拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展
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木霉菌在生物防治上应用的研究进展
屈海泳;刘连妹;王雪梅
【期刊名称】《湖北农业科学》
【年(卷),期】2009(048)003
【摘要】木霉菌是一种重要的生防因子,已成功应用于多种植物真菌病害的生物防治.从拮抗木霉菌的抑菌作用机理、木霉菌抗生菌株的育种和筛选、木霉生防菌株田间应用等方面的研究进展进行了综述,并对今后的研究进行了展望.
【总页数】4页(P743-746)
【作者】屈海泳;刘连妹;王雪梅
【作者单位】淮阴工学院生命科学与化学工程学院,江苏,淮安,223003;淮阴工学院生命科学与化学工程学院,江苏,淮安,223003;衡水市桃城区林业局,河北,衡
水,053000
【正文语种】中文
【中图分类】S476
【相关文献】
1.木霉菌在生物防治上的应用及拮抗机制 [J], 王芊
2.木霉菌生物防治作用机理与应用研究进展 [J], 陈捷;朱洁伟;张婷;王秉丽
3.拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展 [J], 郭润芳;刘晓光;高克祥;高宝嘉;史宝胜;甄志先
4.木霉菌剂在植物病害生物防治上的应用研究 [J], 顾少华
5.木霉菌生物防治作用机制与应用研究进展 [J], 阮盈盈;刘峰
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木霉菌在水稻上的应用研究进展木霉菌是一种广泛存在于自然界中的真菌,也被称为木霉属真菌。
它们主要以纤维素和木质素为食物,可以分解植物细胞壁中的碳水化合物。
由于其在分解有机物方面的特殊能力,木霉菌在农业生产中具有广泛的应用前景。
特别是在水稻种植中,木霉菌的应用研究进展已经引起了人们的广泛关注。
一、木霉菌在水稻病害防治中的应用木霉菌在水稻病害防治中具有广泛的应用前景。
木霉菌可以分解水稻植株上的秸秆和残体,从而降解土壤中的有机碳,减少土壤中病原菌的数量,达到预防水稻病害的目的。
木霉菌还能分泌一些抗菌物质,对水稻病原菌具有一定的杀灭作用,可以用于防治水稻的病害。
二、木霉菌在水稻生长促进中的应用除了在水稻病害防治中的应用外,木霉菌还可以通过分解植物残体,释放出有机质和营养元素,促进水稻生长。
木霉菌分解植物细胞壁时释放出的一些酶类物质,可以降解植物残体中的纤维素和木质素,产生一些水溶性有机物质,如酶解糖和有机酸,这些物质对水稻的生长发育具有促进作用。
木霉菌在水稻生长促进中也具有重要意义。
三、木霉菌在提高水稻产量中的应用随着农业生产的发展,提高粮食产量已成为当前重要的任务之一。
木霉菌可以通过促进植物残体的分解,释放出有机质和营养元素,为水稻的生长提供充足的养分。
这些有机质和营养元素可以增加土壤的肥力,提高水稻的产量。
木霉菌在提高水稻产量中也具有潜在的应用价值。
木霉菌在水稻种植中的应用研究已经取得了一定的进展,它在水稻病害防治、生长促进、产量提高和品质改良方面都具有重要意义。
随着人们对木霉菌研究的深入,相信其在水稻种植中的应用前景将会更加广阔。
希望通过今后的研究,能够更好地发挥木霉菌在水稻生产中的作用,为水稻的健康生长和高产高质提供更好的支持。
木霉菌在水稻上的应用研究进展1. 引言1.1 概述木霉菌是一种广泛存在于自然界中的真菌,具有多种生物学特性和生物活性成分。
近年来,随着对木霉菌的研究不断深入,人们发现它在水稻上的应用潜力逐渐被认可并受到关注。
木霉菌在水稻上的应用研究进展已经取得了一些重要的突破,为水稻的生产提供了新的思路和方法。
本文将从木霉菌的特点、木霉菌在水稻上的应用研究进展、木霉菌在水稻上的生物防治作用、木霉菌在水稻上的促生效应以及木霉菌在水稻上的植物抗逆作用等方面展开讨论,旨在全面了解木霉菌在水稻上的作用机制和应用前景。
通过对木霉菌在水稻生产中的多种作用及其机制进行系统综述,可以为今后相关研究提供参考和借鉴,促进木霉菌在水稻生产中的广泛应用和推广。
展望未来,木霉菌在水稻上的应用前景可期,有望成为水稻生产领域的重要技术手段和生产方式。
2. 正文2.1 木霉菌的特点木霉菌是一类广泛存在于自然界中的真菌,主要生长在潮湿、温暖的环境中。
它们通常以分解植物残体和有机物为主要营养来源,同时也具有一定的生物防治能力。
木霉菌的特点主要包括以下几个方面:1. 多样性:木霉菌属于真菌中的一个大类别,包括多种不同的物种,如木霉、白色木霉、黑色木霉等。
每种木霉菌都具有独特的形态特征和生长习性。
2. 耐受性:木霉菌对环境条件的适应能力较强,可以在各种不同的温度、湿度和pH值下生长繁殖。
这使得木霉菌在不同的生态环境中都能找到适合生存的空间。
3. 生长速度快:木霉菌的生长速度通常较快,可以在短时间内形成大片的菌丝体。
这使得木霉菌在水稻田中的应用具有快速的效果。
4. 生物活性物质产生:木霉菌在生长过程中会产生一些有益的生物活性物质,如抗生素、酶类等。
这些物质可以对水稻病原菌产生抑制作用,同时也可以促进水稻生长发育。
2.2 木霉菌在水稻上的应用研究进展目前,关于木霉菌在水稻上的应用研究主要集中在以下几个方面:研究木霉菌对水稻生长和发育的影响机制,包括促生效应、植物抗逆作用等。
