芽孢杆菌在植物病害防治中的应用及研究进展

    陈羽娇 余朝阁

    摘?要：植物病害的发生和流行严重威胁了农业的生产和发展，农民长期使用化学药剂来防治病害，对人们的健康、环境和食品的安全造成严重的危害。因此，开发一些天然的、没有毒性、没有伤害且对生态环境比较有益的生物型农业用药具有重要意义。芽孢杆菌是一种根围促生细菌，在生物型农药的开发和应用中占着很重要的位置，芽孢杆菌可以应用于动物养殖方面，可用它作为饲料添加剂进行应用。并且芽孢杆菌可以产生抗逆性较强的芽孢，分布十分广泛。并且芽孢杆菌可以固氮解磷，产生一些激素类物质，可以促进植物的生长发育，用来防治植物病害，还可以抑制病原微生物，诱导系统产生抗性。

    关键词：芽孢杆菌;应用;生物防治;生防菌剂;作用机制;发展

    中图分类号：S435?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.017

    作者简介：陈羽娇（1999-），女，沈阳人，本科在读，专业：植物保护。

    通讯作者：余朝阁（1973-），男，沈阳人，博士，副研究員，研究方向：设施蔬菜栽培与病害防治。

    0?引言

    对于植物病害的防治，主要的实施策略就是施用农药，见效快、价格便宜、杀菌谱广泛。但是给人类和环境带来的后果并不是很友好，因此，生物防治逐渐进入了人们的视野，属于对生态环境和人类的健康都没有危害的一种防治方法。使用有益微生物和一些中间产物用于治理病虫草害能取得显著效果，其中芽孢杆菌属的细菌生长速度快，营养需求不复杂，抗逆性强，容易在植物表面存活，不仅对人畜没有危害，且不会污染环境，使用过程中也非常的方便，符合绿色食品的生产标准，提高了农业的可持续发展。芽孢杆菌是一种极具潜力的生防微生物[1-3]。

    1?芽孢杆菌的应用

    1.1?芽孢杆菌的生物防治应用

    芽孢杆菌可以增加作物种子萌发的机率，提高农业作物及田园的产量，增强作物的正常生长发育状态，用于农业的生产使用，能产生很多根际微生物从而有效防治病虫草害，促进作物生长。芽孢杆菌和假单胞菌是应用最多的两种微生物，可以促进多种植物的生长发育。芽孢杆菌对紫外线辐射有很强的抗逆能力，能抑菌防治病害，具有增产的作用。枯草芽孢杆菌可以分泌植物生长激素，细胞外肌醇六磷酸酶，BS-208菌株分泌的抑制菌体生长物质能够防止孢子萌发和真菌细丝的繁殖。目前为止，生物防治的芽孢杆菌有短小芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌等，在芽孢杆菌上接种赤霉真素激素和吲哚乙酸，可以提高番茄和辣椒幼苗的植株高度，增加地上部分的表面积[4]。芽孢杆菌可以与生物制剂一起混用，促进番茄和辣椒的生长，防病效果增强，促进根系的生长。使用地衣芽孢杆菌浸泡辣椒种子，可以减少发病率，提高成活率。

    1.2?芽孢杆菌生防菌剂

    很多企业已经生产出了精良的芽孢杆菌生防菌剂，目前已经有4个枯草芽孢杆菌生防细菌植株得到了国家认证，主要用于豆类、麦类、花生根腐病，还有的用来防治枯萎病。我国应用芽孢杆菌来治理植物病虫草害已经获得了巨大的突破，利用芽孢杆菌对水稻纹枯病防治已经持续了很多年，相对比较稳定。

    2?芽孢杆菌在植物病害中的作用研究

    2.1?芽孢杆菌的作用机制

    第一是抑抗作用，芽孢杆菌能够形成防菌的物质，使细胞发生畸变，抑制孢子萌发[5]。有报道称一个枯草芽孢杆菌可以分泌水溶性抗菌物质，大部分都是蛋白质类的小分子抗生素，也有脂肽类的抗生素。芽孢杆菌产生的细菌素可以抑制真菌细菌的植物病害。从枯草芽孢杆菌中试验测试出了一种范围非常广的抗真菌肽，对瓜果的腐霉病菌，水稻稻梨孢有很大的抑制作用。几丁质酶为植物病原细菌真菌的细胞组成成分，可应用含有几丁质酶的小细菌生产杀真菌，利用细菌剂可以培养出防病特性的一些转基因作物[6]。

    第二是竞争作用，竞争作用主要是涵盖了空间位点和营养物质竞争，枯草芽孢杆菌BS菌株活菌液使用营养竞争的方式，防治棉花枯萎病的发生。玉米体内的芽孢杆菌可以在植物体内快速繁殖，占领病原菌的生态位点，减少植物病害的毒素增加，从而防治病害。

