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植物寄生线虫生防真菌研究进展.docx

花匠小妙招
2024-09-21 16:05

植物寄生线虫生防真菌研究进展

植物寄生虫是植物的一个重要疾病。世界上报告的植物寄生虫有200多株，超过5000种。据粗略统计,到2005年底我国报道的植物线虫约有40属,400种。植物寄生线虫不但危害植物根部,而且还危害茎、叶、花和果实,据估计,全球每年因植物寄生线虫造成的经济损失达1000亿美元。植物寄生线虫的生防因子包含天敌(真菌、细菌、病毒、立克氏体、捕食性线虫、涡虫、螨类、昆虫和原生动物等)、动植物等。1920年,美国的Cobb最早提出植物寄生线虫的生物防治;1924年,Thorne在美国犹他州将捕食性线虫Iotonchusamphiogonicusy引入甜菜地中并获得成功。其后,各国学者做了大量工作,到20世纪70年代,又开始研究利用捕食线虫防治植物寄生线虫。在法国,Cayrol及其合作者利用Arthrobotrysrobusta和A.irregularis首先研制成功防治蘑菇栽培中的有害线虫和蔬菜根结线虫的商品制剂Royal300和Royal350。从20世纪80年代开始,国内外开始大量调查定殖于固着性线虫卵、雌虫、胞囊上的真菌,国际马铃薯中心组织了40多个国家和地区的专家对Paecilomyceslilacinus进行了防治根结线虫的试验并取得一定结果,Paecilomyceslilacinus被研制成商品制剂应用于根结线虫的防治。20世纪90年代之后,植物寄生线虫的生防资源挖掘工作大量增加,新的生防因子不断被发现。据统计,关于线虫生物防治的文献中,以真菌为材料的占76%,捕食性线虫占7%,细菌和放线菌占5%左右,其余在3%以下。目前,国内外发现的线虫生防因子主要包括以下几种类型。1hrabolifolgospora基因植物寄生线虫生防真菌包括捕食性真菌、线虫内寄生真菌、卵寄生真菌、产毒真菌、菌根真菌、机会真菌。研究较多的有寡孢节丛孢(Arthrobotrysoligospora)、指状节丛孢(A.dactyloides)、淡紫拟青霉(Paecilomyceslilacinus)、黑曲霉(Aspergillusniger)、木霉属(Trichodermaspp.)、尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)以及担子菌中的粗皮侧耳(Pleurotusostreatus)等。1.1小隔指孢真菌的种类应用于植物寄生线虫的生防捕食性真菌有:节丛孢属(Arthrobotrys)的A.irregularis,A.robusta,A.conoides,A.oligospora,A.dactyloides等;单顶孢霉属(Monacrosporiumoudemans)的椭圆单顶孢M.ellipsosporium;指状节丛孢A.dactyloides。其中不规则节丛孢(A.irregularis)已经制成了商品制剂Royal300和Royal350。捕食性真菌中研究较多的是节丛孢属Arthrobotrys、小隔指孢霉属Daetylella和单顶孢霉属Monacrosporium的一些真菌种类。到目前为止,世界上已经报道的捕食性真菌近200种。此类真菌是从营养菌丝上产生粘性网、粘性球、粘性枝、收缩环和三维菌网等捕食器官,来捕食土壤中运动的线虫,而大豆胞囊线虫仅有J2是侵染虫态,因此,捕食性真菌在实际应用中受到一定的限制。1.2轮枝霉属内酰胺目前报道的线虫内寄生真菌主要有被毛孢菌(Hirsutellarhossiliensis=Hirsutellaheteroderea)和Hirsutellaminnesotensis。轮枝霉属(Verticillium)的8种:V.catenulatum,V.chlamydosporium(厚垣轮枝孢),V.sinensis(中国轮枝孢),V.lamellicola(菌褶轮枝霉),V.leptobactum,V.lecanii(蜡蚧轮枝霉),V.psalliotae(蘑菇轮枝霉),V.inseatorum。