羅寧 焦陽 茆振川 李惠霞 謝丙炎

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院 甘肅省農(nóng)作物病蟲害生物防治工程實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所 農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

植物寄生線蟲（Plant-parasitic nematodes，PPNs）引起的病害是僅次于真菌病害的第二大類植物病害，在全球范圍內(nèi)由PPNs 造成農(nóng)作物產(chǎn)量損失12.3%，約1 570 億美元［1］。據(jù)報(bào)道，PPNs 現(xiàn)已超過4 100 多種，其中分布最廣、寄主范圍最廣、危害最嚴(yán)重和研究最多的PPNs 是根結(jié)線蟲Meloidogynespp.和孢囊線蟲Heteroderaspp.［2-3］。

根結(jié)線蟲和孢囊線蟲均屬于固著型內(nèi)寄生線蟲［4］?，F(xiàn)已報(bào)道的根結(jié)線蟲有100 多種，其中最具經(jīng)濟(jì)重要性的包括南方根結(jié)線蟲M. incognita、北方根結(jié)線蟲M. hapla、花生根結(jié)線蟲M. arenaria、擬禾本科根結(jié)線蟲M. graminicola、爪哇根結(jié)線蟲M.javanica、水稻根結(jié)線蟲M. oryzae和象耳豆根結(jié)線蟲M. enterolobii等［5-7］。不同種類根結(jié)線蟲的寄主不同，目前已知的寄主超過5 500 種植物，包括蔬菜、水果及糧食等作物［8］。重要的孢囊線蟲有大豆孢囊線蟲H. glycines、禾谷孢囊線蟲H. avenae、菲利普孢囊線蟲H. filipjevi、甜菜孢囊線蟲H. schachtii、玉米孢囊線蟲H. zeae、大麥孢囊線蟲H. hordecalis、麥類孢囊線蟲H. latipons和馬鈴薯孢囊線蟲G. pallida等，多數(shù)具有寄主?；?，只在特定的植物上寄生，受害嚴(yán)重的作物有大豆、小麥、燕麥、馬鈴薯、玉米、豌豆、水稻及甜菜等［9-15］。這兩類線蟲均寄生于植物根系，分別通過在寄生部位形成巨細(xì)胞或合胞體而源源不斷地獲取營養(yǎng)［16］。近年來，隨著我國種植制度改革，保護(hù)地農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和糧食主產(chǎn)區(qū)連作年限延長，導(dǎo)致這兩類線蟲病害的發(fā)生日趨嚴(yán)重，甚至造成農(nóng)作物絕產(chǎn)，已成為制約農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)的重要病原物。在生產(chǎn)上，抗病品種和高效低毒殺線劑均比較缺乏，而生物防治具有綠色、藥效持久及對環(huán)境安全等優(yōu)點(diǎn)［17］，因此，生防菌防治線蟲的研究和開發(fā)備受關(guān)注。

木霉菌Trichodermaspp.是一類重要的生防真菌，廣泛分布在植物根系生態(tài)系統(tǒng)中，維持土壤生態(tài)環(huán)境中微生物的動(dòng)態(tài)平衡，易于人工培養(yǎng)，可以定殖于植物根系和葉片。研究表明，長枝木霉T. longibrachiatum、棘孢木霉T. asperellum、綠木霉T. virens、哈茨木霉T. harzianum和深綠木霉T.atroviride等通過多種生防機(jī)制被用于防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲，已在控制線蟲繁殖和促進(jìn)植物生長方面取得較大進(jìn)展［18-24］。本文圍繞木霉菌防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的研究現(xiàn)狀，從生防機(jī)制、作用方式及應(yīng)用展開論述，系統(tǒng)闡述木霉菌防治線蟲的研究進(jìn)展，分析木霉菌生物防治存在的問題，并對未來發(fā)展前景進(jìn)行展望，以期為PPNs 的有效防治提供依據(jù)。

1 木霉菌對線蟲的作用機(jī)理

木霉菌防治線蟲作用機(jī)理分為直接作用和間接作用。直接作用是指產(chǎn)生溶解酶、次級代謝產(chǎn)物的毒殺作用、重寄生現(xiàn)象及抗生作用，而間接作用是誘導(dǎo)植物抗性、促生作用和協(xié)同拮抗作用，這些生防機(jī)理取決于木霉菌株的自身特性［25］（圖1）。

