云南大学学报(自然科学版) , 2008, 30(S1) :89~93Journal of Yunnan University
CN 53-1045/N ISSN 0258-7971
致病性尖孢镰刀菌生物防治研究进展
刘新月, 李 凡, 陈海如, 郭 俊, 张 萍
(云南农业大学农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室, 云南昆明 650201)
摘要:致病性尖孢镰刀菌(Fusarium ox ysp or um ) 侵染引起的植物枯萎病是种世界性的土传真菌病害之一, 生物防治是解决植物枯萎病的一条理想途径. 对致病性尖孢镰刀菌生物防治的研究现状及其生防因子种类和应用情况做了综述. 并分析了生物防治中存在的问题, 同时对今后的研究工作提出了展望.
关键词:尖孢镰刀菌; 致病性; 生物防治
中图分类号:S 432. 4 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2008) S1-0089-05
由致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysp orum ) 侵染引起的植物枯萎病是一种世界性的土传真菌病害. 病菌从根部为害植物, 引起维管束病害, 造成植株枯死, 在植株的全生育期均可发生, 对生产造成了具大的损失. 国内外已报道的被严重为害的作物有棉花、甘蔗、香蕉、番茄、黄瓜、哈密瓜、西瓜、大豆、豇豆等. 目前防治枯萎病的主要方法是培育抗病品种、使用化学药剂和利用农业措施等, 但由于枯萎病属于土传病害, 在防治中往往效果都不太理想. 因此, 以生物防治为主导的综合防治措施的研究, 对致病性尖孢镰刀菌防治具有非常重要的意义.
在包括趋向生长、识别、接触、缠绕和穿透等步骤的真菌寄生过程中, 木霉分泌产生的一系列细胞壁降解酶, 如纤维素酶、蛋白酶等起着重要的作用. 木霉作为一种具有重要开发价值的自然资源正逐渐被农业生物防治领域研究、开发和利用[3]. 已报道用于防治致病性尖孢镰刀菌引起枯萎病的主要有哈茨木霉(T. harz ianum ) 、绿色木霉(T. v iride ) 和拟康氏木霉(T. p seudokoningii ) [4, 5]. 目前以对哈茨木霉的研究最为深入, 电镜扫描表明, 哈茨木霉对枯萎病菌菌丝有强烈的寄生作用, 产生吸器直接穿入枯萎病菌菌丝, 分泌胞外溶菌酶, 从而减轻病害
[6~10]
.
1 致病性尖孢镰刀菌生防因子种类
1. 1 真菌 生防真菌中研究应用较多的有木霉属真菌(T richoder ma ) 、丛枝菌根真菌(Ar buscular mycor rhize , AM) 、非致病尖孢镰刀菌、淡紫拟青霉等.
1. 1. 1 木霉 木霉广泛分布于土壤、空气、枯枝落叶及各种发酵物上, 在植物病害生物防治中具有重要的地位和意义. 木霉极易分离和培养, 具有对多种植物病原菌的颉颃作用和强烈的分解纤维素的能力
[1, 2]
1. 1. 2 丛枝菌根真菌(AM ) AM 菌根是自然界普遍存在的一类真菌与植物根系建立的互惠共生体, 它可促进共生植物的生长, 提高产量、改善品质, 增强植株的抗逆性. 李敏等[11]的研究结果表明AM 真菌不但能够改善作物的营养状况, 更重要的是能选择性地抑制根围的部分病原物, 减少枯萎病的死株率、发病率和病情指数. 王倡宪等报道用AM 真菌对4周龄的黄瓜幼苗灌根处理, 结果表明黄瓜根系对尖孢镰刀菌的侵入产生的抗性得到了提高
[12]
.
, 尤其对土传病原真菌具有显著的颉颃作1. 1. 3 非致病尖孢镰刀菌 某些土壤对尖孢镰刀菌枯萎病具有天然抑制作用, 其原因之一是在这些
用. 研究表明, 真菌寄生是木霉主要颉颃机制之一,
收稿日期:2008-02-18
基金项目:云南省自然科学基金重点资助项目(2004C0007Z) .
