植物寄生線蟲生防研究進展

植物寄生蟲是一種嚴重的有害藥物，嚴重影響了中國的農業、畜牧業和人類健康。據不完全統計,根結線蟲造成的年損失率約為10%,全世界每年因根結線蟲為害所造成的農作物經濟損失約在1000億美元以上。據預測,未來10年線蟲的發生會有明顯的上升,年平均增幅約1%~9%,長期連作,土壤根結線蟲累積為害尤為嚴重,因此在未來相當長的時間內根結線蟲病依然是農作物的主要病害之一。大豆胞囊線蟲是大豆上最嚴重的病原物,占所有大豆病害造成損失的近50%。當前,生產上人們普遍使用化學殺線劑來防治線蟲,但化學藥劑的長期使用會帶來一系列問題,如農藥殘留對人和其他生物的危害、次要病害的再猖撅、對環境的污染等。生物農藥憑借其對環境生態的相容性及低的毒性成為當前防治線蟲病藥劑的開發熱點。采用生物防治的方法控制線蟲,能夠收到除害增產的明顯效果,并將逐步減少和消除由于大量使用化學農藥帶來的土壤退化、生態失衡、農藥殘留、人畜健康受到危害等一系列災害,生態和社會效益顯著。線蟲的生防因子很多,本文主要介紹了目前研究較多的真菌和細菌,而對其他生防因子也做了簡要介紹。1胞囊線蟲和根結線蟲胞囊、卵和成蟲寄生蟲真菌的認識和掌握最初,食線蟲真菌僅指捕食和內寄生線蟲的兩類真菌。但隨著人們對胞囊線蟲和根結線蟲胞囊、卵和雌蟲寄生真菌的認識和了解,又增加了產毒真菌和一類被稱為機會真菌的食線蟲真菌。李天飛等將食線蟲真菌分為捕食線蟲真菌、內寄生線蟲真菌、產毒真菌和機會真菌等4類。1.1種淡水真菌捕食真菌是一類能通過營養菌絲特化形成各種捕食器官的真菌,通過捕食器官來捕食線蟲。目前應用于根結線蟲生防的屬有3個:節叢孢屬,單頂孢霉屬和小指孢霉屬。1.2植物寄生蟲線蟲內寄生線蟲真菌是指能以粘性或非粘性孢子附著于卵或蟲體表面,或通過線蟲的口腔、肛門或陰門侵入線蟲體,抑制蟲卵孵化或殺死線蟲的一類真菌。1980年,Sturban和Schneider從蛇麻草胞線蟲上分離到一種絲孢菌,并描述了它的食線蟲習性。1997年,陳森玉等在美國明尼蘇達州從大豆胞囊線蟲上分離到另一種食線蟲被毛孢——明尼蘇達被毛孢。研究結果表明,這兩種被毛孢具有在自然條件下對植物寄生線蟲寄生率高、一般只寄生1種線蟲、與一些線蟲病的自然衰退有關以及在一定條件下與寄主存在密度依賴關系等特性,加之其可以人工培養、都能侵染并定殖于植物根部且根部沒有觀察到病害癥狀,最有希望應用于線蟲的生物防治。因此,被毛孢成為植物寄生線蟲生物防治的重要生防資源。對植物線蟲的內寄生真菌研究較多的還有厚垣孢普奇尼亞霉(Pochoniachlamydosporia)、淡紫擬青霉(Paecilomyceslilacinus)和Nematophthoragynophila,它們都是最有希望用于線蟲生防的。利用Pochoniachlamydosporia對線蟲進行防治,在國外已做過許多試驗,對根結線蟲(Meloidogynespp)、胞囊線蟲(Heteroderaspp)的防治已取得了很好的效果,在國內對番茄根結線蟲、大豆胞囊線蟲也有較好的防治效果。Pochoniachlamydosporia是一個分布很廣的線蟲卵寄生菌,主要寄生胞囊線蟲(Heteroderaspp)和根結線蟲(Meloidogynespp.)卵或雌蟲,也能在土壤中腐生,它具有厚壁的休眠孢子,容易適應復雜的土壤環境,易在土壤中定殖存活,是很有希望的線蟲生防菌。淡紫擬青霉可以寄生植物線蟲的卵,該菌對植物寄生線蟲顯示出很強的生防潛力,已成為世界各國生防專家研究的一個熱點。法國研制的淡紫擬青霉商品制劑(粉劑,含孢子1011個/g),防治番茄上花生根結線蟲,可明顯減少第2、第3代線蟲數量。劉杏忠等研制的淡紫擬青霉菌劑在我國東北、黃淮海地區成功地進行了大面積防治大豆胞囊線蟲試驗,防效一般達60%以上,并有明顯的增產效果。高學彪等采用淡紫擬青霉防治番茄根結線蟲,溫室防效大于60%,番茄地上部鮮重增加100%。1.3側耳屬virus土壤中某些真菌能夠分泌毒素或裂解酶類來殺死或抑制線蟲。目前已發現90余個殺線蟲菌物毒素,其中包括擔子菌、子囊菌、半知菌中部分菌物產生殺死線蟲的毒素,其成分主要有醌類、生物堿類、萜類、肽類、吡喃類、呋喃類、脂肪酸類、萘類等。