圖1 木霉菌防治植物寄生線蟲作用機(jī)制示意圖Fig. 1 Schematic diagram of action mechanism of Trichoderma spp. against plant-parasitic nematodes

1.1 直接作用機(jī)制

1.1.1 重寄生作用 木霉菌重寄生是防治線蟲的重要機(jī)制之一，包括識別、接觸、纏繞、穿透及寄生等過程，木霉菌絲穿透線蟲卵殼或幼蟲和成蟲的角質(zhì)層并定殖，吸收線蟲體內(nèi)營養(yǎng)，導(dǎo)致線蟲死亡［26］。

重寄生過程主要受異源三聚體G 蛋白、cAMP和MAPK 基序信號的調(diào)控，分泌細(xì)胞外幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、纖維素酶及蛋白酶等水解酶，其中幾丁質(zhì)酶和蛋白酶的作用尤為重要，可降解孢囊、卵、幼蟲和成蟲體壁［27-28］。李磊等［29］研究表明T. asperellumSFC-3 對根結(jié)線蟲卵寄生率為78.86%。朱先婷等［30］和陳秀菊等［31］經(jīng)顯微觀察，T. longibrachiatum能夠寄生南方根結(jié)線蟲卵和禾谷孢囊線蟲孢囊，寄生率分別為80.45%和83.33%，該菌分泌的胞外幾丁質(zhì)酶活性與卵寄生率呈正相關(guān)，表明幾丁質(zhì)酶是重寄生的關(guān)鍵因素，該酶有利于菌絲穿透線蟲卵殼定殖。Baldoni 等［32］利用誘導(dǎo)劑使T. koningiopsisUFSMQ40 產(chǎn)生含有大量幾丁質(zhì)酶的發(fā)酵液，其對南方根結(jié)線蟲和爪哇根結(jié)線蟲致死率分 別 為90.4% 和63.2%。Szabó［33］對T. harzianumSZMC 1647 的chi18-5和chi18-12基因在木霉菌蟲卵寄生過程中的轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)行系統(tǒng)研究，與對照相比，chi18-5和chi18-12基因在寄生過程中表達(dá)量顯著增加，表明幾丁質(zhì)酶含量增多，可為卵的裂解提供有利條件。

木霉菌重寄生線蟲過程涉及各種降解酶的產(chǎn)生和協(xié)同分泌。通過測定T. harzianum與線蟲卵互作的13 個(gè)肽酶編碼基因表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)編碼酸性絲氨酸蛋白酶pra1、金屬內(nèi)肽酶p7455、絲氨酸蛋白酶p5216、天冬氨酸蛋白酶p6281 和p9438 共表達(dá)，表明這5 個(gè)基因在T. harzianum寄生線蟲卵過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用［34］。因此，誘導(dǎo)木霉菌β-1,3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶和蛋白酶的活性提高，可以增強(qiáng)植物對線蟲的免疫力［35］?？莶輻U菌蛋白酶是絲氨酸蛋白酶家族中的一種酶，可以降解線蟲體壁。Lu 等［36］結(jié)合T. harzianum基因組、蛋白組和線蟲互作發(fā)現(xiàn)，枯草桿菌蛋白酶基因的上游區(qū)域富含不同類型、不同數(shù)量的順式元件，說明該基因可能在對不同脅迫的反應(yīng)中發(fā)揮作用。線蟲侵染5 d 后，31 個(gè)基因轉(zhuǎn)錄增加，10 個(gè)基因轉(zhuǎn)錄減少，其中ThSBT4、ThSBT5、ThSBT12、ThSBT27、ThSBT34、ThSBT35、ThSBT38和ThSBT40表達(dá)量顯著上調(diào)，ThSBT35表達(dá)量達(dá)到最高值，在降解線蟲體壁過程中具有重要作用。此外，由于木霉菌分泌葡萄糖苷酶 NAG1、NAG2 分別作用于胞外和自身細(xì)胞壁，主要功能是降解幾丁質(zhì)，因此在重寄生過程中可以保護(hù)自身細(xì)胞壁不被降解［37］。Chen 等［38］克隆幾丁質(zhì)酶pachi，構(gòu)建高溶解度pachi 融合蛋白，在24 h 內(nèi)可以快速降解線蟲體壁、角質(zhì)層和腸道，為高效防治線蟲提供新突破口。