作者简介:刘新月(1982- ) , 女, 布朗族, 云南人, 硕士生, 主要从事花卉病害方面的研究.
土壤中存在有非致病尖孢镰刀菌. 非致病尖孢镰刀菌的利用是应用了弱株系交互保护作用原理, 不同尖孢镰刀菌菌株之间存在有不同程度的诱导抗性作用. 各国植病专家们致力于生物防治尖孢镰刀菌病害, 有效防治尖孢镰刀菌病害的非致病菌已经从健康的植物茎部分离出来, 例如FO-47, CS-20等被用于防治各类植物的尖孢镰刀菌枯萎病害[13]. 迄今为止, 已有许多研究表明尖孢镰刀菌非致病菌和致病菌间存在竞争作用, 包括土壤或作物根际中营养竞争和根表及根内侵染位点竞争, 但尚未发现在尖孢镰刀菌非致病菌和致病菌间存在寄生和抗生作用
[14]
同种的防病机制是不同的, 这些机制包括颉颃、诱导抗病、营养竞争和寄生等. 1989年徐同[22, 23]等从香石竹根围分离并筛选出萤光假单胞菌菌株, 对筛选菌株X13、WCS417及WCS358进行体外颉颃作用测定, 所筛选的萤光假单胞菌菌株在KB 培养基中均表现对香石竹尖孢镰刀菌的菌丝生长及分生孢子萌发的抑制作用. 研究表明在菌株WCS417接种之后接病原菌, 则香石竹中植物保卫素积累增加, 同时也指出萤光假单胞菌在香石竹根围与镰刀菌病原菌的铁素竞争和位点竞争可能是其主要的生防机制.
1. 2. 2 芽孢杆菌 芽孢杆菌分布极其广泛, 极易分离培养, 是土壤和植物体表、根际的重要微生物种群. 虽然芽孢杆菌在生物防治方面受到的关注比假单胞菌少, 但鉴于它们具有内生芽孢、抗逆性强、繁殖速度快、营养要求简单和易于在植物根际定殖的特点, 在生防中也被广泛地研究和应用[24, 25]. 芽孢杆菌对许多土传病害和地上部病害具很好的生防效果. 目前用于生防尖孢镰刀菌的芽孢杆菌种类有枯草芽孢杆菌(B. subtilies ) 、多粘芽孢杆菌(B. polymyx a) 、蜡状芽孢杆菌(B. cereus ) 、巨大芽孢杆菌(B. megaterium ) 等.
1. 3 植物提取物 植物是生物活性化合物的天然宝库, 其产生的次生代谢产物超过400000种, 其中许多次生化学物质具有杀虫或抑菌等生物活性, 在农业、医药上有重要的研究价值[26]. 近年来, 植物提取物抑制尖孢镰刀菌越来越成为研究热点. 2006年何衍彪[27, 28]等分别报道了苦槛蓝和石菖蒲提取物对香蕉尖孢镰刀菌和芒果炭疽菌的抑制作用, 结果发现苦槛蓝和石菖蒲提取物对香蕉尖孢镰刀菌菌丝生长有不同程度的抑制作用, 抑制率最高的达到了64. 4%.此外还有人报道药用植物材料混配对尖孢镰刀菌也有抑制作用[29].
1. 4 放线菌 放线菌作为一种具有丰富资源的微生物类群, 在生物防治中很有开发应用前景. 但是, 目前人们只分离到大约10%~20%的土壤放线菌. 因此, 分离这80%以上的未知放线菌, 特别是其中的稀有放线菌是微生物资源开发的必要前提和关键之一. 2005年潘争艳等报道放线菌 -61和A-21对尖孢镰刀菌引起的黄瓜枯萎病有很好的控制作用
[30]
. Postma 认为在寄主导管中尖孢
镰刀菌的非致病菌和致病菌间存在直接竞争. 他们用致病菌F. ox ysp or um f . sp. dianthi 和几个非致病菌侵染康乃馨, 比较菌株在导管中的生长情况, 结果表明部分非致病菌能减少致病菌在茎中的定殖, 进而降低病害严重度[15].