側耳(Pleurotus)就是一類通過專性產毒作用于線蟲的食線蟲菌物,使線蟲中毒后再對其進行侵染和消解。到目前為止,已證明側耳屬中有23個種對線蟲有活性。由于該類菌是以其代謝產物——毒素作用于線蟲,與其他以捕食、寄生、定殖等機制作用于線蟲的食線蟲菌物不同,可利用其代謝產物而非生物本身對其進行防治,其效果受環境因素的影響不大,且針對性強、見效快、作用面廣,因而側耳具有較為廣闊的應用前景。綠色木霉(Trichodermaviride)產生膠霉毒素(gliotoxin)和綠色菌素兩種抗菌素,可用于防治番茄南方根結線蟲。有些真菌能定殖于球形胞囊線蟲(Globoderaspp.)、胞囊線蟲(Heteroderaspp.)和根結線蟲等固定性內寄生線蟲的繁殖體上,有的研究者稱之為機會真菌。肖順等發現茄病鐮孢(Fusariumsolani)和尖孢鐮孢(F.oxysporum)屬于機會真菌,可寄生于南方根結線蟲卵和雌蟲。2細菌2.1對植物的作用專性寄生于線蟲的細菌中最常見的是巴氏桿菌屬(Pasterriaspp.),它是一類植物寄生線蟲和水生原生動物的專性寄生細菌,其內生孢子容易附在線蟲體壁上,吸取其營養,破壞組織細胞,降低線蟲的蟲口密度。巴氏桿菌具有生防菌株的諸多優良性狀,它寄生能力強、增殖迅速,并且具有抗性孢子,能夠抵御不良環境,同時還可以隨著水的作用在土壤中重新分布,從而擴大了作用范圍。巴氏桿菌不僅能抑制寄生線蟲的生長繁殖,并使得受到感染的線蟲幼蟲對作物的危害減輕。一般當每條線蟲的孢子密度超過15個幼蟲時,植物受根結線蟲感染的幾率減少80%以上。Maheswari試驗表明,1kg土中施用600mg孢子粉,根結線蟲總數比對照減少78.1%,根鮮質量增加40.6%。人們在生防應用中還發現巴氏桿菌與食線蟲真菌等其他生防菌株復配可以提高巴氏桿菌的作用效果,如利用穿刺巴氏桿菌與淡紫擬青霉(Paecilomyceslilacinus)混合制劑防治南方根結線蟲,田間小區試驗中大豆增產160%,若單用巴氏桿菌增產幅度為112%。目前對該菌的研究雖然已取得了很大進展,但實際開發應用中還存在許多問題,現有的生產技術和工藝有待不斷改進和提高,純培養方法還需探討,優良菌種的選育仍需加強。隨著人們對生物防治的認識,利用巴氏桿菌防治植物線蟲,尤其用于防治苗木、大棚蔬菜等經濟作物的寄生線蟲,是極有前途的。2.2根際細菌對植物根結線蟲的抗菌作用近10幾年來,根際細菌由于易于培養、定殖,對植物寄生線蟲的拮抗性強,與植物根際具有親和力,因此應用根際細菌防治植物寄生線蟲越來越受到人們的關注。根際生防細菌通過調控早期入侵的線蟲活動而破壞線蟲與其寄主間的互作。它們的作用方式包括直接毒殺或抑制線蟲活動、驅趕線蟲、影響線蟲生活史、阻斷凝集素-碳水化合物識別位點、改變根系分泌物等等。國內外研究者對植物根際細菌進行了大量的篩選,發現了一些對植物寄生線蟲有拮抗作用的生防菌株。1982年,ZavaletaMejia和VanGundy首次報道了根際細菌對番茄和黃瓜根結線蟲的抑制作用,體外檢測約有12%菌株對線蟲有拮抗作用,這些根際拮抗細菌在溫室實驗中使根結病情指數降低8%~49%,同時使植株干質量增加6%~48%。Becker報道了根際細菌對南方根結線蟲(Meloidogyneincognita)的防治作用。oka等人在溫室中把蠟狀芽抱桿菌(Bacilluscereus)和土壤改良劑一起混合,防治爪哇根結線蟲,得到很好的防效。在國內,田紅林等人曾從北京22個菜區的27種蔬菜植物根表和根際土壤中分離出883個細菌菌株,研究了這些細菌對線蟲的作用,以Panagrellusredivivus為篩選的目標線蟲,得到10個最有效菌株,它們在接種24h后對線蟲的致死率均在90%以上。這10個有效菌株對植物寄生線蟲有很強的拮抗作用,在NA培養基上僅6h后就使北方根結線蟲、巴基斯坦毛刺線蟲、格子尾盾狀線蟲等線蟲的致死率達到100%。付艷平等人從1334株細菌菌株中篩選對南方根結線蟲二齡幼蟲有致死作用的生防細菌,有32株致死率在80%以上,9株在盆栽促生試驗中有明顯的促進作用,以菌懸液浸根,得到4株兼具促生防蟲效果的根際細菌,防效均在60%以上。