生防菌枯草芽孢杆菌的研究进展

  • 格式:docx
  • 大小:21.22 KB
  • 文档页数:3

生防菌枯草芽孢杆菌的研究进展

作者:暂无

来源:《渔业致富指南》 2015年第20期

张彩凤

随着生活质量的逐步提高和环境意识的增强,人们越来越多的关注生存环境,对植物病害的防治也开始找寻更加安全可靠、经济有效的技术。生物防治因其环境兼容性好、不易引起抗性和防效持久稳定等优势,逐渐成为替代化学防治的主要方法,寻找生防菌资源,开发研究新型生防微生物是生物防治的研究重心,而芽孢杆菌尤其是枯草芽孢杆菌作为有益生防菌一直是研究的热点。

1 枯草芽孢杆菌研究现状

生防微生物中细菌种类和数量众多,其中枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是种优良的生防菌株。它是种好氧或兼性厌氧的产芽孢的G+杆状细菌,其生理特征丰富多样,在自然界中广泛存在,极易分离培养,并且能够产生抗逆性的休眠体——芽孢,从而可以适应恶劣的环境,存活期长。其在防治植物病害的发生、提高农作物产量、促进农作物生长等方面都有显著的作用;并且不会污染环境和危害人类的健康,是较为理想的生防微生物。它是土壤和植物体表、根际重要的微生物种群。目前,该菌已经在小麦、黄瓜、玉米和水稻等多种作物上显出很好防治病害的效果。

2 枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质

枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属中的主要抗菌蛋白生产菌,该种菌能够产生70多种抗菌物质,包括肽类、脂肽类、氨基酸类和核酸类等多种化合物:如非核糖体途径合成的抗生素(bacolysin)和脂肽类抗生素表面活性素(surfactin);伊枯草菌素(fengycin和iturins)核糖体途径合成的肽类抗生素枯草菌素和类羊毛硫抗生素等。

G.Zheng从枯草芽孢杆菌分离到一种分子量3.4KDa的细菌素,其对鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella tyhmurium)、蜡样芽胞杆菌(B.cereus)、单核李斯特杆菌(Listeria

monocytogenes)都有强烈的抑制作用,可以作为一种有潜力的抗生物质添加到食品中。刘颖等人从枯草芽孢杆菌TG-26中分离得到了抗真菌小肽LP-1,经试验测定分子量为1057.3Da,其对番茄蔫萎座镰孢霉(Fusarium oxysporum f.lycopersici)和瓜果腐霉(Pythium

aphanmdermatum)等植物病原菌具有强烈的抑制作用。

3 枯草芽孢杆菌防病机制

枯草芽孢杆菌防病作用机制主要分为:抗生作用、营养物质竞争和定植位置、诱导抗性、促进植物生长等机制。

3.1 抗生作用

生防细菌最主要的抑制植物病原菌的机制是合成有抗菌活性的物质。拮抗微生物通过分泌抗菌物质直接对病原菌产生抑制。这些抗菌活性物质主要包括肽类、脂肽类和蛋白类。这些抗菌物质使病原菌细胞壁合成受阻,损伤细胞膜,同时可以抑制病原菌孢子萌发、阻碍蛋白合成及抑制菌丝生长等。

3.2 诱导抗性

诱导抗性(induced systemic resistance,ISR)指的是宿主植物在生物或非生物因子的作用下,激活该植物自身的物理或化学抗性机制,是植物本身产生系统抗性的过程。该诱导因子包括物理、化学和生物因子。

3.3 营养竞争作用

植物根际的各种拮抗菌和病原真菌的生长很大程度上受到可以利用的营养、物理和化学条件的竞争能力大小的影响。微生物之间的竞争作用主要表现为营养消耗竞争和生存空间的竞争,所以能否利用有限的营养决定了某种微生物在此生境中的生存是否占有优势。其中,生防菌优先占领一定的生存空间,形成隔离带,使病原菌不易侵入,又通过营养竞争作用掠夺病原菌生长所需的营养成分从而使病原菌生长受到限制。营养竞争作用是生物防治草坪病害的一种重要机制,如草坪病原菌菌丝体因为铁离子缺乏导致生长受到相应的抑制。