1. 1. 4 淡紫拟青霉 王明祖等[16]从根结线虫卵上分离到一株淡紫拟青霉菌(Paecilomyces lilaci nus ) 36-1, 试验结果表明36-1菌对尖孢镰刀引起的棉花枯萎病的发生及蔓延具有一定的控制作用. 淡紫拟青霉广泛分布于世界各地, 具有功效高、寄主广、易培养等优点, 特别是在控制植物病原线虫方面功效显著[17]. 相关研究表明, 此菌对多种植物病原真菌、细菌乃至病毒具有颉颃活性[18]. 据史怀等报道淡紫拟青霉多糖对尖孢镰刀菌有明显抑制作用, 他们筛选到的淡紫拟青霉菌株NH -PL-03, 其胞内、外多糖对尖孢镰刀菌的菌丝生长及孢子萌发均有明显的抑制作用, 抑制能力随多糖浓度的提高而增强, 显示了良好的生防潜力, 这为尖孢镰刀的生物防治提供了新思路
[19]
.
1. 2 细菌 目前研究证明, 有18个属的细菌在植物土传病害生物防治上有潜力. 生防细菌的抑菌机制主要包括营养基质的竞争、生态位的排斥、产生嗜铁素和抗菌素等[20]. 尖孢镰刀菌生防细菌的研究主要有两大类群:假单胞菌(Pseudomonas ) 和芽孢杆菌(Bacillus ) .
1. 2. 1 假单胞细菌 假单胞菌广泛存在于植物根际, 具有突出的防病增产的作用, 其中以萤光假单胞(P. f 1uorescens ) 研究最为广泛. 假单胞菌属许多细菌菌株, 可以有效地抑制多种真菌和细菌引起的根部病害[21]. 对假单胞菌生防机制研究表明, 不
.
1. 5 真菌与细菌混合 目前, 真菌与细菌混合生
防尖孢镰刀菌研究最多的是荧光假单胞杆菌和非致病镰刀菌. 1988年Baker 等报道荧光假单胞杆菌和非致病镰刀菌共用, 对防治黄瓜镰刀菌枯萎病比单独使用各颉颃物更有效
[31]
25! 以上对P. f 1uorescens CHA0-Rif 的数量及生防活性影响很大, 它的存在使土壤中和黄瓜根部的P. f 1uorescens CHA0-Rif 的数量减少到100以下[34].
2. 1. 3 营养因素 在含不同的碳源或氮源的环境中, 生防菌株的生防能力也会有所变化. 由于不同地区土壤营养物质成分不同, 生防菌株的应用范围可能受到限制.
2. 2 展望 由致病性尖孢镰刀菌引起的病害属于土传病害, 在防治中极其困难, 目前尚缺乏有效的防治手段. 利用微生物及其代谢产物等生物农药进行防治, 使用对人体和生态环境无害的生防菌剂替代化学农药已成为世界范围内的发展方向. 但是由于生物防治存在诸多制约因素, 使得生防微生物产业化进程发展较为缓慢. 因此, 人们开始求助于分子生物学及分子遗传学的手段进行生防微生物的遗传改良, 改善它们对环境条件的适应性、扩大应用范围. 2003年杨合同等将几丁质酶编码基因整合到菌株B1301染色体上, 创造的重组生防菌B13011和B13012在盆栽条件下对小麦全蚀病、小麦纹枯病、棉花立枯病和棉花枯萎病4种真菌病害的防效比受体菌B1301明显增强[35]. 近年来, 植物内生微生物也成为人们关注的焦点. 由于内生细菌系统地存在于植物的细胞间隙或细胞内, 相对于其它生防因子而言, 有很大的优势. 若能将生防菌的抗生素合成基因导入某些内生菌内, 借助内生细菌与植物建立的紧密联系, 生防基因可以在植物内部发生作用, 效应更为直接, 免去了转基因植物研究的复杂程序, 将是很有应用前景的研究课题.
. 用相同的方法,
Alabouvette 也证明:以Baker 用过的假单胞杆菌株A12和从土壤中分离到的非致病镰刀菌株Fo47共用, 对防治番茄尖孢镰刀菌比单独用非致病镰刀菌具有更好的防治效果[32].