1.1.2 毒殺作用 木霉菌產(chǎn)生具有毒殺活性的次級代謝產(chǎn)物直接觸殺線蟲，是一種重要的直接生防機(jī)制［39］。Li 等［40］對黃綠木霉T. aureoviride、葦狀木霉T. arundinaceum、臍孢木霉T. brevicompactum、桔綠木霉T. citrinoviride、蓋姆斯木霉T. gamsii、多孢木霉T. polysporum、土星孢木霉T. saturnisporum、螺旋木霉T. spirale、奶油木霉T. cremeum、擬康寧木霉T. pesudokoningii及木素木霉T. lignorum等20 種木霉菌的次級代謝產(chǎn)物和活性進(jìn)行總結(jié)分析，非揮發(fā)性次級代謝產(chǎn)物有390 種，其中wickerol A、harziandione、trichodermin 和cyclonerodiol 等 化 合物具有毒殺線蟲活性。T. virensB3 發(fā)酵液對禾谷孢囊線蟲毒殺活性較強(qiáng)，殺線率高達(dá)86.2%，該發(fā)酵液能夠長時(shí)間保持良好的穩(wěn)定性［41］。T. hamatumHZ-9 和T. virensHZ-L9 濃 度 為108CFU/mL 的 孢 子懸浮液對大豆孢囊線蟲J2 毒性較強(qiáng)，致死率分別為83.3%和84.2%，并且T. hamatumHZ-9 對南方根結(jié)線蟲J2 致死率也達(dá)到58.3%［42］。T. citrinoviride、T.harzianum、T. atroviride和T. koningiopsis發(fā)酵液對南方根結(jié)線蟲J2 有強(qiáng)毒殺作用，致死率均在85%以上［43］。Du 等［44］通過測定T. longibrachiatum次級代謝產(chǎn)物殺線活性結(jié)果表明，Trichomide 環(huán)二肽對南方根結(jié)線蟲有中度殺線活性，環(huán)烯二醇倍半萜的濃度200 μg/mL 處理能高效殺死南方根結(jié)線蟲J2。

1.1.3 抗生作用 木霉菌對線蟲抗生作用是通過分泌拮抗性物質(zhì)來抑制線蟲的生長和繁殖。木霉菌產(chǎn)生多種抗生性次級代謝產(chǎn)物，包括木霉素、膠霉素、綠木霉素、抗菌肽、β-1, 3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶、多肽、聚酮化合物、丁烯酸內(nèi)酯類、倍半萜庚二酸、萜烯類和一些揮發(fā)性物質(zhì)（碳?xì)浠衔铩⒋?、呋喃、醛、烷烴、烯烴、酯、芳香化合物、雜環(huán)化合物和各種萜類）等［45-47］。Contina 等［48］首次報(bào)道GFP 標(biāo)記的T. harzianumThzID1-M3 抑制馬鈴薯孢囊線蟲繁殖效果顯著，孢囊減退率為60%。T. hamatumHZ-9 和T.virensHZ-L9 發(fā)酵液對大豆孢囊線蟲卵孵化抑制率分別為80.6%和79.4%［42］。同種木霉在不同培養(yǎng)基上產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物對線蟲抗生效果不同。T. viride在小麥培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基上產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物對南方根結(jié)線蟲卵孵化的抑制率分別為71.6%和67.3%［49］。Baazeem 等［50］檢 測 和 分 析T. hamatumFB10 次級代謝產(chǎn)物殺線活性成分，共獲得13 種化學(xué)物質(zhì)，其中6-戊基-α-吡喃酮對南方根結(jié)線蟲卵孵化抑制率為78.26%。

綜上所述，木霉菌是分離和提取次級代謝產(chǎn)物的候選菌株，為防治植物病原菌、PPNs 及病原昆蟲等提供一種生態(tài)、綠色和有效的策略。近年來，利用木霉菌寄生作用、毒殺作用和抗生作用防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的相關(guān)研究見表1。

表1 木霉菌防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲進(jìn)展Table 1 Advances in Trichoderma spp. controlling root-knot nematodes and cyst nematodes