18(4)180-184 中国生物防治 Chinese Journal of Biological Control 2002年11月拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展郭润芳1,刘晓光2,高克祥2,高宝嘉1,史宝胜1,甄志先1(1.河北农业大学林学院,保定 071000;2.山东农业大学植保学院,泰安)Progress in Biocontrol Research with TrichodermaGUO Runfang,LIU Xiaoguang,GAO Kexiang,GAO Baojia,SHI Baosheng,ZHEN Zhixian(Fo restry College of Hebei Agricultural University,Baoding071000,China)提要:本文从拮抗木霉菌的抑菌作用机理、诱导抗病性、促进植物生长、转基因工程等方面的研究进展进行综述。
关 键 词:木霉;植物病原真菌;重寄生;诱导抗性;生物防治中图分类号:S432.44;S476 文献标识码:A 文章编号:1005-9261(2002)04-0180-05目前已发现许多微生物具有生防作用,木霉菌(Trichoderma spp.)就是一类普遍存在并具有重要经济意义的生防益菌。
早在60多年前,人们就认识到木霉菌对植物病原菌的拮抗作用[1]。
70年代以来,对木霉菌的拮抗作用及其机制作了深入研究,证实了木霉对病原菌的重寄生现象,同时在温室及田间试验中也取得了令人鼓舞的成果,国外已有商品化的木霉制剂问世[2],如美国的Topshield(哈茨木霉T22)和以色列的T richodex(哈茨木霉T39)。
随着现代生物技术的不断发展,已经开始从生化和分子水平上对拮抗木霉的生防机制进行研究,并有较大的突破。
现仅就国内外关于木霉菌对植物病原真菌的生防机制及应用作一简要概述。
1 木霉对植物病原真菌的拮抗机制木霉对植物病原真菌的拮抗作用包含多种机制,一般认为有竞争作用、重寄生作用及抗生作用。
收稿日期:2020-09-11基金项目:宁波市自然科学基金(2019A610407);浙江省教育厅一般科研项目(Y201942657)作者简介:阮盈盈(1992 ),女,浙江宁波人,农艺师,硕士,研究方向为生物防治和遗传育种,E-mail:2670732696@㊂通信作者:刘峰(1984 ),男,黑龙江哈尔滨人,讲师,博士,研究方向为植物遗传育种,E-mail:coy24@㊂文献著录格式:阮盈盈,刘峰.木霉菌生物防治作用机制与应用研究进展[J].浙江农业科学,2020,61(11):2290-2294.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20201130木霉菌生物防治作用机制与应用研究进展阮盈盈1,刘峰2∗(1.宁波大学海洋学院,浙江宁波㊀315502;2.宁波城市职业技术学院景观生态学院,浙江宁波㊀315502)㊀㊀摘㊀要:木霉菌是一种资源丰富且在植物病害生物防治中应用较为广泛的生防真菌㊂本文概述了木霉菌的生物学特性和木霉菌在植物病虫害防治的生防机制,包括竞争㊁重寄生和抗生等作用,以及木霉菌与植物互作中对植物促生和诱导植物抗性的机制,并阐述了木霉菌在多种植物病害防治中的应用与防治效果㊂随着生防技术的日益提高,木霉菌商品化制剂越来越趋于多样化并在各个国家取得良好的生物防治效果,但在木霉菌剂的开发与应用中仍有很多问题有待解决㊂针对木霉菌生防机制与木霉菌商品化制剂开发应用的研究,有利于减少化学农药的使用,推动植物病害生物防治进程㊂关键词:木霉菌;植物病害;生物防治;木霉菌商品化制剂中图分类号:S476+.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2020)11-2290-05㊀㊀在传统的农作物栽培过程中,化肥农药的不合理施用,以及长期单一农作物大面积种植导致农田生态环境破坏㊁植物病虫害问题日益频繁,同时还造成农作物农药残留,以及土壤㊁水体环境污染等问题[1]㊂随着农业绿色发展新思想的提出,人们更加迫切地寻求安全有效㊁环境友好型植物病害防治措施[2]㊂生物防治主要是通过有益生物及其产物对植物中有害生物进行牵制,从而达到防治植物病虫害的目的,能够有效减少化肥农药的施用[3]㊂木霉菌作为一类广泛用于植物病虫害防治的生物真菌,主要存在于土壤㊁空气和植物表面等生态环境,可以有效防治多种植物病虫害㊂本文围绕木霉菌生物学特性㊁生防机制和木霉菌在生物防治中的应用等多个方面,系统全面地阐述了木霉菌在植物病虫害防治的研究进展,并且对木霉菌在生物防治中存在的问题与前景进行了初步探讨,为今后木霉菌在生物防治中的研究与应用提供参考㊂1 木霉菌概述木霉菌(Trichoderma )属于真菌门㊁知菌亚门㊁丝孢纲㊁丝孢目㊁丛梗孢科,其有性阶段为子囊菌亚门㊁肉座目㊁肉座科的肉座菌属[4],木霉属是Persoon 于1794年建立的㊂根据Gams 等[5]的分类系统,该属分为肉座(Hypocreanum)㊁长枝组(Longibrachiatum )㊁木霉组(Trichoderma )和粗梗组(Pachybasium)4个组,包括哈茨木霉(Trichoderma harzianum )㊁绿色木霉(Trichoderma viride )㊁深绿木霉(Trichoderma atroviride )㊁黄绿木霉(Trichoderma