1. 6 其他 近年来, 水杨酸、抗生素等也渐渐成为生防尖孢镰刀菌研究热点. 多项研究结果表明:经过处理的尖孢镰刀菌菌丝生长都受到抑制作用
[33, 34]
.
2 问题与展望
虽然大量的具有生防潜力的微生物被研究报道, 但只有少数生防菌株作为商业化制剂生产, 大部分仍停滞在实验室研究开发阶段, 不能大面积推广应用. 这主要与生防菌在土壤中定殖过程中受诸多因素影响, 使其适应能力、定殖能力、颉颃物质的产生能力以及与颉颃作用相关基因表达功能下降等有关.
2. 1 制约尖孢镰刀菌生防微生物发挥作用的因素2. 1. 1 环境因素 土传病害生防菌生存的环境 植物根际是每时每刻都发生着剧烈变化的微环境. 某些因素, 如下雨或日照引起盐浓度、土壤pH 、渗透性、水分及土壤粒子结构的变化以及植株根的增长、季节变化、化肥和农药的施入等均能改变根际微环境, 从而也将导致根际微生物种类组成结构的改变. 这样势必引起释放在土壤中生防菌的数量发生波动, 最终导致其生防能力的改变. 对不同理化性质土壤的适应性将导致菌株生防作用的区域局限性.
2. 1. 2 生物因素 植物的活动也会影响生防菌株的生防作用, 某些植物根系分泌物可能支持或诱导生防菌来抑制病原菌, 而其它一些植物则可能表现出排斥反应. P. f 1uorescens 在不同植物品种根际生防能力不同, 原因与其抗生素合成基因的诱导表达程度不同有关. 1992年Keel 等首次报道了噬菌体具有削弱释放到自然土壤环境中有益细菌生防能力的作用. 他们分离到一株溶解性噬菌体phiGP100, 它能专一地影响生防菌P. f 1uorescens 及一些相近的假单胞菌. 研究表明, phiGP100在
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A dvances in biocontrol of pathogenic Fusarium oxysp orum
LIU Xin yue, LI Fan, CHEN Hai ru, GU O Jun, ZHANG Ping
(K ey Labor ator y fo r Agricultural Biodiversity for P est M anagement of China Education M inistry,
Y unnan A gricultural U niversit y, K unming 650201, China)
Abstract :Plant w ilt disease is infected by pathogenic Fusarium oxysporum , one of the main soil borne diseases in the world. Biocontrol is a hopeful approach for pathogenic Fusarium oxysporum . It w as summ a rized that the study status of biocontrol for the pathogenic Fusarium oxysp orum , biological agents including T richoderma, Ar buscular Mycor rhize , nonpathogenic Fusar ium ox ysp or um , Paecilomy ces lilacinus , Pseu domonas, Bacillus , plant ex tracts, Actinomy ces etc, and their application. Problems and prospects for further studies of biocontrol for pathogenic Fusar ium oxysp or um w ere also discussed.
Key words :Fusar ium oxysporum ; pathogenicity; biocontrol
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(上接第88页)
Amplification of long DN A Fragment by Splicing Overlap Extension PCR
WEI Wei, LI Fan, CHEN Hai ru
(K ey Labor ator y fo r Agricultural Biodiversity for P est M anagement of China Education M inistry,
Y unnan A gricultural U niversit y, K unming 650201, China)
Abstract :T he gene splicing by overlap extension PCR (SOE PCR) is an approach for recombining DNA molecule by precise junctions irrespective of nucleotide sequences at the recombination site. The overlap primers are designed so that the ends of the products contain complementary sequences. When the two prod ucts are mixed, denatured, and annealed, the strands have the m atching sequences at their 3∀ends overlap and act as primers for each other. This techniquel has great advantages in studying on the function of gene. It w as summarized that the principle, characteristics, and the methods and notice point of the applications of the SOE PCR. The application of the SOE PCR is also prospected.