还有Drechmeriaconiospora等。我国已用厚垣孢普可尼亚菌(Pochoniachlamydospora)ZK7菌株制成了“线虫必克”商品制剂。1.3对南方根结线卵虫的寄生虫效果目前研究最多的是淡紫拟青霉Paecilomyceslilacinus。该菌是一类广泛存在的线虫卵寄生土壤真菌。不少研究表明,淡紫拟青霉可以寄生根结线虫Meloidogynespp.、胞囊线虫Heteroderaspp.等植物病原线虫的卵,对南方根结线虫卵的寄生率高达60%~70%。刘畅在18℃和25℃条件下,室内测定厚垣轮枝菌V10菌株对南方根结线虫卵的寄生效果,结果表明,在18℃和25℃条件下,V10菌株对南方根结线虫卵的相对寄生率分别为77.22%,73.00%。除寄生作用外,Cayrol等还报道了淡紫拟青霉的培养滤液中含有杀线虫物质。目前,该菌株已被各国学者广泛应用于线虫的生防并成为商品制剂。1.4侧耳属真菌对松材线虫的作用目前发现的有90多个杀线虫菌物毒素,其中包括担子菌、子囊菌、半知菌中的部分菌物产生杀线虫的毒素。1984年,Thorn和Barron报道了侧耳属真菌的5个种具有侵染和消解线虫的活性;1987年,他们证明了侧耳属侵染线虫的机制是通过产生毒素作用于线虫;向红琼等的研究也认为糙皮侧耳对腐生线虫的作用机制是杀虫寄生。到目前为止,已经证明侧耳属的P.ostreatus,P.pulmonarius,P.tuberregium,P.strigosus,P.subareolatus,P.cornucopiae,P.cystidiosus,P.citrinopileatus,P.colombinus,P.shodophyllus,P.salmonseostramineus,P.sapidus,P.sajorcaju,P.florrida,P.flabellatus,P.dryinus,P.euosmus,P.eryngii,P.levis,P.ferulae,P.spodoleucus,P.memberancens,P.certicautus等23个种对线虫有活性。汪来发等就草皮侧耳属真菌对松材线虫的作用也进行了初步研究。在对线虫抑制活性的测定中,经过测定的该属的不同种都对线虫有活性,但还没有活性显著强于其他种的优势种,毒力高、活性强的菌株都分属于不同的种。1.5对常见病虫病害的防治方法在菌根真菌的研究中,最为关注并被研究最多的是丛枝菌根Arbuscularemycorrhiza,简称为AM。据报道AM真菌对Globodelarostochiensis,Meloidognearenaria,M.incognita,M.javanica,Heteroderacajani,H.glycines,Helicolylenchusdihstera,Pratylenchussubrachyurus,P.pene-trans,P.Zeae,Potylenchulusreniformis,Radopholuscitrophilus,R.semilis,Tylenchulussemipenetrans等引起的花生、大豆、蚕豆、鹰嘴豆、棉花、燕麦、番茄、黄瓜、马铃薯、桃、葡萄、柑橘等各种线虫病害,都能不同程度地降低其危害。1.6超微结构观察和分子机制研究机会真菌是可以寄生线虫的卵、胞囊或雌虫的一类真菌,有的学者把这种菌物称为机会真菌。对此类真菌的侵染机制已进行了超微结构观察和分子机制研究。Chen和Dickson就12种真菌对大豆胞囊线虫卵的侵染做了扫描电镜和透射电镜观察,其中10种能够侵染。Galper的研究表明,Cuninghamellaelegans可以产生胶原蛋白酶,其菌物在胶原蛋白培养基上的培养滤液可以抑制爪哇根结线虫卵的孵化,影响幼虫的活动和侵入。