1.2 間接作用機(jī)制

1.2.1 誘導(dǎo)抗性 誘導(dǎo)抗性是植物受外界因子刺激產(chǎn)生抗逆性的反應(yīng)。木霉菌定殖植物根系引起生理和代謝的改變，產(chǎn)生多種次級代謝產(chǎn)物作為激發(fā)子。目前，木霉菌誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性的激發(fā)子超過20種，包括抗毒素、多肽、脂肽、纖維素酶、疏水蛋白、無毒基因蛋白、萜類化合物、酚衍生物、糖苷配基和類黃酮等，這些次級代謝物具備誘導(dǎo)植物防御反應(yīng)和促進(jìn)植物生長功能［69-71］。李瑞等［18］篩選到具有殺線活性生防菌T. longibrachiatumTL16，經(jīng)GFP 標(biāo)記后觀測，TL16 可以定殖黃瓜根系，分根法試驗(yàn)表明TL16 孢子懸浮液能誘導(dǎo)番茄對南方根結(jié)線蟲的抗性，與對照相比，根結(jié)減退率為55.88%。同樣，馬玉琴［72］分根法研究表明，T. hamatumT21 能誘導(dǎo)番茄對南方根結(jié)線蟲產(chǎn)生抗性，根結(jié)減退率為73.17%。謝萌萌［73］采用T. viride、T. pesudokoningii和長孢木霉T. longipile的發(fā)酵液進(jìn)行大豆種子包衣，結(jié)果表明，這3 種木霉具有誘導(dǎo)大豆抗大豆孢囊線蟲的抗性，孢囊抑制率分別為34.01%、48.19%和58.02%。劉暢［74］分離T. asperellumCBS 433.97 次級代謝產(chǎn)物得到9 個(gè)化合物，其中苯乙醇、pestalotiopin A、harziandion 及對甲氧基苯乙醇4 種化合物調(diào)控病程相關(guān)蛋白基因PR4、PR1.1、LTP-1、Glu1、Chi1和P5CS上調(diào)表達(dá)，誘導(dǎo)小麥產(chǎn)生系統(tǒng)抗性。

木霉菌與植物互作增加防御相關(guān)酶和物質(zhì)的合成。T. hamatum可以誘導(dǎo)煙草防御反應(yīng)相關(guān)酶：苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase, PAL）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）和過氧化物酶（peroxidase, POD）的活性明顯提高［75］。Yan等［76］用T. harzianum處理番茄后，對南方根結(jié)線蟲的防效為61.88%，進(jìn)一步研究表明番茄中活性氧（reactive oxygen species, ROS）、超氧化物（superoxide,O2-）、過氧化氫（hydrogen peroxide, H2O2）和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量顯著增加，防御相關(guān)基 因PAL、C4H、4CL、CAD、LPO、CCOMT、Tpx1和G6PDH上調(diào)表達(dá)，從而誘導(dǎo)番茄對南方根結(jié)線蟲的防御反應(yīng)。另有研究表明，T. atroviride對番茄的誘導(dǎo)抗性具有遺傳性，F(xiàn)1代植株對爪哇根結(jié)線蟲依然表現(xiàn)出抗性，而T. atroviride促進(jìn)生長素誘導(dǎo)活性氧的積累是番茄對南方根結(jié)線蟲產(chǎn)生抗性的主要途徑［23］。相同木霉菌株對不同植物的誘導(dǎo)抗性存在差異。Pocurull 等［27］研究發(fā)現(xiàn)T. asperellumT34和T. harzianumT22 均能誘導(dǎo)番茄對南方根結(jié)線蟲產(chǎn)生抗性，但對黃瓜無誘導(dǎo)抗性。在番茄中，T34和T22 處理的根結(jié)數(shù)分別減少54%和48%，并且這種誘導(dǎo)抗性防效與Mi-1.2抗性基因具有協(xié)同作用。Peptaibols 是木霉菌次級代謝產(chǎn)物中的一種線性抗菌肽類物質(zhì)，具有多種生防活性。Zhao 等［77］采用來自T. pseudokoningii的抗菌肽物質(zhì)Trichokonins IV 誘導(dǎo)蝴蝶蘭產(chǎn)生抗性，POD、PPO、PAL、SOD 和CAT的活性均明顯增加。疏水蛋白是誘導(dǎo)植物抗性的重要激發(fā)子［78］。T. harzianumTH33 疏水蛋白THhyd4和THhyd6 可使煙草葉片發(fā)生過敏反應(yīng)，并且煙草植株中的活性氧、酚類物質(zhì)和胼胝質(zhì)含量增多，表明這兩種疏水蛋白具備誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生免疫防御反應(yīng)功能［79］。