Key words :splicing by overlap ex tension PCR; long DNA sequence; gene
云南大学学报(自然科学版) , 2008, 30(S1) :89~93Journal of Yunnan University
CN 53-1045/N ISSN 0258-7971
致病性尖孢镰刀菌生物防治研究进展
刘新月, 李 凡, 陈海如, 郭 俊, 张 萍
(云南农业大学农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室, 云南昆明 650201)
摘要:致病性尖孢镰刀菌(Fusarium ox ysp or um ) 侵染引起的植物枯萎病是种世界性的土传真菌病害之一, 生物防治是解决植物枯萎病的一条理想途径. 对致病性尖孢镰刀菌生物防治的研究现状及其生防因子种类和应用情况做了综述. 并分析了生物防治中存在的问题, 同时对今后的研究工作提出了展望.
关键词:尖孢镰刀菌; 致病性; 生物防治
中图分类号:S 432. 4 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2008) S1-0089-05
由致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysp orum ) 侵染引起的植物枯萎病是一种世界性的土传真菌病害. 病菌从根部为害植物, 引起维管束病害, 造成植株枯死, 在植株的全生育期均可发生, 对生产造成了具大的损失. 国内外已报道的被严重为害的作物有棉花、甘蔗、香蕉、番茄、黄瓜、哈密瓜、西瓜、大豆、豇豆等. 目前防治枯萎病的主要方法是培育抗病品种、使用化学药剂和利用农业措施等, 但由于枯萎病属于土传病害, 在防治中往往效果都不太理想. 因此, 以生物防治为主导的综合防治措施的研究, 对致病性尖孢镰刀菌防治具有非常重要的意义.
在包括趋向生长、识别、接触、缠绕和穿透等步骤的真菌寄生过程中, 木霉分泌产生的一系列细胞壁降解酶, 如纤维素酶、蛋白酶等起着重要的作用. 木霉作为一种具有重要开发价值的自然资源正逐渐被农业生物防治领域研究、开发和利用[3]. 已报道用于防治致病性尖孢镰刀菌引起枯萎病的主要有哈茨木霉(T. harz ianum ) 、绿色木霉(T. v iride ) 和拟康氏木霉(T. p seudokoningii ) [4, 5]. 目前以对哈茨木霉的研究最为深入, 电镜扫描表明, 哈茨木霉对枯萎病菌菌丝有强烈的寄生作用, 产生吸器直接穿入枯萎病菌菌丝, 分泌胞外溶菌酶, 从而减轻病害
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1 致病性尖孢镰刀菌生防因子种类
1. 1 真菌 生防真菌中研究应用较多的有木霉属真菌(T richoder ma ) 、丛枝菌根真菌(Ar buscular mycor rhize , AM) 、非致病尖孢镰刀菌、淡紫拟青霉等.
1. 1. 1 木霉 木霉广泛分布于土壤、空气、枯枝落叶及各种发酵物上, 在植物病害生物防治中具有重要的地位和意义. 木霉极易分离和培养, 具有对多种植物病原菌的颉颃作用和强烈的分解纤维素的能力
[1, 2]
1. 1. 2 丛枝菌根真菌(AM ) AM 菌根是自然界普遍存在的一类真菌与植物根系建立的互惠共生体, 它可促进共生植物的生长, 提高产量、改善品质, 增强植株的抗逆性. 李敏等[11]的研究结果表明AM 真菌不但能够改善作物的营养状况, 更重要的是能选择性地抑制根围的部分病原物, 减少枯萎病的死株率、发病率和病情指数. 王倡宪等报道用AM 真菌对4周龄的黄瓜幼苗灌根处理, 结果表明黄瓜根系对尖孢镰刀菌的侵入产生的抗性得到了提高
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, 尤其对土传病原真菌具有显著的颉颃作1. 1. 3 非致病尖孢镰刀菌 某些土壤对尖孢镰刀菌枯萎病具有天然抑制作用, 其原因之一是在这些
用. 研究表明, 真菌寄生是木霉主要颉颃机制之一,
收稿日期:2008-02-18
基金项目:云南省自然科学基金重点资助项目(2004C0007Z) .
