拮抗微生物在植物病原防治中的利用
利用抗拮微生物防治植物根部病害,就是将培养好的拮抗微生物以一定方式施人土壤中, 或是通过在土壤中加人有机物等措施提高原有的拮抗微生物的活性, 从而降低土壤中病原菌的密度, 抑制病原菌的活动,减轻病害的发生。
在利用拮抗微生物进行生物防治时, 最为重要的是找到优良的菌株。
优良菌株应具备什么条件, 应从什么地方, 用什么方法寻找这样的菌株只能根据病害的种类、病害发生的生态条件、病原菌的生活史及利用的途径来决定。
从土壤及植物的根部很容易分离到拮抗微生物。
从病害已经开始衰退的土壤或抑制病害发生的土壤尤其是植物根际土壤中分离拮抗微生物的可能性更大。
此外, 从病原菌的菌丝或菌核中分离拮抗微生物也是途径之作为生物防治剂的拮抗微生物应具备以下条件①抑制发病的效果好②在制剂化和施用等操作过程中能够保持其活性③施用后, 容易定殖于作物的根圈, 迅速发挥其效果。
一、拮抗微生物的生物防治机制
1、寄生
寄生发生在病原菌与Trichoderma，Verticillium,Laetisalia,Glioclalium等真菌之间。
寄生于病原菌的菌丝上可以抑制其活性, 寄生于菌核上可以有效地减少感染源的数量。
寄生菌靠趋化性与特异性植物凝血素的凝集作用来识别寄生, 然后缠绕于病原菌的菌丝上或侵人菌丝内使菌丝死亡。
在部分被寄生的细胞壁上可观察到侵人孔, 这是由于寄生菌产生的能溶解病原菌细胞壁的葡聚糖酶、甲壳酶等的作用结果。
现正在对编码这些细胞壁分解酶的基因进行分析。
2、抗生
由于抗生物质的作用而产生的拮抗作用叫抗生。
根肿病的生物防治就是利用一种大肠杆菌素来实现的, 这种大肠杆菌素能抑制DNA的合成及细胞壁的合成, 从而抑制了病原菌的侵人。
用P.fluorescens防治棉花立枯病就是靠这种细菌产生的硝砒咯霉素和pyoruteorin两种抗真菌抗菌素来起作用的。
此外Pseudomonas 产生的抗菌物质还有peudane, phenazine化合物等,Bacillus产生的bulbiformi，bacitaracin等都已经有不少报导。
3、竞争
竞争是微生物间在生活空间和营养物质的绝对量不足时发生的。
Pseudomonas通过与病原菌等有害微生物对铁的竞争促进了作物的生长。
铁的竞争是通过细菌产生的铁的鳌合物psudobactin来实现的。
此外, 有的植物根圈周围生活着阻碍植物生长的有害细菌(DRB), PGPR能够阻碍DRB着生于根上, 从而排除了影响作物根部的有害因子, 使作物得以很好地生长。
4、捕食
捕食是大生物攻击小生物的一种拮抗形态。
土壤中的小动物捕食病原菌的现象叫食菌性。
食菌性变形虫捕捉到病原菌后, 就把病原菌包围起来, 然后在病菌的细胞壁上刺圆孔, 侵人其中吸食原生质。
在根圈土壤中生活的小动物中, 食菌性线虫、蜡类、弹尾虫类都有抑制土壤病害的作用。
这些小动物有对菌丝的趋化性, 靠捕食菌丝增殖。
5、溶菌
溶菌是指微生物的细胞壁由于内在或外界的因素分解消失的现象, 与细胞
壁分解酶的活动有关。
Arthrobacter和Sarratia是人们熟知的两种溶菌微生物。
Trichoderma用来进行生物防治的机制就在于它能产生细胞壁分解酶。
将编码这些酶的基因从细菌或酵母菌中克隆出来, 转人拮抗微生物中, 创造出超生物防治材料的试验也已在进行。
6、弱毒株系
用真菌的弱毒株系进行植物病害防治的例子还不多见。
其中之一是美洲栗腐烂病菌Cyphonectoriaparasitica的弱毒株系的利用, 研究者认为其作用机制是由于弱毒株系所持有的弱毒因子dsRNA移动到致病菌株中。
Newton还证实了Septorianodorum的dsRNA能移动到有亲和性的菌株中。
7、其他机制
拮抗作用、生物防治的机制是极为复杂的, 除上述介绍的几种机制外, 还有不少假说。
Pseudomonas等细菌能产生叫噪乙酸、赤霉素等植物激素, 对根组织的激素平衡, 微生物间的相互作用, 根的抗病性等都会产生一定的影响。
还有报告认为拮抗微生物能诱导植物的抗病反应, 从而抑制病害的发生。
二、拮抗微生物的运用实例
1、利用拮抗真菌进行生物防治
利用木霉（Trichoderma）进行生物防治的研究在不少国家已有报道, 已经实用化的主要有T.virde,T.harzianum , T.Hamatum等。
将培养好的木霉菌施人土壤中, 或涂布于种子、块茎上, 不但能减轻各种作物的立枯病、菌核病、白绢病、萎蔫病等, 还能减少病原菌的密度。
一般来说, 在酸性土壤中的防治效果比碱性土壤好有的研究者还研制出耐药性菌, 从而可以与化学农药同时施用, 提高其防治效果。
有的研究者还利用Trichoderma,Coniothyrium,Glioclalium,Sporidesmium等菌核的寄生真菌, 破坏菜豆菌核菌、洋葱黑腐病菌等病原菌的菌核, 这些菌施用到土壤中后, 菌核就会死亡, 每克土壤中加人100～1000个分生抱子, 就可以使75%～96%的菌核死亡。
2、利用拮抗细菌、放线菌进行生物防治
澳大利亚的科学家发现, 利用蔷薇、核果类果树的根肿病菌的近缘种Agrobacterium radiobacter strain84能够防治这类根肿病。
后来, 又发现它对桃、苦扁桃根肿病也有很好的防治效果, 现已普遍用于世界各地。
Pseudomonas属细菌是生栖在作物根周围的根圈细菌, 其中P.fluorescens, P.putida ,P.cepacia等细菌具有抑制发病和促进作物生长的效果。
用这些菌作种子包衣,对小麦立枯病、棉花立枯病、黄瓜蔓割病、甘蓝黄萎病等多种病害都有生物防治效果。
对马铃薯、甜菜、萝卜等还有增产效果。
这种细菌又称为作物生长促进性细菌（PGPR）。
将Bacillus subtilis接种在土壤中或作种子包衣, 可以防治玉米立枯病、洋葱黑腐菌核病等。
该菌不但能减轻发病程度, 还能促进小麦的生长, 增加产量。
放线菌能产生抗生物质及菌体外酶类,在生物防治中很受重视, 但实例却很少。
芬兰用Streptomyces sp.作种子包衣或苗床土壤喷雾, 能抑制大麦、甜菜的立枯病, 对棉花半身萎缩病、西红柿萎缩病、甜椒疫病等也有防效。
在我国, 该菌也已成功地用于棉花生产上, 使棉花产量有了提高。
此外, 还有Arthrobacter，Enterobacter ，Serratia 等20余种细菌,Penicillium 等真菌, 变形虫等原生动物的生物防治试验研究正在进行中。