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​枯草芽孢杆菌防治十堰市烟草青枯病研究进展

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枯草芽孢杆菌防治十堰市烟草青枯病研究进展

摘要  介绍了烟草青枯病发生特点及经济影响; 分析了枯草芽孢杆菌防治烟草青枯病的作用机理, 包括拮抗作用、 生物膜竞争、 抗菌作用、 细胞溶解酶作用、 诱导植物抗病性; 展望了枯草芽孢杆菌在农业生产上的应用前景。


关键词  烟草青枯病; 枯草芽孢杆菌; 防治

作者:刘 丹1,李爱华2,石方斌2,饶 勇1,兰瑞斌1,范敬修1,张允政1
1. 十堰市烟草公司房县烟叶分公司, 湖北十堰 442100; 

2. 湖北省烟草公司十堰市公司, 湖北十堰 442100

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烟草青枯病是由土传细菌青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的世界上最严重的细菌性病害。鉴于其寄主广泛和在土壤中较强的生存能力,生物防治被证明是耐用、生态和稳定的措施[1]。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是烟草和其他农作物病虫害生物防治上最重要的生防菌,它通过接收烟草根部信号来启动主效基因的表达,从而达到防治烟草青枯病危害的效果[2]。

十堰市位于湖北省西北部,地处秦巴山区腹地,汉江中上游,由于其独特的小气候生态圈,光热资源丰富、空气质量和水质均达到国家二级标准,非常适合优质特色生态烤烟的生长,为秦巴山区最大的中间香型特色优质烟叶种植地。烟草青枯病是该区烟草最主要病害之一,造成烟草损失严重,但目前没有高效的化学杀菌剂可以防治该病。鉴于此,笔者介绍了植物生防菌枯草芽孢杆菌防治十堰市烟草青枯病的作用机理,并展望了枯草芽孢杆菌在农业生产上的应用前景,旨在为控制该病害和发展优质烟草提供借鉴。


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1 烟草青枯病发生特点及经济影响


1.1 烟草青枯病发生特点


随着烟叶种植年限的不断增长,烟草青枯病严重影响烟叶的品质和产量。十堰市烟草青枯病从每年6月初(移栽后30d左右)开始发病,至7月上旬平顶以后开始暴发,7月下旬叶片出现下垂,根茎部表现出褐色甚至黑色,用刀切下病茎部放入水中有乳白色黏液渗出,特别是排水不畅的地块,病害呈加重趋势,许多烟田发病率超50%。由于烟田连片集中,不少烟田几乎全部发病,烟株萎蔫,极严重的表现为烟田绝收。烟草青枯病已经成为继烟草病毒病、烟草赤星病之后影响十堰市烟叶产量稳定和质量提升的重要病害。



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1.2青枯病对烟草的经济影响


烟草青枯病菌通过侧根或土壤生物造成的伤口进入烟草内,一旦感染到根部或茎部,就会通过维管束定殖在烟草木质部中,进一步引起烟草的萎蔫甚至死亡。十堰市下辖的“五县一市”2014年共有烟叶种植面积1.33万hm2,户均收入达19.43万元,纳税合计5257.25万元,2013~2014年烟草青枯病平均发病率达34%,该病一旦发生,会毁灭整个烟株,直接和间接造成的经济损失高达6124.85万元,严重影响烟农的积极性和秦巴山区优质烟叶资源的开发利用。



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2 枯草芽孢杆菌防治烟草青枯病的作用机理


尽管有不同的生态位点,自由生活的根际细菌和植物内生细菌促进植物的生长和控制病原菌有共同的作用机理[3-4],该种由生物介导的植物生长促进细菌参与了生态位点或底物的竞争机制起到促进或抑制作用,诱导寄主植物对病原菌广泛的系统抗病性(ISR)或非生物胁迫。从目前的研究结果来看,枯草芽孢杆菌防治烟草青枯病的主要作用方式为拮抗作用(根际定殖竞争)、生物膜竞争、抗菌作用、细胞溶解酶作用和诱导系统抗病性。


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2.1 拮抗作用(根际定殖竞争)


PalBais等[5]认为,枯草芽孢杆菌的根系生存、增殖和有效的根际定殖竞争能力是控制烟草青枯病的有效先决条件,根部各种适宜且营养丰富的生态位点吸引了枯草芽孢杆菌,这些营养物质和生态位点的竞争是保护植物免受病原菌侵害的重要机制。枯草芽孢杆菌正是由于植物根部释放的包括有机酸、氨基酸和特殊的糖类等引诱剂来定殖于植物根部,保护根部免受病原菌侵害[6]。