植物誘導(dǎo)抗性主要包括水楊酸（sacyclic acid,SA）、茉莉酸（jasmonic acid, JA）和乙烯（ethylene,ET）等信號傳遞途徑［80-81］。Mart?nez-Medina 等［81］研究T. harzianumT78 誘導(dǎo)番茄對南方根結(jié)線蟲抗性過程中JA 和SA 防御途徑的作用與時(shí)間，結(jié)果表明T78 首先引發(fā)SA 調(diào)節(jié)的防御反應(yīng)，限制南方根結(jié)線蟲侵染番茄根系，然后增強(qiáng)JA 調(diào)節(jié)的防御反應(yīng)，降低南方根結(jié)線蟲對JA 依賴性免疫的調(diào)節(jié)，影響南方根結(jié)線蟲繁殖力。T. harzianumT908 定殖番茄根系，增加ACO基因的轉(zhuǎn)錄，激活ET 的產(chǎn)生和積累，誘導(dǎo)對南方根結(jié)線蟲的系統(tǒng)獲得性抗性（systemic acquired resistance, SAR）［82］。在木霉與擬南芥、番茄和黃瓜互作中，JA、SA 和ET 含量均有不同程度

的增加，間接提高植物抗性，此過程還與激活幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶活性及植物抗氧化酶系統(tǒng)的抑制有關(guān)［69，83-84］。T. asperellumDQ-1 灌根處理番茄，茉莉酸和乙烯信號通路基因ETR1、LOX1 表達(dá)量顯著上升，增強(qiáng)番茄抗性［85］。黃佩等［79］基于T. harzianumTH33 代謝組和轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果顯示，疏水蛋白THhyd6 具有激發(fā)子功能，并能誘導(dǎo)JA 信號途徑主要基因（AOS、AOC和OPR）和防御反應(yīng)相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，推測12-OPDA（12-oxophytodienoate）是信號傳遞分子，誘導(dǎo)煙草系統(tǒng)抗性。此外，兩種新的α-酮類化合物9,12-KODA 和9,12-KOMA 被鑒定為木霉菌誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性遠(yuǎn)距離傳導(dǎo)信號［86］。

木霉菌部分揮發(fā)性次級代謝產(chǎn)物是誘導(dǎo)植物抗性的重要激發(fā)子。T. harzianum和T. asperellum產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)作為激發(fā)子刺激擬南芥誘導(dǎo)抗性相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子MYB72上調(diào)表達(dá)，引發(fā)JA調(diào)節(jié)的防御反應(yīng)，然而未闡明揮發(fā)物質(zhì)的主要成分［87］。目前，木霉菌揮發(fā)性次級代謝物質(zhì)與植物互作機(jī)制和信號傳導(dǎo)途徑尚缺乏深入研究。近年來，利用木霉菌誘導(dǎo)抗性防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的相關(guān)研究見表2。

表2 木霉菌誘導(dǎo)抗性防治根結(jié)線蟲和孢囊線蟲進(jìn)展Table 2 Progress in Trichoderma spp. induced resistance against root-knot nematodes and cyst nematodes

1.2.2 促生作用 木霉菌定殖于植物根部，其中效應(yīng)蛋白TVHYDII1 和幾丁質(zhì)結(jié)合蛋白（Lys M）編碼基因在定殖中過程中發(fā)揮重要作用［45，91］。木霉菌通過產(chǎn)生具有促生作用的次級代謝產(chǎn)物，改善植物根系微生物生態(tài)平衡、提高營養(yǎng)利用率，促進(jìn)植物生長，從而間接防治病蟲害。目前已報(bào)道木霉菌對番茄、黃瓜、辣椒、大豆、花生、水稻、白菜、棉花、甜瓜、小麥和玉米等多種農(nóng)作物具有促生作用。