作者简介:刘新月(1982- ) , 女, 布朗族, 云南人, 硕士生, 主要从事花卉病害方面的研究.
土壤中存在有非致病尖孢镰刀菌. 非致病尖孢镰刀菌的利用是应用了弱株系交互保护作用原理, 不同尖孢镰刀菌菌株之间存在有不同程度的诱导抗性作用. 各国植病专家们致力于生物防治尖孢镰刀菌病害, 有效防治尖孢镰刀菌病害的非致病菌已经从健康的植物茎部分离出来, 例如FO-47, CS-20等被用于防治各类植物的尖孢镰刀菌枯萎病害[13]. 迄今为止, 已有许多研究表明尖孢镰刀菌非致病菌和致病菌间存在竞争作用, 包括土壤或作物根际中营养竞争和根表及根内侵染位点竞争, 但尚未发现在尖孢镰刀菌非致病菌和致病菌间存在寄生和抗生作用
[14]
同种的防病机制是不同的, 这些机制包括颉颃、诱导抗病、营养竞争和寄生等. 1989年徐同[22, 23]等从香石竹根围分离并筛选出萤光假单胞菌菌株, 对筛选菌株X13、WCS417及WCS358进行体外颉颃作用测定, 所筛选的萤光假单胞菌菌株在KB 培养基中均表现对香石竹尖孢镰刀菌的菌丝生长及分生孢子萌发的抑制作用. 研究表明在菌株WCS417接种之后接病原菌, 则香石竹中植物保卫素积累增加, 同时也指出萤光假单胞菌在香石竹根围与镰刀菌病原菌的铁素竞争和位点竞争可能是其主要的生防机制.
1. 2. 2 芽孢杆菌 芽孢杆菌分布极其广泛, 极易分离培养, 是土壤和植物体表、根际的重要微生物种群. 虽然芽孢杆菌在生物防治方面受到的关注比假单胞菌少, 但鉴于它们具有内生芽孢、抗逆性强、繁殖速度快、营养要求简单和易于在植物根际定殖的特点, 在生防中也被广泛地研究和应用[24, 25]. 芽孢杆菌对许多土传病害和地上部病害具很好的生防效果. 目前用于生防尖孢镰刀菌的芽孢杆菌种类有枯草芽孢杆菌(B. subtilies ) 、多粘芽孢杆菌(B. polymyx a) 、蜡状芽孢杆菌(B. cereus ) 、巨大芽孢杆菌(B. megaterium ) 等.
1. 3 植物提取物 植物是生物活性化合物的天然宝库, 其产生的次生代谢产物超过400000种, 其中许多次生化学物质具有杀虫或抑菌等生物活性, 在农业、医药上有重要的研究价值[26]. 近年来, 植物提取物抑制尖孢镰刀菌越来越成为研究热点. 2006年何衍彪[27, 28]等分别报道了苦槛蓝和石菖蒲提取物对香蕉尖孢镰刀菌和芒果炭疽菌的抑制作用, 结果发现苦槛蓝和石菖蒲提取物对香蕉尖孢镰刀菌菌丝生长有不同程度的抑制作用, 抑制率最高的达到了64. 4%.此外还有人报道药用植物材料混配对尖孢镰刀菌也有抑制作用[29].
1. 4 放线菌 放线菌作为一种具有丰富资源的微生物类群, 在生物防治中很有开发应用前景. 但是, 目前人们只分离到大约10%~20%的土壤放线菌. 因此, 分离这80%以上的未知放线菌, 特别是其中的稀有放线菌是微生物资源开发的必要前提和关键之一. 2005年潘争艳等报道放线菌 -61和A-21对尖孢镰刀菌引起的黄瓜枯萎病有很好的控制作用
[30]
. Postma 认为在寄主导管中尖孢
镰刀菌的非致病菌和致病菌间存在直接竞争. 他们用致病菌F. ox ysp or um f . sp. dianthi 和几个非致病菌侵染康乃馨, 比较菌株在导管中的生长情况, 结果表明部分非致病菌能减少致病菌在茎中的定殖, 进而降低病害严重度[15].
