萎病。這為棉花黃萎病的生物防治提供一線曙光。隨著科技的不斷發(fā)展，未來有望通過先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)生防菌進(jìn)行定向改良，或者篩選能保持生防因子理化性狀的助劑配方，提高新劑型分散性和附著性的表面活性劑，研制出提高生防因子防治效果的新助劑和新劑型，提高生防菌的防治效果和有效利用率，使棉花黃萎病的生物防治被社會(huì)和廣大棉農(nóng)所接受，在今后的棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。