aureoviride )等104个种㊂据报道,目前已发现了250多种木霉菌种[6]㊂随着分子生物学研究技术的日益发展,木霉菌鉴定从原来的主要依赖显微镜观察形态转变为通过分子水平上的系统演化分析,并建立了基于rpb 2㊁ITS 和tef 1序列的DNA 条形码快速鉴定系统,可以准确㊁快速地鉴定木霉菌[7]㊂除此之外,还建立了可以比对木霉属序列相似性的TrichoBLAST 数据库( /tools /blast /index.php),用户对ITS 序列扩增测序后,只要在网站上输入该序列,就能快速获得关于木霉种的鉴定结果㊂大量研究表明,多数木霉菌可产生生物活性物质,并对植物病原真菌㊁植物病原线虫等具有拮抗作用㊂生物活性物质包括次级代谢产物和细胞壁降解酶类等物质,可以有效提高农作物的抗逆性,减少植物病害并促进植物生长㊂经研究该种群中的绿色木霉㊁哈茨木霉等对葡萄孢属(Botrytis )㊁镰刀菌属(Fusarium )和丝核菌属(Rhizoctoni a)等18个属[8]的29种植物病原真菌均有不同程度的抑制作用㊂木霉菌是一种广泛分布在全球的生防真菌㊂木霉菌主要存在森林㊁草地㊁农田㊁坡沟等较为潮湿的环境中㊂木霉菌普遍存在于土壤中,是土壤重要的微生物群落㊂稻草㊁腐木㊁其他真菌的子实体等也是其常见的生长基质,除此之外,不锈钢㊁柴油㊁沥青等基质中也曾发现过木霉菌的踪迹[9]㊂可见木霉菌的生命力之强,它能够在各种有机㊁无机的营养源中生长繁殖㊂此外,木霉菌还是一些其他大型真菌的伴生菌[10];然而在食用菌栽培中,木霉菌则是第一大病原菌,可以侵染茶树菇㊁银耳㊁灵芝㊁平菇等多种食用菌[11]㊂木霉菌在培养基中菌落最初为致密丛束状或棉絮状,白色或白灰色㊂待分生孢子成熟后,菌落从中央至边缘,逐渐变为绿色或黄绿色的菌落,极少数为白色,分生孢子梗通过菌丝的侧枝生长㊂木霉菌具有极强的环境适应性,适宜在温暖湿润的环境下生长繁殖㊂最适合木霉菌生长的温度一般在20~ 28ħ,不过在6~32ħ木霉菌依然可以生长;木霉菌生长适宜高湿度环境,90%以上的空气相对湿度有利于木霉菌生长与产孢;尽管光照对木霉菌丝生长影响不大,但光照条件下还是利于木霉菌产生分生孢子;木霉菌能够在pH1.5~9.0生长,其中生长最适pH为5.0~5.5;马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)是木霉菌生长最常用的培养基㊂木霉菌可以通过利用碳源㊁氮源,以及铜㊁镁㊁铁等无机盐离子促进生长和产孢[12]㊂2 木霉菌生防机制根据已有的研究结果,木霉菌对植物病原菌具有多种生防机制㊂目前被广泛认同的有以下几种,包括竞争作用㊁重寄生作用㊁抗生作用㊁诱导抗性作用㊁促生作用和协同拮抗作用[13]㊂2.1㊀木霉菌的竞争作用木霉菌对营养和空间具有很强的竞争能力,能够有效抑制植物病原菌生长㊂木霉菌对环境有着很强的适应性,通过自身的快速生长㊁繁殖来夺取植物根际附近的养分和空间,消耗空气中的氧气,从而削弱植物病原菌的生长[14]㊂木霉菌的生长速度远远大于植物病原菌的生长速度,因此,能够有效抑制植物病原菌生长㊂康萍芝等[15]在哈茨木霉竞争作用测定中发现,霉菌的生长速度比葡萄灰霉病菌平均快2.0~4.2倍㊂此外,部分木霉菌对除草剂㊁杀虫剂㊁杀菌剂等多种化合物有天然抗性,并且能够抑制部分化学农药和其他生物有毒代谢产物[16],这利于木霉菌在农业土壤环境中的应用㊂2.2㊀木霉菌的重寄生作用重寄生作用是木霉菌生物防治中重要机制之一㊂Elady等[17]研究发现,木霉菌与寄主真菌间的专化关系主要由寄主细胞表面外源凝集素决定;韩勇军[18]观察到木霉菌丝在禾谷镰孢菌上通过紧贴㊁缠绕㊁穿插等方式寄生,使禾谷镰孢菌菌丝变形,最终消亡;康彦平等[19]在光学显微镜下观察到木霉菌株TM能够侵入核盘菌菌丝内部,依附㊁缠绕在病原菌菌丝上,最终使核盘菌菌丝体断裂,直至解体㊂2.3㊀木霉菌的抗生作用抗生作用主要是指木霉菌通过分泌拮抗性物质来抑制植物病原菌的生长㊂木霉菌可产生上百种抗菌次生代谢产物,包括木霉素㊁胶霉素㊁绿木霉素㊁抗菌肽等[20]㊂这些次生代谢产物能够起到抗菌㊁促进植物生长的作用,可为农用抗生素的开发提供丰富的材料㊂陈凯等[21]研究发现,绿色木霉LTR-2的代谢产物对尖孢镰刀菌萎蔫专化型具有明显的抑制作用,抑制率可达54.81%;陈志敏等[22]研究发现,绿色木霉菌TG050609分泌的具有挥发性的次生代谢物质可以使烟草疫霉的菌丝不规则生长㊁破碎甚至溶解,证明了木霉菌对烟草疫霉具有抗生作用㊂此外,多数木霉菌株能产生具有抑菌活性物质 抗菌肽(peptaibols),它能抑制多种植物病原菌,还可与细胞壁降解酶协同作用于病原真菌,有效抑制其生长㊂有研究表明,部分木霉菌能够产生挥发性代谢物质,不同程度抑制了病菌菌落生长,有的抑菌率可以达到80%以上[23]㊂2.4㊀木霉菌的诱导抗性作用木霉菌诱导植物产生抗病性主要体现为2方面:一是通过调节激发子或效应因子达到调节植物抗病反应的作用;二是通过木霉菌产生的细胞壁降解酶,让细胞壁释放具有诱导植物抗性作用的寡糖类物质[24]㊂目前,木霉菌已有10余种诱导植物产生抗性的激发子,包括Sm1㊁QID74疏水蛋白㊁几丁质降解酶㊁MRSP1㊁木聚糖酶㊁纤维素酶㊁内切多聚半乳糖醛酸酶㊁蔗糖酶㊁抗菌肽等[25],这些物质主要是来自5个木霉菌种:棘孢木霉㊁绿木霉㊁绿色木霉㊁深绿木霉和哈茨木霉[26]㊂张婷[27]研究发现,用木霉菌包衣处