2细菌类2.1荧光假单胞杆菌的联合使用1982年Zavaleta-Mejia和VanGundy首次报道了根际细菌对番茄和黄瓜根结线虫侵染的抑制作用,随后Becker在1988年报道了根际细菌对南方根结线虫的防治作用,Jaworski等于1986年将2株对根结线虫具有防治作用的荧光假单胞Pseudomonsfluorescens申请了专利。研究表明,荧光假单胞杆菌GRP3与有机肥料联合使用以及荧光假单胞杆菌GRP3与无机肥料磷酸氢二钾联合使用均可以很好地控制南方根结线虫。到目前为止,发现有效的根际拮抗细菌有Pseudomonsspp.,Bacillusspp.,Agrobacteriumradiobacter,Gluconobacterspp.,Sporolactobacillusspp.,Serratiaspp.,Acinebacterspp.等,这些根际细菌的作用机理和应用技术都在进一步的研究中。2.2巴氏杆菌的分类1906年,美国线虫学家Cobb首次报道了巴氏杆菌Pasteuriapenetrans对线虫的寄生作用。1996年,Ebert等从水蚤上重又分离到细菌寄生物P.ramosa,并以此作为巴氏杆菌的模式种。现今报道巴氏杆菌可根据其寄主类型及内生孢子分为4个种,即水虱寄生菌P.ramos、根结线虫Meloidognespp.成虫上的寄生物P.penetrans、仅寄生短体线虫Pratylenchusbrachyurus的P.thornei及可以寄生胞囊线虫Heteroderaspp.、球形胞囊线虫Globoderaspp.成虫的P.nishizawae。另外有2个未鉴定的种,从德国豌豆胞囊线虫上分离的菌株和从佛罗里达长尾刺线虫上分离的菌株。鉴于巴氏杆菌具备生防菌的诸多优良性状,许多国家和地区都十分重视对该菌的研究。我国在这方面起步较晚,相关研究虽然取得了很大进展,但距离开发成商品制剂还有许多工作要做。2.3蛋白及其他蛋白苏云金杆菌是一种广谱微生物杀虫剂,它的最大的优点就是能够形成芽孢的同时,也能够形成不同形态且具蛋白性质的伴孢晶体。苏云金杆菌(Bt)目前已广泛应用于鳞翅目害虫的防治。1990年,Davies报道,苏云金杆菌β-外毒素对南方根结线虫、大豆胞囊线虫有毒杀作用。3中国第一大a.阿维菌素分离菌种放线菌和真菌、细菌一样,是植物寄生线虫的重要天敌类群之一。尽管对放线菌研究很少,但阿维菌素及其衍生物的研究和开发利用是少数成功例子中典型的一个。我国于20世纪80年代末引进和分离到阿维菌素产生菌,1994年由中国农业大学和上海农药研究所等单位开发成功首个AVM产品-北农爱福丁,到2003年6月登记的AVM产品品种达到658个。近30年来,国内外陆续发现了莫比霉素(Milbemycin)、戒台霉素(Jietaicin)、阿维菌素(Avermectin)、南昌霉素(Nanchangmycin)等高活性杀虫杀线虫抗生素。4其他致病因子病毒作为植物寄生线虫的天敌因子研究甚少。迄今为止,发现的受病毒感染的线虫只有6种:南方根结线虫Meloidogyneincognita、鼠膀胱线虫Trichosomoidescrassicauda、异头锥线虫Dolichodorusheterocephalus、食蚊罗索线虫Romanomermisculicivorax、马氏矮化线虫Tylenchorhynchusmartini、Thaumamermiscosgrovei等。1973年,Shepherd等首次报道豌豆胞囊线虫Heteroderagoettingiana和马铃薯金线虫Globoderarostochiensis体内存在有立克次氏体,从而证实立克次氏体是线虫的致病因子。1979年,Endo也报道大豆胞囊线虫Heyeroderaglycines细胞受到立克次氏体的感染。尽管30多年前就证实立克次氏体能够感染胞囊线虫,但利用立克次氏体进行植物寄生线虫的生物防治至今未见报道。5黄瓜根结线虫的防治研究发现,一些植物能产生对线虫的行为和发育有较强影响的物质,最终可引起线虫死亡,或干扰卵孵化、蜕皮和激素调控,作用方式也多种多样。目前,已知约有75科植物含有杀线虫物质,其中菊目和豆目植物是研究最多的杀线虫植物。非洲万寿菊(Tageteserecta)的根部、叶部提取物都表现明显的杀线活性或抑制卵孵化。