盾壳霉在油菜菌核病菌生物防治

1、盾壳霉在油菜菌核病菌生物防治中的应用 油菜菌核病菌( Sclerotinia sclerotiorum (Lib. ) deBary) ( 也称为油菜核盘菌) 是一种世界性的腐生型病原真菌。该菌可以使分布于温带和亚热带, 包括油菜在内的408 种植物致病。此病一旦发作, 常会连年发生, 导致农作物产量和质量大幅度下降。病情严重时, 可使油菜的产量损失达30% , 且品质大幅度下降。虽然采用化学农药3 、摘除“三叶” 4 、与禾本类作物轮作、无花瓣育种等措施可以在一定程度上降低此病的发作强度, 但是并不能达到根治此病的目的。随着人们对农药残留、 病菌抗药性增强等问题认识程度的提高, 化学农药的使

2、用范围及剂量将不断减小。于是, 人们更多地把希望寄托于生防剂( biocontrol agent, 简称BCA) 的开发与利用方面。在对油菜核盘菌起到生物抑制作用的多种微生物菌群中, 盾壳霉因为专一性强、作用时间长、对动植物无致病性等特点而成为该菌种最有发展潜力的生物防治剂。这一点在大田和温室条件的实验过程中得到了有力的证明 .1油菜菌核病菌的致病过程与特点油菜菌核病菌主要以菌核混在土壤中、附着在残株上、混杂在种子间越夏( 冬油菜区) 、越冬( 冬、春油菜区) , 并保存活力, 在条件适宜时候进行产果型萌发, 形成含有子囊孢子的子囊盘。孢子成熟后从子囊盘中弹出, 经气流传送, 落在植物的地上部

3、分, 形成初侵染源。孢子萌发后, 形成菌丝体侵染寄主细胞, 并在其中生长繁殖, 导致寄主死亡、腐烂。随着菌龄的增长, 菌丝体老化, 形成菌核。菌核可以产生在感病植株的空腔内或表面, 随后落入土中, 次年再行侵染。极少数的情况下, 菌核以产菌丝体型萌发, 直接侵染植物幼茎。由此可见, 菌核和孢子的萌发是油菜核盘菌致病的前提条件。油菜菌核病菌进行菌丝体生长和菌核形成的适宜条件因寄主来源不同而有所差异。在生产上, 当菌核数量大时, 病害的发生流行取决于油菜开花期的降雨量, 阴雨潮湿易于发病。由此可见, 油菜菌核病菌的致病条件与油菜的生长条件吻合程度极高, 这也是造成该病易于发作及危害程度高的主要原因

4、。 2盾壳霉对油菜菌核病菌的生防机理 盾壳霉主要通过侵入和寄生在油菜核盘菌的菌丝体和菌核中, 并在其细胞内和细间生长发育, 继而形成菌丝体和分生孢子, 从而导致病原菌菌丝体的细胞死亡、分解, 进而降低菌核形成数目和萌发力, 最终达到防治该病的目的。盾壳霉也有可能伴随着油菜菌核病菌菌丝体穿过被侵染的植物组织, 并在植株的表面形成分生孢子。目前, 有关盾壳霉对于寄主菌核和菌丝体的侵染、寄生、致腐机理方面的研究主要集中在表观观察和间接推测, 有关其中更深层的理化特性方面的研究还较为少见。不过, 目前可以肯定的是,盾壳霉在侵染寄主菌核和菌丝体的过程中, 存在着机械压力与酶解两种作用途径。 现象, 这是

5、由于寄主中营养物质的耗尽, 有毒代谢物的聚集, 还是其它因素, 目前还不清楚。在PDA 培养基上, 盾壳霉的菌丝体在与病原菌接触之前, 就能在一定范围内抑制病原菌生长的现象, 这里可能有真菌抑制剂等次级代谢产物的产生或分解酶的生成。两菌间没有拮抗带生成的事实证明, 这两种菌之间并不存在拮抗作用。那么接触前的这种抑制作用是由什么物质引起的,这些物质在盾壳霉的生防过程中起着什么样的作用等还需要进一步研究。3 影响盾壳霉对油菜菌核病菌生防效果的因素 31 盾壳霉和病原菌间的相互作用 生物防治过程中, 盾壳霉孢子的萌发情况与病原菌菌丝体的生长状况间的关系十分密切。将盾壳霉的分生孢子与油菜核盘菌的菌丝体