    第三是诱导植物获取系统抗性，不同的芽孢杆菌可以诱导不同的植株获取抗性，这些抗性对于病害都有不同的防治效果。芽孢杆菌作为植物细胞激活剂，诱导植物获得抗性[7]，主要的作用机制是组织木质化增加细胞屏障和生产植保素，可以共同防治真菌、细菌病害，让植物免受病害的侵染，可以促进作物的生长减少病害带来的损失。

    2.2?芽孢杆菌的发展

    转基因技术的发展给生防制剂带来了快速的发展机会，利用基因技术提高生防细菌的活性，使产品增加了可预知性。一些成熟的菌株已被开发成生防菌剂。生物防治产品的作用效果主要是在该范围内的稳定和持久性，同时应深入研究生防菌的安全性，特别是转基因微生物在农作物中的应用，充分了解它的安全性，才能被广泛应用[8]。

    尽管现在使用化学农药在防治中还占据着很重要的地位，但芽孢杆菌生物杀菌剂对于植物很多种的病害有较强的拮抗作用，对人类健康比较安全，且不会产生抗药性。这种方式更符合现代植物病害的防治及农业的发展，它可以单独的使用，也可复配使用，例如化学农药与植物源杀菌剂配合使用等。达到减少病害的防效，且作用方式也比较持久，可多种病害一起防治，芽孢杆菌应用生防菌剂，比其他的微生物更加具有发展潜力，市场前景也较为广阔[9]。我国的芽孢杆菌抗菌物质的分离纯化研究机制已经有了丰富的经验，抗菌作用的分子机制，以及拮抗作用积累了丰富的经验，但与其他国家相比还有待提高，开发应用还需完善。随着现代生物技术的不断进步，芽孢杆菌对植物病害的生物防治研究也在加强，新的技术和产品逐渐涌入市场，在我国，利用芽孢杆菌防治植物病害已经投入生产的商品有很多，例如：百抗、麦丰宁等，产生的抗菌活性物质也备受关注[10]。在农业生产的应用过程中，芽孢杆菌促进农作物的生长发育，抑制了水稻和小麦纹枯病病原菌的发生，还可以在一定程度上有效提高黄瓜的耐盐碱能力，在盐的胁迫作用下，芽孢杆菌可以加速植株对矿质元素的吸收，打破离子平衡。对番茄、玉米、马铃薯等的病害也有一定的防治效果。

    3?总结

    近年来，我国对于芽孢杆菌的发展和应用有了丰富的经验，对于此菌的重视程度也随之增大，但是该研究的技术水平还不精练娴熟，还有待提高。随着现代生物学技术的应用，利用芽孢杆菌抗逆性强、容易保存、耐高温高压等特点，应用和开发芽孢杆菌将会研究出新的产品和技术。对生物型农药的开发也提供了便利条件。芽孢杆菌也可作为饲料的添加，芽孢杆菌中的芽孢活性成分高，代谢繁殖速度快，并对较差环境有着很强的抵抗能力，有效高的推广和应用价值。

    参考文献：

    [1] Bais HP，Weir TL，Perry LG，et al. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms[J]. Annu Rev Plant Biol，2006（57）：233-266.

    [2]?Abeles F B，Morgan P W，Saltveit Jr M E.Ethylene in plant biology [M]. Pittsburgh：Academi press，2009.

    [3]?张霞，唐文华，张力群.芽孢杆菌B931防治植物病害和促进植物生长的作用[J].作物学报，2016，33（2）：236-237.

    [4]?李晶，杨谦，赵丽华，等.生防枯草芽孢杆菌BS-208菌株抗菌物质的初步研究[J].微生物学通报，2009，36（6）：765-768.

    [5]?赵达，刘伟成，裘季燕，等.枯草芽孢杆菌B03对植物病原真菌的抑制作用[J].安徽农业科学，2007，35（26）：455-459.

    [6]?Decleire M，Decat W，Tang V H，et al.Determination of endochitinase activities of serratia marcescens in relation to the culture media composition and comparison of their properties[J].Chitin enzymoloy， 2015，61（5）：172-176.

    [7]?刘永红，游春平.溴甲烷土壤熏蒸处理，植物促生菌对大田黄瓜病害的生物防治作用[J].江西植保，2001，24（4）：94-97.

    [8]?郭榮君，李世东，李国强，等.芽孢杆菌的营养与安全性的测定.植物保护，33（5）：227-229.

    [9]?刘显军，王加启，李国剑.生防芽孢杆菌的影响[J].河南农业科学，2008（10）：72-78.

    [10]张杰，孙明，曹景萍，等.生物防治技术芽孢杆菌的构建[J].生物工程学报，2012，15（6）：28-29.