日本杉(Cryptomeriajaponica)的叶片对南方根结线虫有显著防效;毛鱼藤(Derrielliptica)根有极强杀线活性,三尖杉(Cephalotaxusfortunei)茎叶、粗榧(Cephalotaxussinensis)树叶、狼牙刺(Sophoraviciifolia)种子、紫斑牡丹(Paeoniasuffruticosavar.papaveracea)茎的抽提物对南方根结线虫和水稻潜根线虫具极强的杀线活性。众多研究表明,万寿菊是应用植物防治线虫的生防研究中使用最多的一种植物。有机改良剂种类繁多,主要有壳质粗粉、植物残体及加工废料、绿肥、饼肥、堆肥和粪肥等。在有机改良剂防治根结线虫病方面国内外也有不少的报道。例如,Singh等报道了不同植物饼肥提取物对根结线虫卵孵化的影响,发现菜子饼和棉子饼的水煮提取物可降低孵化率90%以上。本课题组研究了不同植物有机质对黄瓜根结线虫病的防治效果。盆栽试验结果表明:蓖麻叶、麦糠、楝叶和花生饼粕对黄瓜根结线虫病防治效果分别达到70.44%,68.17%,56.09%,54.92%;田间小区的试验结果与盆栽试验结果基本一致,防效较好的有麦糠、楝叶、蓖麻叶和菜籽饼粕4个处理,防效分别达到71.55%,69.99%,63.14%和62.19%。刘辉志研究发现,将不同有机改良剂及其生防菌混用,可以提高防治效果。6可食性植物线虫的天敌捕食性线虫一直是国内外线虫学家关注的重点之一,其中最重要的属有Odontopharynx,Butlerius,Onchulus,Mononchuus,Ironus,Labronema,Aporcelaimus,Sectonema,Actinoloaimus,Carcharolaimus和Nygolaimus。此外,Discolaimium,Discolaimus,Eudorylaimus,Tripyla中的一些种也捕食线虫。捕食性线虫在土壤中分布广、数量大,Rahaman和Ahmad从90个土壤样品分离的64个种中,捕食线虫占第2位,并且Aporcelaimellus密度大,数量多。捕食性节肢动物的研究也很广泛,可取食植物线虫的节肢动物主要有4种功能类型:①普通捕食者。主要有吸食猎物的螨、捕食猎物的蜈蚣、Symphylan也在此列。②线虫捕食者:主要有螨类如犹伊螨属(Eviphis)、异伊螨属(Alliphis)、Crasscheles3类吸食体液的螨类以及Alycus和无爪螨属Alicorhagia。③吸食真菌或线虫体液者:如Tydeus,Eupodes,Tarsonemus,Bakerdania,Pediculaster,Scutacarus,Speleorchestes等。④摄取线虫某一部分:如Oribatula,Zygoribatula,Pilogalumna,Tyrophagus,Folsomia,Isotoma,Oppiella,Joshuella,Ceratocepheus,Anotylus,Tullbergia,Hypogastura等。7植物寄生虫线虫的生物学特性研究。在生经过国内外植物寄生线虫研究工作者的共同努力,植物寄生线虫的生物防治研究取得了很大成就,大量的生防资源被挖掘出来并进行了深入研究,一些生防因子也已被开发利用,除广泛使用的阿维菌素(AVM)和线虫必克外,还有防治蔬菜根结线虫的Pasteuriapenenteans;防治植物根结线虫和胞囊线虫的Paecilomyceslilacinu,Pochoniachlamydosporia;防治大豆胞囊线虫的不产孢真菌(ARF18);防治植物寄生线虫的Myrotheciumverrucaria和H.rhossilienesis;防治松材线虫的植物杀线剂杀线一号等。线虫分子生物学技术近年来也取得长足发展,尤其是在线虫生防资源调查、高效生防菌株的选育、基因改良、菌剂研制、抗病育种及线虫与植物的互作等研究领域得到广泛应用。此外,其他一些相关的研究方法和评价办法也日臻成熟,这些都为我们进一步开展更深入和更广泛的研究奠定了良好的基础。