理后的玉米种子的POD㊁PAL活性显著增加,并且植株对玉米弯孢菌叶斑病具有抗性㊂2.5㊀木霉菌的协同拮抗作用木霉菌的拮抗作用常被认为是2种以上的机制同时或顺序作用的结果㊂基于多机制性,木霉菌具有协同增效能力㊂牛芳胜[28]研究发现,哈茨木霉菌与杀菌剂协同使用能够有效抑制番茄灰霉病,且抑制率大于两者单独使用;张婧迪等[29]研究发现,深绿木霉菌CCTCC-SWB0199发酵代谢物与芸苔素内酯根据一定比例复配,在防治番茄灰霉病的效果上高于二者单独施用;谷祖敏等[30]研究发现,木霉菌对植物病原菌的生物防治作用往往是多种机制共同作用的结果,不同菌株的生防机制侧重不同㊂2.6㊀木霉菌的促生作用木霉菌对植物有促生作用,能够产生促进植物生长的物质㊁提高土壤中营养物质的溶解性㊁改善植物根际微生态,从而促进植物吸收与生长㊂赵玳琳等[31]研究发现,通过盆栽促生试验,生防木霉菌GYXM-1p1菌株对甘蓝具有较强的促生作用;经该菌株处理后,甘蓝植株的根长㊁株高㊁根鲜重与干重㊁植株总鲜重与总干重较清水对照相比,均有显著提高(P<0.05),植株总鲜重和总干重分别较清水对照增加417.60%和762.69%㊂陈业雯[32]研究发现,氮肥配施木霉菌对甜瓜品质建成有促进作用,配施木霉菌后,甜瓜果实可溶性糖增加显著,提高了甜瓜的品质㊂3㊀木霉菌在植物病害生物防治中的应用早在1932年,Weindling[33]首次观察到木素木霉(Trichoderma lignor um)的菌丝缠绕着立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的菌丝,使立枯丝核菌菌丝原生质凝结,细胞液泡消失,最终导致立枯丝核菌解体,证明木霉产生了胞外干扰物质,有效抑制了立枯丝核菌的生长㊂接着便出现了大量利用木霉菌防治植物病害的研究成果㊂根据现有资料显示,木霉菌至少对18个属29种植物病原真菌具有拮抗作用[34]㊂木霉菌对多种植物病原真菌均有防治效果,如立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)[32]㊁尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)[35]㊁核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)[36]㊁葡萄孢属真菌(Botryti s spp.)[37]等㊂此外,木霉菌对植物病原线虫与植物病原细菌都具有防治作用㊂目前,木霉菌已普遍用于棉花黄萎病㊁作物灰霉病㊁番茄灰霉病㊁瓜类枯萎病㊁马铃薯干腐病㊁烟草根腐病等植物病害的生物防治[38]㊂在园林植物中,木霉菌对樱花白粉病㊁杨树烂皮病㊁杨树叶枯病等多种病菌有明显的抑制作用[39]㊂此外,在药用植物方面,木霉菌对川穹㊁人参等的病害也具有良好的防治效果[40]㊂目前,木霉菌在植物病害生物防治领域发挥了巨大的应用价值与潜力,世界各地都有利用木霉菌防治植物病害的研究报道㊂景芳等[41]研究发现,长枝木霉T6生防菌剂对辣椒立枯病有良好的防治作用,能够有效控制辣椒病害的蔓延,防效高达54.8%,比化学农药多菌灵的防效提高了12.5%;姚彦坡[42]研究表明,哈茨木霉菌对辣椒和马铃薯疫病具有良好的防治效果,不仅可以抑制土壤中疫病的生长,减少病原菌的种群数量,还能有效降低植物死苗率和病情指数;杨榕等[43]研究发现,接种木霉菌MF-2的黄瓜幼苗植株地上部生物量提高了39.07%,促生作用显著,并提高了土壤有益微生物的数量;孟庆果等[44]使用50倍棘孢木霉菌制剂液来防治苹果腐烂病,防治效果达到88.24%,明显高于噻霉酮对苹果的防治效果;叶乃玮等[45]研究发现,不同木霉菌株对香蕉枯萎病菌具有不同程度拮抗作用,组合木霉菌可湿性粉剂处理显著提高了香蕉产量;李琳[46]研究表明,棘孢木霉菌对不同病原菌具有不同的作用效果,其中对玉米大斑病病菌的抑制效果较佳,高达77.91%,其次是腐霉菌和镰刀菌,抑制效果最差的是玉米纹枯病病菌㊂将木霉菌用于植物病虫害的防治,既能抑制病原菌的生长,有利于植物生长,又能减少化学农药的使用,有利于保护生态环境㊂4㊀木霉菌商业化制剂及开发应用迄今为止,以木霉菌为基础的制剂已呈现全球商业化趋势㊂据统计,木霉生防制剂在防治植物病害的真菌生防制剂中占60%以上[47],并广泛应用于种子处理㊁土壤处理㊁叶片喷施等方面[48]㊂据调查显示,含木霉菌的生物防治产品近年来在全球呈指数增长,目前全球已有超过250多种木霉菌商业化制剂登记上市㊂木霉菌剂主要分布的区域包括亚洲㊁非洲㊁欧洲㊁美洲㊁大洋洲[49]㊂印度作为木霉菌剂分布最多的国家,占有90%的亚洲市场份额㊂目前,木霉生物菌剂在我国应用日益广泛,主要为木霉菌D9㊁绿色木霉LTR-2㊁哈茨木霉SH2303㊁哈茨木霉SQR-T-037等用于土壤改良与植物病害防治㊂随着生防技术日益成熟,木霉菌商品化制剂种类也趋于多样㊂主要可分为四类:(1)可湿性粉剂,由分生孢子粉㊁粉状载体与湿润剂混合而成㊂(2)颗粒剂,由分生孢子与载体混合搅拌而成㊂(3)混配剂,由孢子粉与化学杀菌剂在适宜载体上按比例混合而成㊂(4)悬乳剂,由分生孢子悬浮在植物油㊁矿物油㊁乳化剂等组成的乳液中配制而成㊂目前市场上的木霉菌生物制剂中,哈茨木霉(T.harzianum)最多,其次是绿色木霉(T.viride)和康宁木霉(T.koningii)㊂在植物病害防治上应用较广泛的木霉菌剂主要包括哈茨木霉T-39的商品化制剂Trichodex (Makhteshim Chemical Works Ltd,以色列)㊁哈茨木霉T-22的商品制剂RootShield (Bioworks,美国)㊁哈茨木霉和多孢木霉(T.polysporum)混合菌剂Binab TF(Binab Bio Innovation AB,瑞典)㊁深绿木霉T.atroviride 菌剂Sentinel (Novozymes,丹麦),以及哈茨木霉菌剂Supresivit(Borregaard Bioplant,丹麦)等㊂这些木霉菌剂在植物病害防治中取得了良好的防治效果和增产作用㊂5 生物防治的前景与展望我国作为传统的农业大国,农业在国民经济中占有重要作用㊂随着农耕模式的变革及全球温室化的影响,植物病害日益严重㊂目前植物病害防治以化学防治为主,通过喷洒杀虫剂㊁杀菌剂等方式进行防治㊂尽管化学防治效果良好,有助于农业增产,但是人们不科学使用化学农药造成人类生存的环境严重污染,并且引起病原物抗药性增强㊂大量的实验证明,木霉菌具有良好的生物防治作用,能够减少化学农药的使用㊂市面上的木霉菌生物防治剂依旧不多,需寻求更多㊁更有效适合生产的菌株加入生物防治的队伍中㊂尽管木霉菌在农业应用中有着巨大的发展前景,但在木霉菌的开发利用过程中依旧存在一些问题㊂由于木霉菌的孢子制剂一般为活菌制剂,在田间应用时经常受到湿度㊁温度㊁土壤酸碱㊁土壤中微生物群落等各种自然因素影响,因此,田间试验性状表现不稳定,生物防治效果会减弱㊂此外,生物防治制剂的货架期较短,有些菌剂需在低温保存条件下才能保证其施用时的活菌浓度㊂木霉在植物病害生物防治的应用中依旧有很多问题有待解决㊂首先是发掘生产高效菌株,可以通过基因工程技术筛选出耐化学农药㊁耐低温的生防工程菌株;同时要研制开发适合于多种施用方法的高效木霉菌剂,增强防治效果,并且要提高木霉菌剂加工技术,延长生物防治菌剂的货架期㊂其次,还需探究木霉菌与其他微生物的联合作用㊂另外,我国许多农民对过量使用化肥农药的危害了解甚少,对生物防治菌剂的认可度普遍不高,因此,提高农民环保意识,有利于促进生物防治应用的示范推广㊂参考文献:[1]㊀钱亚明,吴伟民,王壮伟,等.江苏省葡萄农药与化肥使用情况调查及其减量㊁减次施用建议[J].江苏农业科学,2019,47(21):189-191.[2]㊀陈世雄,罗其友,尤飞.贯彻党的十九大精神加快推进农业绿色发展[J].中国农民合作社,2018(3):27-28.[3]㊀郅海霞.生物防治在农业病虫害防治上的应用研究[J].农业与技术,2018,38(4):68.[4]㊀张广志,杨合同,文成敬.木霉菌形态学分类检索与分子生物学鉴定[J].山东农业大学学报(自然科学版),2011,42(2):309-316.[5]㊀CAMS W,BISSETT J.Trichoderma and Gliocladium[M].London:Taylor&Francis Group,1998.[6]㊀BISSETT J,GAMS 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木霉菌在水稻上的应用研究进展
木霉菌是一种常见的真菌,它具有较高的生物活性和广泛的应用潜力。
近年来,研究人员在水稻上的木霉菌应用研究领域取得了一些重要的进展。
木霉菌可以用于水稻种子的活化处理。
研究发现,木霉菌孢子能够在水稻种子表面形成一层特殊的菌丝,这种菌丝具有一定的保护作用,能够抵抗一些病原菌的侵袭,提高水稻种子的发芽率和成活率。
木霉菌可以用于水稻病害的防治。
水稻是一种重要的粮食作物,但常常受到一些病原菌的侵袭,导致产量下降。
研究发现,木霉菌能够产生一些特殊的抗生素和酶类物质,对水稻病原菌具有抑制作用。
将木霉菌应用于水稻病害的防治中,能够有效地降低病害发生的风险,提高水稻产量和质量。
木霉菌还可以用于水稻的有机肥料制备。
木霉菌在分解有机物的过程中,能够产生一些有机酸和酶类物质,这些物质能够有效地促进水稻根系的发育和吸收养分。
通过利用木霉菌分解有机物,可以制备出具有较高肥力的有机肥料,对于提高水稻产量和土壤质量具有重要意义。
木霉菌在水稻上的应用研究还包括其在水稻生长调控和抗逆性提高方面的应用。
研究发现,木霉菌能够产生一些植物生长调节物质,例如生长素等,这些物质能够促进水稻的生长和发育。
木霉菌还能够增加水稻抗逆性,提高其对环境胁迫的适应能力。
木霉菌在水稻上的应用研究取得了一些重要的进展。
当前的研究重点主要集中在木霉菌的菌丝形成机制、抗病机制、有机肥料制备机制以及植物生长调控和抗逆性提高机制等方面的研究。
相信随着研究的深入和技术的进步,木霉菌在水稻生产中的应用前景将会更加广阔。
胡琼,刘茂泉(杭州万向职业技术学院,杭州310023) 摘要:木霉是生物防治中一种有效的拮抗菌和促生菌。
综述了近20年木霉对多种植物促生作用的研究进展,分析了木霉对各种土传病原菌的生防效果。
探讨了木霉生防对象、范围及分离生境等方面的变化和延伸,并对其可继续发展的前景进行了展望。
关键词:生物防治;木霉菌;促生 中图分类号:S482 文献标志码:A 文章编号:1006-0413(2019)07-0478-05 1.1.1 番茄 自2006年吴利民等用不同浓度的木霉发酵液处理番茄种子来研究其对番茄的促生作用,众多关于木霉对番茄促生的研究被开展。
最新如2018年报道哈茨木霉菌剂浸种、灌根处理等不同的处理方式对番茄植株均有较好的促生作用。