3.4 促生作用

不同的生防细菌具有不同程度的促进植物生长的作用,例如根瘤菌可以固定空气中游离的氮,供给植物体;某些细菌合成不同的抗菌物质和植物激素,在不同的发育阶段可以促进植物生长;也可以合成一些小分子化合物或酶类,调节植物的生长发育。植物的叶围、根际系统是一个复杂的生态系统,由拮抗菌、病原菌、环境因子等相互作用构成的。同时生物防治的机制是复杂多样的,一般都是两种或多种机制共同作用的结果。

4 枯草芽孢杆菌的应用现状

枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质抑菌谱非常广泛,对植物的病原真菌、细菌都有抑制作用。随着国内外研究学者对枯草芽孢杆菌的研究不断深入,发现它对多种粮食作物、经济作物、水果采摘等产生的病害防治具有很好的效果。

枯草芽孢杆菌最突出的特点是繁殖快、生长快、营养简单,同时其生产工艺相对简单,储存期长,成本也较低,是种理想的生防微生物。它已经被广泛应用于防治植物病害。

5 枯草芽孢杆菌后处理工艺

目前,细菌培养的主要方法是液体发酵工艺。而根据产品剂型不同,分为液剂和粉剂:液剂的生产不需要干燥等过程直接培养进行制剂化;粉剂生产则需要经过培养、浓缩、干燥、检验等程序。

6 枯草芽孢杆菌应用存在的问题及措施

好的生防菌应具备生长速度快、适应能力强、抗菌物质产量好等特点。而目前大多微生物都处于开发阶段,最主要的原因是生防微生物在田间条件下定植能力差,同时容易受到温度、土壤pH、土壤湿度等外界因素的干扰,因此不能够形成稳定的生物群体而导致防治效果不太稳定,影响了微生物在田间大面积使用推广。

6.1 与化学农药复配

与化学农药复配使用是为了使生防微生物在土壤生态环境中定植与竞争时,形成优势种群,使其能够克服与土壤中习居微生物之间的排斥作用。与化学农药复配使用时不仅发挥化学药剂防治效果稳定和抑菌速度快的优点,而且可以保持微生物在植物根际土壤中的定植能力,同时可以诱导植物产生抗病性等特点。这样复配协同使用具有用量减少、优势互补、防效增强等优点,因此目前使用生防微生物与化学农药复配具有广阔的应用前景。

6.2 与化合物混合使用

对芽孢杆菌具有增效作用的因子包括:几丁质酶、无机盐、蛋白质溶解剂、氨基酸等等。有研究添加氨基酸类同样可以增强生防芽孢杆菌对植物病害的防治能力,添加化合物对病害防治确实有增强作用。

6.3 与其他生防菌株协同防病

枯草芽孢杆菌作为优良的生防菌株的同时,可以与其他生防菌株混合使用,混合使用生防菌株,利用他们能够适应不同生境的能力,更有利于生防菌在植物周围的定植和生存能力,可以达到多种菌群并存、多种病害防治、防治效果持久稳定等。如威绿达生防菌剂是将枯草芽孢杆菌和绿色木霉混合后推广应用,并取得了良好的防治效果。

7 展望

枯草芽孢杆菌是自然界中广泛存在的有益生防菌,其对人畜无毒、对环境有良好的兼容性,对许多植物病原菌具有拮抗作用的非病原微生物。因此枯草芽孢杆菌有着广阔的发展空间,将逐渐成为防治植物病害的主流。对枯草芽孢杆菌进行一系列的生物学研究后,很有必要对其后处理工艺和开发菌剂方面进行深入研究,为其产品化提供了一定的理论基础和指导价值。

(通联:053000,河北省衡水学院生命科学学院,15031810656)