木霉菌次級代謝產(chǎn)物是促生作用的重要物質(zhì)來源。Degani 等［92］通過大田試驗(yàn)表明，T. asperellum和T. longibrachiatum對玉米有顯著促生作用，與對照相比，玉米植株干重增加12%，株高增加6%。T. longibrachiatum也能促進(jìn)種子萌發(fā)、小麥和黃瓜幼苗生長，幼苗地上部分和根重量顯著高于對照組［49，93］。扈進(jìn)冬等［94］對T. atroviridHB20111 的揮發(fā)性次級代謝產(chǎn)物分離鑒定，發(fā)現(xiàn)代謝產(chǎn)物主要是烯類、醇類和酮類，均可促進(jìn)小麥幼苗生長。Silva等［95］收集分析阿茲維多木霉T. azevedoi揮發(fā)性次級代謝產(chǎn)物，研究表明，揮發(fā)性有機(jī)化合物有33種，其中含量最高為酮類化合物，并促進(jìn)萵苣生長，增加了葉綠素和類胡蘿卜素的含量。Estrada-Rivera 等［96］對T. atroviride的10 種揮發(fā)性次級代謝進(jìn)行分析，其中6-戊基-2H-吡喃-2-酮（6-pentyl-2H-pyran-2-one，6PP）對擬南芥促生長效果明顯，并驗(yàn)證了組蛋白脫乙酰酶HDA-2 是定殖擬南芥和促進(jìn)植物生長的必要條件。從T. asperellum次級代謝產(chǎn)物中分離得到6 種化合物Pestalotiopin、Arans-2-anhydromevalonic acid、Harziandione、 苯 乙 醇、 麥角甾醇及腺苷，均對苦瓜和小麥有明顯的促生作用［70］。T. harzianum次級代謝產(chǎn)物哈茨酸（harzianic acid, HA）和疏水素（HYTLO1）能促進(jìn)大豆生長，鮮重、干重、側(cè)根數(shù)、葉綠素含量、根系活力及可溶性蛋白質(zhì)均增加，且提高養(yǎng)分吸收率［97-98］。而從T. longibrachiatum中分離的疏水素（HYTLO1）既能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性，也能促進(jìn)植物生長［99］。梁志懷等［100］通過柱層析和LC-MS 方法在T. harzianumT2-16 中獲得40 多種化學(xué)成分，其中最強(qiáng)活性流分鑒定為十八碳二烯酸甲酯，可以提高水稻種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)，提高幅度分別為9.24%和22.42%。Vinale 等［101］首次在T. cremeum發(fā)酵液中分離出酯類化合物Cremenolide，對番茄幼苗有顯著的促生作用。

生長素、脫落酸、乙烯、赤霉素和細(xì)胞分裂素等植物生長激素的合成是木霉菌促生作用的主要機(jī)制。T. asperellum誘導(dǎo)黃瓜產(chǎn)生生長素、赤霉素和脫落酸促進(jìn)生長［102］。Contreras 等［103］在T. atroviride基因組中鑒定了10 個(gè)與生長素生物合成有關(guān)的或在信號傳導(dǎo)中發(fā)揮作用的基因，其中部分基因參與吲哚乙酰胺（indole acetamide, IAM）和吲哚丙酸（indolepro pionic acid, IPA）途徑。T. virens和T.atroviride可以促進(jìn)擬南芥加速生長、側(cè)根和根毛增多，該過程與生長素、脫落酸、L-脯氨酸和抗壞血酸含量增加有關(guān)［104］。T. asperellum處理的番茄幼苗高度、莖粗、可溶性糖含量和對有效氮的吸收率顯著增加，番茄激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因JAR1、MYC2、NPR1、PR1和GH3表達(dá)量明顯上調(diào)［105］。另有研究表明T. asperellum可以使白楊的木聚糖酶基因上調(diào)表達(dá)，促生作用顯著［106］。T. harzianum通過增強(qiáng)琥珀酸脫氫酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性分別調(diào)控三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle, TAC）和戊糖磷酸途徑（hexose monophophate pathway, HMP）促進(jìn)番茄生長［107］。Guo 等［108-109］研究T. virideTv-1511 與擬南芥、薄荷互作發(fā)現(xiàn)，絲裂原活化蛋白激酶（MPK6）和質(zhì)膜H+-ATPase 調(diào)控T. virideTv-1511 定殖擬南芥葉片及促進(jìn)擬南芥生長，而MAPK 和NADPH 氧化酶負(fù)責(zé)調(diào)控定殖薄荷根部和促進(jìn)生長。