1.1.2 黄瓜 Yedidia 等观察到在无菌水培养条件下,经哈茨木霉菌83诱导处理的黄瓜总是比未经处理的黄瓜长得大,而长枝木霉T6水分散粒剂对黄瓜促生效果可提高35%以上。
郭现坤、冯程龙、谷祖敏等陆续就木霉对黄瓜的促生作用发表相关文章。
1.1.3 辣椒 1992年Cheti 等较早发现,用泥土或糠作为基质的哈茨木霉菌株T-203培养物在刺激辣椒生长方面比以孢子悬浮液作为种子包衣剂有更明显的效果,暗示泥土或糠给T-203提供了丰富的养分来源。
较新的研究如2017年赵兴丽等认为钩状木霉能够在辣椒植株木霉菌促生与拮抗作用研究进展 木霉(Trichoderma)属于真菌中的半知菌亚门丝孢纲丝孢目黏孢菌类。
自1794年Persoons 第一个对木霉进行描述,随后根据形态特征被分为绿色木霉(T.virid)、哈茨木霉(T.harzianum)等共11个群。
1932年,Windling 发现木素木霉可寄生于多种植物病原真菌内,随后报道发现木霉至少对18个属29种病原真菌在体外或体内表现有拮抗作用,以哈茨木霉的使用较为广泛。
此外,木霉还被认为是一种广泛应用的新型促生剂。
1.促生作用研究 木霉菌对植物促生机制主要集中在以下几方面:能够产生植物生长调节剂、提高植物养分利用率、影响植物根际微生态、诱导植物产生抗性。
事件中获得[55-56]。
Zhou等研究了多黏类芽孢杆菌BFKC01通过刺激拟南芥以增强其对铁的吸收的机制,发现BFKC01利用转录激活缺铁诱导的转录因子1(FIT1),从而上调IRT1和FRO2的表达[57]。
此外,BFKC01不仅可以增加MYB72的转录来诱导植物系统反应,还可以激活酚类化合物的生物合成途径。
在接种BFKC01的植物根系分泌物中检测到丰富的酚类化合物,这有效地促进了碱性条件下Fe的迁移。
此外,BFKC01还能分泌生长素,进一步改善根系,增强植物从土壤中获取铁的能力。
4 诱导植物抗病性许多多黏类芽孢杆菌是与根相关的共生菌,当其以足够高的种群密度存在时,可以触发诱导系统抗性(ISR)。
ISR是一种发生在植物组织中的潜在防御机制,不是立即激活防御状态,而是通过使植物对潜在威胁高度敏感,能够启动更快、更强的防御[58]。
多黏类芽孢杆菌可以诱导植物产生针对病原菌、线虫和病毒的抗病机制。
当植物识别来自多黏类芽孢杆菌的诱导物(如结构蛋白、酶、活性氧或挥发性有机化合物)时,ISR途径就开始了[59-60]。
ISR可导致植物激素水杨酸的全身水平升高(SA依赖性反应)或导致SA非依赖性反应。
后者可包括受植物激素茉莉酸调节的基因转录增加,或对茉莉酸或乙烯有反应的基因表达增强,然后在受到攻击时诱导这些基因。
此外,不依赖于SA的ISR可以引发物理反应,如病原体侵染植物的一些部位,通过脱落酸的调节,该部位的细胞质沉积增强,会形成防止病原菌进一步攻击的结构屏障[58]。
植物系统抗性被诱导后,便具有广谱抗性[60]。
多黏类芽孢杆菌KNUC265分泌的细菌挥发物和可扩散代谢物作为诱导物,防治辣椒与烟草中的细菌病原体柑橘溃疡病菌(Xanthomonasaxonopodis)和欧文氏菌(Erwiniacarotovora)[61]。
多黏类芽孢杆菌E681被证实,使用挥发性有机化合物诱导剂来保护拟南芥免受丁香假单胞菌的侵害[62]。
木霉菌生物防治及促进植物生长机制研究进展摘要:木霉菌的主要特征是适应能力强,可存在于植物根系中,对于植物的生长和抗性的增强有着重要的作用。
初步研究发现,木霉菌属于重要的防治资源,被视为当前生物防治研究的核心。
从宏观角度来看,生物防治机制分为四大类,首先是竞争作用,其次是重寄生作用,第三是抗生作用,第四是诱导植物抗性。
木霉菌通过自身的特征,改变土壤微生物的环境,使土壤中生物群落结构更加合理,为土壤提供充足的养分,此时,植物的抗病性也在随之增强。
本文中,笔者对木霉菌进行了深入的分析,探讨了其在生物防治角度的重要作用,为促进植物生长研究提出了广泛的思路。
关键词:促进植物生长;木霉菌;木霉生物肥;生物防治机制前言微量元素是植物生长的前提,也是提高植物抗病性的重要因素。
木霉菌通过自身能力能够帮助植物吸收养分,并且实现对土壤中微量元素的固定。
常见的是固氮和解磷等。
初步研究发现,木霉菌与植物根系结合以后,为植物氮元素的储存提供了有利的条件,尤其是大量菌根的存在,为氮元素的运输打下了坚实的基础。
另外,木霉菌对于土壤中磷的吸收也有重要的作用。
铁元素对于植物的生长同样意义非凡,而在碱性条件下,铁元素往往以复合物的形式存在,这对于植物的生长是非常不利的,此时,木霉菌将抑制铁元素的吸收,尤其是将铁氧化物排除在外,减轻其对植物的损伤。
1木霉菌的生物防治机制1. 1竞争作用竞争作用在生物的生长中较为常见,不少植物也会因为竞争能力的不足而被淘汰。
竞争作用体现了多个角度,首先是营养物质的竞争,其次是光照等的竞争。
木霉菌与植物根系的结合,可提高植物的竞争能力。
首先来说,木霉菌属于腐生型真菌,其适应能力较强,可在短时间内繁殖并迅速生长,这也是提高植物抗性的有效手段,为植物的健康生长创造了条件。
其次,木霉菌抗性强,往往会对其他的病原菌形成抑制作用,进而从侧面角度确保了植物的生长。
近年来研究发现。
木霉菌广泛存在于植物根系表面,其根系周边菌落的密度较低,而营养物质含量丰富,这关系到植物的健康生长。