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2.2 生物膜竞争


目前,大多数细菌在自然环境下可形成生物膜,生物膜是具有高度结构化、彼此粘连的细胞群体,细菌由于生物膜的保护来抵御不良的外部生态环境和对自身的伤害,同时还能够提高彼此间的基因交换和增加相互间的协同作用[7]。Chellemi等[8]发现枯草芽孢杆菌可在番茄根部形成生物膜,定殖在根部,防止病原菌由于根分泌物的营养元素受到刺激而产生的竞争作用。陈云等[9]通过平板拮抗试验和温室防病试验发现生物膜形成能力和表面活性剂安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2016,44(2):198-199责任编辑乔利利责任校对况玲玲ChaoXing的产生效率是枯草芽孢杆菌防治番茄青枯病的重要机理,研究中还建立了寄主植物-枯草芽孢杆菌-病原菌互作基础。



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  • 生物农药

    ”安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2016,44(2):198-199责任编辑乔利利责任校对况玲玲ChaoXing“

    此段文字为多余,亲阅读本段忽略,此文献发表在上述杂志中。

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2.3 抗菌作用抗菌作用


作为生物防治的有效作用机理之一已被越来越多的研究者认同和应用。枯草芽孢杆菌产生的蛋白、氢氰酸、藤黄绿菌素、酚酮、脂肽类抗生素可与其他微生物相互作用来保护植物。Leclere等[10]在温室条件下的试验证明,枯草芽孢杆菌有效降低了番茄幼苗对瓜果霜霉病菌的感染,提高了出苗率。枯草芽孢杆菌菌株GAl能够产生Iturins抑制番茄灰霉病菌菌丝的生长,从而起到防治病害的效果[11]。张秀玉等[12]从枯草芽孢杆菌中提取的抗菌蛋白在温室盆栽试验中防治烟草青枯病的效果为70.80%,田间示范试验中防治烟草青枯病效果最高达48.86%。



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2.4 细胞溶解酶作用


与其他微生物细菌相同,枯草芽孢杆菌存在重寄生作用,通过分泌细胞壁水解酶来攻击病原体[13]。枯草芽孢杆菌细胞壁降解酶p-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶,纤维素酶和分泌蛋白酶对病原真菌的菌丝生长有直接的抑制作用,它破坏了土传细菌青枯雷尔氏菌的细胞壁,导致青枯雷尔氏菌死亡,最终保护植物免受侵染。



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2.5 诱导植物抗病性


诱导抗病性是被特定生物或非生物刺激后所表现出来的一种增强植物防御的能力。近年来,诱导抗病性在植物病害或植物免疫方面的研究越来越受到重视。诱导抗病性可通过感染坏死性病原体或某些化学物质,例如水杨酸处理激发出来,该应激反应被称为系统获得抗病性(SAR);诱导抗病性也可通过植物生长促进抗性来加强生防菌在植物根部定殖,该反应被称为诱导ISR,ISR已在多种植物抗病性中被证实存在且有效[14]。枯草芽孢杆菌在植物上产生的ISR在温室或田间试验中已被证实对番茄、辣椒、甜瓜、西瓜、甜菜、烟草、植物、黄瓜等作物叶斑病和细菌病害的发病率、严重度有明显的防治作用[15]。



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3 枯草芽孢杆菌在农业生产上的应用展望

枯草芽孢杆菌存在于研究过的各种陆生或水生植物中,其中研究最多的作物是小麦、高粱、水稻、棉花、马铃薯、烟草、番茄、黄瓜、甜菜等。在同一植物的不同部位可分离出不同的枯草芽孢杆菌菌株,这些菌株的研究和应用对于防治植物土传根茎类病害具有重要意义。枯草芽孢杆菌在田间产生的防治效果虽不如化学防治见效快,但是经过长期实践和生物技术的不断发展,利用枯草芽孢杆菌来防治烟草青枯病的多




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枯草芽孢杆菌在田间产生的防治效果虽不如化学防治见效快,但是经过长期实践和生物技术的不断发展,利用枯草芽孢杆菌来防治烟草青枯病的多功能工程菌株将会得到突破性生产和发展,为改善烟田土壤环境和发展有机烟草奠定基础。

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