木霉菌產(chǎn)生酸性物質(zhì)可溶解土壤中的難溶性微量元素，為植物提供更多的營養(yǎng)。T. asperellum能將土壤中難溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為有效磷，促進(jìn)黃瓜吸收利用［103］。T. koningiopsis在高pH 脅迫下產(chǎn)生溶解不溶性磷酸三鈣的有機(jī)酸，同時(shí)在干旱脅迫下也能產(chǎn)生堿性磷酸酶以增溶磷，提高植物對養(yǎng)分的利用率［110］。李瑞霞等［111］研究發(fā)現(xiàn)T. guizhouens在不同培養(yǎng)基上可以產(chǎn)生螯合劑、植酸酶和Fe3+還原酶，其中產(chǎn)生的螯合劑高達(dá)56%，活化土壤中難溶元素，促進(jìn)植物吸收。通過土壤酶活性的測定，T.harzianum可增強(qiáng)磷酸酶和脲酶活性，同時(shí)也提高N和P 元素的轉(zhuǎn)化率，可有效緩解連作障礙［112］。T.longibrachiatum處理土壤可促進(jìn)玉米生長，土壤蔗糖酶和脲酶分別提高了516.35% 和37.04%，并增加玉米根際土壤的真菌豐富度和多樣性［113］。

眾多試驗(yàn)已驗(yàn)證木霉菌對植物有促進(jìn)生長的效果，但在復(fù)雜的大田生產(chǎn)條件下，木霉菌促進(jìn)植物生長作用機(jī)制尚需更系統(tǒng)的研究。近年來，木霉菌促生作用的相關(guān)研究見表3。

表3 木霉菌促生作用研究進(jìn)展Table 3 Advances in the growth promoting effect of Trichoderma spp.

1.2.3 協(xié)同拮抗作用 協(xié)同拮抗是指2 種及2 種以上生防機(jī)制順序或同時(shí)作用的現(xiàn)象。由于不同菌株自身特性存在差異，生防作用機(jī)制側(cè)重點(diǎn)也不同。通過分析比對T. harzianum、T. afroharzianum和T.guizhouense基因組發(fā)現(xiàn)，存在一系列編碼碳水化合物活性酶基因（CAZYmes），這些基因不僅參與調(diào)控次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)生，也參與寄生、腐生降解、生物防治和拮抗作用，多種機(jī)制共存，具有協(xié)同增效作用［118］。木霉菌不同種類之間、木霉與其他拮抗物質(zhì)間均存在協(xié)同拮抗作用。T. asperellum和有效霉素A 聯(lián)合使用的防治效果顯著提高，且有效霉素A 對木霉菌生防效果沒有影響［119］。劉曉宇等［120］研究T.citrinoviridSnef1910 和噻唑膦復(fù)配施用對南方根結(jié)線蟲防效為68.00%，增產(chǎn)率為76.50%，與空白對照差異顯著。

2 木霉菌對線蟲防治效果的影響因素

近年來，雖然木霉菌防治線蟲的研究取得較大進(jìn)展，但在生產(chǎn)應(yīng)用中的生防效果不甚理想。在大田生產(chǎn)條件下，多種生物因素和非生物因素影響木霉菌對線蟲的防治效果。

2.1 生物因素

生物因素是指與木霉菌相互作用的各種線蟲和有直接或間接影響的植物。木霉菌的生防效果與線蟲種類、線蟲發(fā)育階段、寄主植物品種密不可分。T.hamatumHZ-9 對大豆孢囊線蟲J2 和南方根結(jié)線蟲J2 的致死率存在差異，分別為83.3%和58.3%［42］。段玉璽等［121］測定T. hamatumSenf85 發(fā)酵液對大豆孢囊線蟲和根結(jié)線蟲的毒力作用，發(fā)酵原液處理24 h 對兩種線蟲的校正死亡率分別為93.40%和98.12%。線蟲發(fā)育階段是影響防治效果的關(guān)鍵因素之一。通過研究大豆孢囊線蟲田間侵染動(dòng)態(tài)結(jié)果，大豆孢囊線蟲早期第1 代發(fā)生量最大，是生物防治的最佳時(shí)期，防治效果更好［122］。寄主植物對不同線蟲的抗感性直接影響木霉菌的防治效果。Khan等［123］在3 個(gè)煙草品種（RK-18 P8、RK-26 P3 和RK-12 P3）中研究了T. harzianum對南方根結(jié)線蟲的防治效果，結(jié)果表明3 個(gè)煙草品種由于對南方根結(jié)線蟲抗感性不同，防治效果均有差異，其中品種RK-12 P3 根結(jié)數(shù)最少。此外，植物-線蟲-木霉菌互作會(huì)使植物產(chǎn)生激素、代謝產(chǎn)物、蛋白質(zhì)及多糖等影響線蟲侵染，間接地影響木霉菌的生防效果［124］。