宋亞娜等用生防菌BC2000對蔬菜的根結線蟲、香蕉的根腐線蟲、柑橘的根結線蟲等進行田間防治,均有良好的防治效果:其藥效優于愛福丁、地蟲殺、米樂爾和茶籽餅,并對番茄青枯病有一定的防治作用。3其他抗癲癇因素3.1對植物病害的防治早在1885年德國植物生理學和森林學家Frank就發現土壤中的異類真菌與植物根系能建立互惠共生體,即菌根(Mycorrhizae),其中,以外生菌根和胞囊-叢枝條菌根(Vesicular-ArbuscularMycorrhizae,VAM,現簡稱為叢枝菌根即ArbuscularMycorrhizae,AM)分布最廣,更為重要。Smith等發現棉花接種Glomusintraradice能減輕M.incognita引起的產量損失,他們認為在大田條件下菌根真菌能提高植物對M.incognita的耐病性。AM真菌對于線蟲敏感植物的最普遍的作用是提高其抗性。接種AM真菌可以降低線蟲對根系的侵染率,阻礙線蟲在根內的擴散,從而減輕發病程度。Roncadori和Hussey發現由于根結線蟲的侵染,非菌根化棉花的生長量下降30%,而菌根化棉花的生長量僅下降10%,即棉花因AM真菌的侵染而增強了抗病性。由此可見,利用菌根真菌作為生物防治的一種手段去控制植物病害尤其是土傳真菌、線蟲病害的發生和為害是可能的。盡管這方面的工作剛剛開展,并存在一些問題,如AM真菌不能被純培養、大田應用缺乏配套技術等。但是,對作物實行菌根化將是今后增加農業產量的生產措施中不可缺少的一項生物技術。總之,AM真菌在低投入持久農業中具有廣泛的應用前景。3.2黃土壤條件對南方根痕線蟲的毒殺一些植物對線蟲行為和發育有較強的影響,萬壽菊是所有研究過殺線蟲作用的植物中了解得最清楚、在線蟲防治上效果最好的一類植物。1957年,Oostenbrink及其同事們報道,萬壽菊(T.patula)降低根痕線蟲Pratylenchussp.居群量的效果超過休閑地90%,土壤里的P.pratensis、P.penetrans以及Tylenchorhynchusdubius等線蟲居群都被抑制。在種植Tagetespatula和非洲萬壽菊(T.erecta)等16個品種的土壤中加入線蟲,經3~4個月后檢查,證明這些品種都有殺線蟲作用。在寄主作物的行間或莖基周圍種植萬壽菊,可使植株根部和土壤里的根痕線蟲居群受到抑制。1958年,Uhlenbroek等報道從矮萬壽菊(T.nana)提取的制劑對幾種線蟲有高度的殺傷力。殺線蟲成分證明是兩個噻吩類化合物α-terthienyl和5-(-3buten-l-ynyl)-2,2-bithienyl。1977年,Alam等在印度亞利加地區的土壤中,使用非洲萬壽菊同茄子和辣椒間作,與辣椒和茄子單獨種植時相比能顯著地減少6個屬的線蟲的數量。1997年,Mareggiani等對8種植物的丙酮提取物對南方根結線蟲的毒殺作用效果的研究表明Tagetespatula的植物的丙酮粗提物對南方根結線蟲的毒殺活性最強。迄今為止,雖然國外利用植物防治植物寄生線蟲已有幾十年的歷史,但我國研究甚少。在今后的研究工作中,應該重視發現一些線蟲的抗病植物,因為這些植物是最有可能有殺線蟲活性的,因此,今后線蟲的防治工作也應更加關注這些植物。3.3專性食性線蟲盡管在多數農業土壤中存在著大量的捕食性線蟲,但對它們在植物寄生線蟲生物防治中的作用還缺乏了解。在線蟲的肉食目(Mononchida)、矛線目(Dorylaimida)和膜皮目(Diplogasteroidea)等3個目中的許多屬是捕食性的線蟲,其中滑刃總科(Aphelenchoidea)的腸胃滑屬(Seinura)是專性捕食性線蟲。雖然在農業土壤中這些捕食性線蟲對植物寄生線蟲的自然控制發揮了一定的作用,但是它們對植物寄生線蟲的生防潛力尚不確定,仍然有待進一步的研究。3.4立克次氏體的檢測病毒作為一種生防因子已廣泛應用于動、植物病害的生物防治,如赤松毛蟲質型多角體病毒、棉鈴蟲和菜粉蝶顆粒體病毒等病毒殺蟲劑,在農林害蟲的防治上取得了較好的防治效果,而線蟲病毒在植物寄生線蟲生物防治上尚未見報道。Shephe