1. 1. 4 淡紫拟青霉 王明祖等[16]从根结线虫卵上分离到一株淡紫拟青霉菌(Paecilomyces lilaci nus ) 36-1, 试验结果表明36-1菌对尖孢镰刀引起的棉花枯萎病的发生及蔓延具有一定的控制作用. 淡紫拟青霉广泛分布于世界各地, 具有功效高、寄主广、易培养等优点, 特别是在控制植物病原线虫方面功效显著[17]. 相关研究表明, 此菌对多种植物病原真菌、细菌乃至病毒具有颉颃活性[18]. 据史怀等报道淡紫拟青霉多糖对尖孢镰刀菌有明显抑制作用, 他们筛选到的淡紫拟青霉菌株NH -PL-03, 其胞内、外多糖对尖孢镰刀菌的菌丝生长及孢子萌发均有明显的抑制作用, 抑制能力随多糖浓度的提高而增强, 显示了良好的生防潜力, 这为尖孢镰刀的生物防治提供了新思路
[19]
.
1. 2 细菌 目前研究证明, 有18个属的细菌在植物土传病害生物防治上有潜力. 生防细菌的抑菌机制主要包括营养基质的竞争、生态位的排斥、产生嗜铁素和抗菌素等[20]. 尖孢镰刀菌生防细菌的研究主要有两大类群:假单胞菌(Pseudomonas ) 和芽孢杆菌(Bacillus ) .
1. 2. 1 假单胞细菌 假单胞菌广泛存在于植物根际, 具有突出的防病增产的作用, 其中以萤光假单胞(P. f 1uorescens ) 研究最为广泛. 假单胞菌属许多细菌菌株, 可以有效地抑制多种真菌和细菌引起的根部病害[21]. 对假单胞菌生防机制研究表明, 不
.
1. 5 真菌与细菌混合 目前, 真菌与细菌混合生
防尖孢镰刀菌研究最多的是荧光假单胞杆菌和非致病镰刀菌. 1988年Baker 等报道荧光假单胞杆菌和非致病镰刀菌共用, 对防治黄瓜镰刀菌枯萎病比单独使用各颉颃物更有效
[31]
25! 以上对P. f 1uorescens CHA0-Rif 的数量及生防活性影响很大, 它的存在使土壤中和黄瓜根部的P. f 1uorescens CHA0-Rif 的数量减少到100以下[34].
2. 1. 3 营养因素 在含不同的碳源或氮源的环境中, 生防菌株的生防能力也会有所变化. 由于不同地区土壤营养物质成分不同, 生防菌株的应用范围可能受到限制.
2. 2 展望 由致病性尖孢镰刀菌引起的病害属于土传病害, 在防治中极其困难, 目前尚缺乏有效的防治手段. 利用微生物及其代谢产物等生物农药进行防治, 使用对人体和生态环境无害的生防菌剂替代化学农药已成为世界范围内的发展方向. 但是由于生物防治存在诸多制约因素, 使得生防微生物产业化进程发展较为缓慢. 因此, 人们开始求助于分子生物学及分子遗传学的手段进行生防微生物的遗传改良, 改善它们对环境条件的适应性、扩大应用范围. 2003年杨合同等将几丁质酶编码基因整合到菌株B1301染色体上, 创造的重组生防菌B13011和B13012在盆栽条件下对小麦全蚀病、小麦纹枯病、棉花立枯病和棉花枯萎病4种真菌病害的防效比受体菌B1301明显增强[35]. 近年来, 植物内生微生物也成为人们关注的焦点. 由于内生细菌系统地存在于植物的细胞间隙或细胞内, 相对于其它生防因子而言, 有很大的优势. 若能将生防菌的抗生素合成基因导入某些内生菌内, 借助内生细菌与植物建立的紧密联系, 生防基因可以在植物内部发生作用, 效应更为直接, 免去了转基因植物研究的复杂程序, 将是很有应用前景的研究课题.
. 用相同的方法,
Alabouvette 也证明:以Baker 用过的假单胞杆菌株A12和从土壤中分离到的非致病镰刀菌株Fo47共用, 对防治番茄尖孢镰刀菌比单独用非致病镰刀菌具有更好的防治效果[32].