2.2 非生物因素

非生物因素包括環(huán)境條件、土壤質(zhì)地、制劑濃度、施用方式及人為干預(yù)等［125-126］。木霉菌次級代謝產(chǎn)物合成基因是成簇排列，簇內(nèi)基因表達(dá)受外界條件刺激影響，不同條件產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物種類存在差異［127］。經(jīng)T. afroharzianumT22 處理的番茄植株在25℃下表現(xiàn)出更強(qiáng)的誘導(dǎo)抗性［128］。木霉菌制劑濃度直接影響防治效果。T. hamatumHZ-9 和T.virensHZ-L9 對大豆孢囊線蟲的防治效果隨制劑濃度的增加而上升，當(dāng)濃度為109CFU/mL 時(shí)，對孢囊抑制率為87.5%和88.3%，與對照相比，根內(nèi)J2 數(shù)量分別減少81.3%和80.8%［42］。土壤酸堿性、土壤中腐生真菌群落和線蟲基數(shù)等都會(huì)影響真菌對南方根結(jié)線蟲卵和幼蟲的寄生率［129］。陳立杰等［130］研究發(fā)現(xiàn)連作兩年大豆后，大豆孢囊線蟲基數(shù)由93.6 上升到355.5，為生物防治效果提出巨大挑戰(zhàn)。木霉菌制劑與其他生防菌、有機(jī)肥等共同施用均能提高線蟲的防治效果。不同施用方式的生防效果各不相同。馬玉琴等［131］通過測定T. hamatum和不同生防菌劑復(fù)配施用的防治南方根結(jié)線蟲，其中與淡紫擬青霉、短芽孢桿菌、有機(jī)肥共同處理的防效最高，為59.3%。T. citrinovirid孢子粉分別與生物炭和麥麩混用能夠提高對南方根結(jié)線蟲的防治效果，分別為77.40%和58.76%［132］。此外，人為干預(yù)是影響木霉對線蟲防治效果的重要因素。干旱、半干旱地區(qū)大田灌溉會(huì)降低木霉菌劑有效成分含量和縮短藥效期，同時(shí)防治其他病蟲害所使用的化學(xué)藥劑等也影響木霉菌劑的生防效果。

因此，木霉制劑的研究和推廣，需要深入研究不同木霉菌、PPNs 和寄主植物之間的互作機(jī)制，明確靶標(biāo)位點(diǎn)，科學(xué)、高效及綠色的應(yīng)用木霉菌。

3 問題與展望

隨著全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、食物安全及人類健康等問題的日益重視，化學(xué)防治污染環(huán)境、殘留多，生物防治優(yōu)勢更加明顯，已成為全球植保領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

盡管木霉菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，但在生物防治線蟲方面依然存在一些問題。問題主要有：（1）田間防治效果穩(wěn)定性較差，藥效期短，易受外界因素影響；（2）成本高；（3）木霉菌次級代謝活性物質(zhì)的產(chǎn)生與調(diào)控機(jī)制缺乏系統(tǒng)研究。

為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展和木霉菌的高效利用，今后應(yīng)在以下幾個(gè)方面深入研究：（1）廣泛挖掘、篩選防治效果穩(wěn)定且適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)的菌株；（2）利用分子生物學(xué)技術(shù)和基因編輯對木霉菌進(jìn)行遺傳改良，構(gòu)建活性物質(zhì)產(chǎn)量高的菌株，同時(shí)研究最佳劑型，增強(qiáng)木霉菌抵御環(huán)境脅迫的能力，減小外界因子對生防效果的影響；（3）探索木霉菌劑和生物農(nóng)藥復(fù)配使用模式，改變植物根際微生物群落結(jié)構(gòu)，延長藥效期；（4）基于基因組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和生物信息學(xué)聯(lián)合分析，系統(tǒng)研究木霉菌與植物、線蟲的互作機(jī)理；（5）篩選生防活性高的次級代謝產(chǎn)物，明確合成途徑的調(diào)控機(jī)理，促使其工業(yè)化生產(chǎn)，降低成本。