18(4)180-184 中国生物防治 Chinese Journal of Biological Control 2002年11月拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展郭润芳1,刘晓光2,高克祥2,高宝嘉1,史宝胜1,甄志先1(1.河北农业大学林学院,保定 071000;2.山东农业大学植保学院,泰安)Progress in Biocontrol Research with TrichodermaGUO Runfang,LIU Xiaoguang,GAO Kexiang,GAO Baojia,SHI Baosheng,ZHEN Zhixian(Fo restry College of Hebei Agricultural University,Baoding071000,China)提要:本文从拮抗木霉菌的抑菌作用机理、诱导抗病性、促进植物生长、转基因工程等方面的研究进展进行综述。
关 键 词:木霉;植物病原真菌;重寄生;诱导抗性;生物防治中图分类号:S432.44;S476 文献标识码:A 文章编号:1005-9261(2002)04-0180-05目前已发现许多微生物具有生防作用,木霉菌(Trichoderma spp.)就是一类普遍存在并具有重要经济意义的生防益菌。
早在60多年前,人们就认识到木霉菌对植物病原菌的拮抗作用[1]。
70年代以来,对木霉菌的拮抗作用及其机制作了深入研究,证实了木霉对病原菌的重寄生现象,同时在温室及田间试验中也取得了令人鼓舞的成果,国外已有商品化的木霉制剂问世[2],如美国的Topshield(哈茨木霉T22)和以色列的T richodex(哈茨木霉T39)。
随着现代生物技术的不断发展,已经开始从生化和分子水平上对拮抗木霉的生防机制进行研究,并有较大的突破。
现仅就国内外关于木霉菌对植物病原真菌的生防机制及应用作一简要概述。
1 木霉对植物病原真菌的拮抗机制木霉对植物病原真菌的拮抗作用包含多种机制,一般认为有竞争作用、重寄生作用及抗生作用。
另外,Harman[3]建议,在木霉的生防机制中可能还包括:(1)在逆境中,如干旱、养分的胁迫下,通过加强根系和植株的发育提高耐性;(2)可诱导植物对病菌的抗性;(3)增加土壤中营养成分的溶解性,并促进其吸收;(4)使病原菌的酶钝化。
1.1 竞争作用主要为对生存空间和营养的竞争。
木霉生命力强、生长快,能迅速地占领空间,吸收营养。
1.2 寄生作用1.2.1 重寄生现象 重寄生现象是指对病原菌的识别、接触、缠绕、穿透和寄生一系列连续步 收稿日期:2001-04-27作者简介:郭润芳(1969-),女,硕士,主要从事林木病害生物防治的研究。
180第4期 郭润芳等:拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展 骤的复杂过程[4]。
在木霉与病原菌互作的过程中,寄主菌丝分泌一些物质使木霉趋向寄主真菌生长,一旦寄主被木霉寄生物所识别,就会建立寄生关系。
Barak和Elad[5]已证明寄主真菌细胞表面的特定外源凝结素(lectin)在识别中起一定作用,决定了木霉与寄主真菌之间的专化关系。
目前,已有凝结素得到纯化的报道[6]。
木霉对寄主真菌识别后,木霉菌丝沿寄主菌丝平行生长和螺旋状缠绕生长,并产生附着胞状分枝吸附于寄主菌丝上,通过分泌胞外酶溶解细胞壁,穿透寄主菌丝,吸取营养。
Elad和Chet[4]的实验证实了这种寄生现象,并且发现移除寄生菌丝后,在病原菌丝上有溶解位点和穿入孔。
我们通过光学显微电镜和扫描电镜观察了两种不同的木霉菌对6种植物病原菌的重寄生作用,也发现了类似的现象,但不同的木霉菌表现出种内、种间的差异性。
据分析,拮抗木霉菌在重寄生过程中产生了一系列降解病原菌细胞壁的水解酶,如几丁质酶、葡聚糖酶。
1998年,Lorito[7]就分离到10种几丁质酶。
1.2.2 胞外细胞壁降解酶的类型及其在重寄生中的作用 真菌细胞壁的主要组成成分是β-1,3-葡聚糖和几丁质(卵菌为纤维素),还有少量的蛋白质和脂肪。
木霉菌在侵入或穿透寄主菌丝细胞时,产生了几丁质酶、葡聚糖酶(包括β-1,3-,β-1,4-,β-1,6-葡聚糖酶)以及蛋白酶、脂酶等一系列水解酶类,来消解病原菌的细胞壁。
它们大都由多糖和真菌细胞壁诱导,并受代谢降解物,如高浓度葡萄糖的阻遏[8]。
在这些细胞壁降解酶中,几丁质酶和葡聚糖酶成为目前研究的热点,被公认为是影响生防真菌重寄生能力的重要因子,并具有协同作用。
Lorito等[9]用从哈茨木霉(T.harzianum)菌株P1中提纯的一种内切几丁质酶和几丁二糖酶,测定了对9种病原菌的抗菌活性,发现哈茨木霉几丁质酶抗菌活性高于其它来源(如植物和细菌)的几丁质酶,且抗菌谱广。
已有研究表明几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶对病原真菌细胞壁具有强烈的水解作用,从而抑制病原孢子的萌发,并引起菌丝和孢子的崩溃。
另外,外切几丁质酶也具有一致的抗菌活性,当两种酶共同存在时抗菌活性剧烈升高。
Harman等[10]最近发现,这些细胞降解酶具有协同作用,并且与杀菌剂、抗生素及细菌生防因子也有协同作用。
除了几丁质酶和葡聚糖酶外,蛋白酶也起重要作用。
哈茨木霉在植物病原真菌菌丝或细胞壁诱导下可以产生蛋白酶。
Geremia等[11]从哈茨木霉菌株中分离鉴定了其中一种碱性蛋白酶,并克隆了相应的基因prb1。