6、进行共同培养时可以发现, 在24h 时, 孢子未见萌发; 随着病菌菌丝体的不断生长, 孢子迅速萌发。这说明, 盾壳霉孢子萌发受油菜核盘菌的刺激, 但其萌发大约落后于病原菌的生长24h。这可能是导致盾壳霉不能有效控制病菌在叶面初侵染的原因之一。菌核的自裂解产物、抽提物和完整的菌核都可以刺激盾壳霉的孢子萌发和菌丝体的生长。但寄主菌核和非寄主菌核在自裂解产物和抽提物对盾壳霉菌核的萌发和菌丝体生长的促进方面并未表现出特有的专一性。 盾壳霉对菌核病菌的防治效果可能与病菌的致病能力和抗生素的生成有关。 32 外界条件 目前, 用盾壳霉防治油菜菌核病菌的常用方法主要有: 在健康植株、残株和土壤的表面喷洒盾壳

7、霉的孢子粉剂或悬浮液, 在播种前含孢子悬浮液浸泡种子, 或将孢子固体培养物与土壤混合。盾壳霉对于病菌的生防效果直接取决于其分生孢子在植物的花、叶和土壤中的萌发力、存活力, 以及病菌侵染力。这些能力除了受制于菌种的固有特性以外, 还与周围的微生物区系, 土壤的温度、湿度、类型, 雨水、紫外线, 以及生产中所用的化学杀菌剂等外界条件有关。研究结果表明: 油菜花瓣的自身物质对盾壳霉孢子的萌发无影响, 而花瓣表面微生物区系中的细菌不利于孢子的萌发。可以用链霉素抑制花瓣上细菌的增殖, 促进盾壳霉孢子的萌发。大豆叶子中含有可以抑制盾壳霉孢子萌发的抑制剂, 紫云英核盘菌( Sclerotium delphi

8、nii ) 也能产生相同作用的抑制剂。 土壤温度、相对湿度、土壤类型和菌核是影响盾壳霉在土壤中寄生致腐菌核的主要生态因子。当盾壳霉孢子与菌核充分接触时, 环境因素对寄生致腐的影响情况分别为: ( 1) 土壤温度(含水量55% ) (2) 相对含水量( 20) ( 3) 土壤类型 当两者在20 的土壤共同培养时, 菌核对盾壳霉在土壤中的定殖有促进作用。 雨水和其它因子( 如紫外线) 可能对孢子在叶面上黏附和存活有一定的影响。 在实际生产过程中, 植物的病症及其病原菌都具有多样性, 杀菌剂的使用是在所难免的。在所有常用的化学杀菌剂中, 只有真菌防治剂对盾壳霉的菌丝生长和孢子萌发有显著影响。 土壤中

9、的动物群对盾壳霉在土壤中的传播有一定的促进作用。 4 进一步的研究内容 从现有的研究结果可以看出, 盾壳霉是防治油菜核盘菌的有效生物防治剂, 但是, 在将其用于生产实践之前, 还需要对以下内容作进一步研究: 41 菌种改良 盾壳霉是一种生长缓慢的真菌, 孢子萌发时启动晚、菌丝体延伸速度缓慢是导致生物防治滞后的直接原因; 孢子成熟晚、产量小是限制其大规模生产的主要因素; 分生孢子在土壤和大田中的存活时间短, 是导致孢子使用量大、效果低的主要原因之一。菌株特性的差异是影响其生物防治效果的根本因素。目前, 有关盾壳霉菌株改良方面的研究较为少见。可以采用自然筛选、定向育种、基因重组等方法选育出生孢子产

10、量、生物学特性和生防能力均比较理想的优质菌株。在菌种的选育过程中, 还应考虑到最终产品的使用目的、方式, 以及使用时的环境条件等。另外, 为了提高菌种孢子的生产效率、降低生产成本, 选育对培养基和培养条件适应范围广的菌种也是十分必要的。 42 基础理论的进一步完善 现有研究结果表明, 油菜菌核病菌的菌核及其内含物对盾壳霉的孢子萌发有促进作用。但是, 有关其中的内在作用机制并不清楚。另外, 有必要对盾壳霉和油菜核盘菌间的关系加以量化。现有结果中所得孢子使用量都是通过田间试验获得的。然而, 在实际生产中, 菌核数目、病情轻重都会因年份和田块间的变化而存在很大差异。只有掌握了盾壳霉与油菜菌核病菌的菌核和孢子之间准确的数量关系, 才能科学、客观地给出生防剂的准确用量。 43 盾壳霉孢子大规模培养技术的建立、优化与完善 盾壳霉在自然条件下的存活力直接影响着其对油菜菌核病菌的侵染、寄生能力, 而孢子是其在自然环境下长期保存活力的惟一形式, 因此, 制备大量的盾壳霉孢子是将其用于生产实践的前提条件。目前, 有关盾壳霉孢子扩大培养技术的研究大多停留在实验室水平上, 其培养规模还有待进一步扩大, 培养基的成本还需进一步降低, 培养条件还有待进一步优化与完善。另外, 有关盾壳霉孢子形成机