1. 6 其他 近年来, 水杨酸、抗生素等也渐渐成为生防尖孢镰刀菌研究热点. 多项研究结果表明:经过处理的尖孢镰刀菌菌丝生长都受到抑制作用
[33, 34]
.
2 问题与展望
虽然大量的具有生防潜力的微生物被研究报道, 但只有少数生防菌株作为商业化制剂生产, 大部分仍停滞在实验室研究开发阶段, 不能大面积推广应用. 这主要与生防菌在土壤中定殖过程中受诸多因素影响, 使其适应能力、定殖能力、颉颃物质的产生能力以及与颉颃作用相关基因表达功能下降等有关.
2. 1 制约尖孢镰刀菌生防微生物发挥作用的因素2. 1. 1 环境因素 土传病害生防菌生存的环境 植物根际是每时每刻都发生着剧烈变化的微环境. 某些因素, 如下雨或日照引起盐浓度、土壤pH 、渗透性、水分及土壤粒子结构的变化以及植株根的增长、季节变化、化肥和农药的施入等均能改变根际微环境, 从而也将导致根际微生物种类组成结构的改变. 这样势必引起释放在土壤中生防菌的数量发生波动, 最终导致其生防能力的改变. 对不同理化性质土壤的适应性将导致菌株生防作用的区域局限性.
2. 1. 2 生物因素 植物的活动也会影响生防菌株的生防作用, 某些植物根系分泌物可能支持或诱导生防菌来抑制病原菌, 而其它一些植物则可能表现出排斥反应. P. f 1uorescens 在不同植物品种根际生防能力不同, 原因与其抗生素合成基因的诱导表达程度不同有关. 1992年Keel 等首次报道了噬菌体具有削弱释放到自然土壤环境中有益细菌生防能力的作用. 他们分离到一株溶解性噬菌体phiGP100, 它能专一地影响生防菌P. f 1uorescens 及一些相近的假单胞菌. 研究表明, phiGP100在
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A dvances in biocontrol of pathogenic Fusarium oxysp orum
LIU Xin yue, LI Fan, CHEN Hai ru, GU O Jun, ZHANG Ping
(K ey Labor ator y fo r Agricultural Biodiversity for P est M anagement of China Education M inistry,
Y unnan A gricultural U niversit y, K unming 650201, China)
Abstract :Plant w ilt disease is infected by pathogenic Fusarium oxysporum , one of the main soil borne diseases in the world. Biocontrol is a hopeful approach for pathogenic Fusarium oxysporum . It w as summ a rized that the study status of biocontrol for the pathogenic Fusarium oxysp orum , biological agents including T richoderma, Ar buscular Mycor rhize , nonpathogenic Fusar ium ox ysp or um , Paecilomy ces lilacinus , Pseu domonas, Bacillus , plant ex tracts, Actinomy ces etc, and their application. Problems and prospects for further studies of biocontrol for pathogenic Fusar ium oxysp or um w ere also discussed.
Key words :Fusar ium oxysporum ; pathogenicity; biocontrol
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(上接第88页)
Amplification of long DN A Fragment by Splicing Overlap Extension PCR
WEI Wei, LI Fan, CHEN Hai ru
(K ey Labor ator y fo r Agricultural Biodiversity for P est M anagement of China Education M inistry,
Y unnan A gricultural U niversit y, K unming 650201, China)
Abstract :T he gene splicing by overlap extension PCR (SOE PCR) is an approach for recombining DNA molecule by precise junctions irrespective of nucleotide sequences at the recombination site. The overlap primers are designed so that the ends of the products contain complementary sequences. When the two prod ucts are mixed, denatured, and annealed, the strands have the m atching sequences at their 3∀ends overlap and act as primers for each other. This techniquel has great advantages in studying on the function of gene. It w as summarized that the principle, characteristics, and the methods and notice point of the applications of the SOE PCR. The application of the SOE PCR is also prospected.
Key words :splicing by overlap ex tension PCR; long DNA sequence; gene