Elad与其同事[12]在研究哈茨木霉T39对灰霉病菌(Botrytis cinerea)的生防中发现哈茨木霉产生了一种蛋白酶,能降解病原菌的消解植物细胞壁的酶,他们认为哈茨木霉产生的这种蛋白酶直接阻遏病原菌的萌发,使病原菌的酶钝化,阻止病原菌侵入植物细胞。
1.3 抗生作用木霉在代谢过程中可以产生拮抗性化学物质来毒害植物病原真菌,这些物质包括抗生素和一些酶类。
许多木霉菌株产生挥发性或非挥发性的抗菌素类物质,有木霉素(trichoder-min)、胶霉素(glioto xin)、绿木霉素(viridin)、抗菌肽(peptide antibiotic)等。
Dennis等[13]还报道了木霉产生的一种挥发性乙醛对病原真菌具有抗性。
朱天辉等[14]在研究哈茨木霉对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的抗生现象时发现,FO60菌株产生的代谢物质能抑制立枯丝核菌的菌落生长,降低其菌丝干重,而且非挥发性代谢物具热稳定性,这些代谢物可以破坏菌丝细胞壁,使细胞内物质外渗,引起立枯丝核菌菌丝的原生质凝聚,菌丝断裂解体。
Lynch[15]研究表明:哈茨木霉防治立枯丝核菌的主要机制之一,是产生一种挥发性的抗生素,具有椰子香181中国生物防治 第18卷味,经过鉴定为六戊烷基吡喃及戊烯基吡喃。
Brukner等[16]从绿色木霉(T.viride)和长枝木霉(T.longibrachiatum)中分离提纯了一组特殊的抗菌肽,分别为trichobrachin和tri-chovirin,并测定了其氨基酸序列。
这些次生代谢产物的纯化为农用抗生素的开发和利用提供了基础。
但是某些抗生素性质不稳定,在一定条件下可转化为不具抗菌活性的化合物,如胶霉毒素在酶的作用下或在代谢过程中可转化为二甲基胶霉毒素而丧失活性。
1.4 诱导抗性以往关于木霉生防机制的研究大多集中于微生物间的互作,而忽视了寄主植物的参与。
最近,Bailey和Lumsden[17]的研究揭示了木霉菌的木聚糖酶或其它的激发子能够诱导植物的抗病性。
Elad与其同事[18]利用哈茨木霉T39接种根部或叶子后,控制了灰葡萄孢引起的病害,认为诱导抗性是重要机制之一。
Howell等[19]用生防菌株绿色木霉处理棉花种子后发现:绿色木霉穿透并定殖在根表皮和外皮层组织中,其过氧化物酶活性升高,萜类化合物积累。
Yedidia等[20]也证实了哈茨木霉菌株T203穿透到黄瓜根部外皮层,产生了一种类似的诱导抗性,并且穿入区的细胞机械强度增大,与未经T203处理的植株相比,几丁质酶和过氧化物酶活性的升高提前了48~72h,并且叶部也出现了这两种酶活性的升高,表明T203诱导导致系统性获得抗性(SAR);同时他们还发现,在无菌水培养条件下,经T203处理的黄瓜总是比未经T203处理的黄瓜长得大。
1.5 协同拮抗作用木霉的拮抗作用可能是两种或三种机制同时或顺序作用的综合。
Baker的研究资料表明,用木霉处理菜豆种子后,木霉对腐霉菌(Py thium spp.)的作用包括产生抗生素及重寄生作用两种机制。
木霉在产生抗菌素的同时,也产生各种降解细胞壁的胞外酶以抑制土传植物病原菌的菌丝生长和孢子萌发。
di Pietro等[21]从绿色木霉和终极腐霉(Pythium ultim um)的相互作用的培养中提取出胶霉毒素,发现每升培养液中增加75mg几丁质酶,可以减少50%的胶霉毒素用量而起到同样的效果。
Jones等[22]提出了胶霉毒素与细胞壁降解酶协同效应模型,认为细胞壁降解酶的作用在于使毒素快速传递并作用于原生质膜的特定位点,起到增效作用。
另外,不同的细胞壁降解酶之间也存在协同作用。
由此可见,利用木霉进行生物防治,其机制的多样性是毋庸置疑的。
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。
另外,许多植病学者在研究木霉对植物病原菌的生物防治时发现,木霉还可以明显地促进植物的生长。
据焦琮等[23]报道,康氏木霉(T.köningii)不仅有效地防治了棉苗立枯病和菜豆炭疽病,而且可明显促进棉花和菜豆的生长发育。
Altom are等[24]发现哈茨木霉菌株T22具有溶解可溶性或微溶性矿物质的能力,通过螯合或降解来溶解金属氧化物,促进植物对矿物质的吸收,提高植物的生长量。
像木霉这样具有多种生防功能的真菌,应该说是一种理想的生防资源。
2 转胞壁降解酶基因工程随着基因工程技术的日趋成熟,克隆转化拮抗微生物的有益拮抗基因,构建高抗工程菌株,已是生防工作的重点。
木霉菌作为外源基因的表达分泌系统,由于具有比较成熟的发酵培养技术,以及很强烈的蛋白质胞外分泌能力,为构建木霉工程菌株提供了良好的基础。
而与此有关的酶类如几丁质酶也成为关注的焦点。
目前几丁质酶、葡聚糖酶等已经被纯化,从具有重182第4期 郭润芳等:拮抗木霉菌在生物防治中的应用与研究进展 寄生作用的木霉菌株CEC T2413中已克隆了编码几丁质酶的基因(chit33,chit42)[25],而且几丁质酶基因的表达具抗菌活性。
Limon等[26]用chit33基因转化CECT2413,获得过量组成型表达33kDa几丁质酶的哈茨木霉转化子,与野生型相比,对立枯丝核菌的生防效率更高。
M igheli等[27]将克隆的长枝木霉β-1,4-葡聚糖酶基因egl1又转入长枝木霉,增加了一个拷贝。