欒春晶 李修平

(佳木斯大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

水稻紋枯病主要是由于立枯絲核桿菌(Rhizoctonia solani kuhn)的侵染而致。1934年，我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)該病，并于1975年列為重點(diǎn)防治目標(biāo)。在水稻的全生育期間均可致病，以抽穗期和分蘗期為主，使水稻不能進(jìn)行抽穗，導(dǎo)致粒重下降，嚴(yán)重影響了水稻的品質(zhì)和產(chǎn)量。

當(dāng)前，防治水稻紋枯病的方法有農(nóng)業(yè)、生物和化學(xué)防治。化學(xué)防治主要依靠井岡霉素和噻呋酰胺，雖然防治簡(jiǎn)單，效果快，但長(zhǎng)期大量施用一種藥物，隨著劑量的增加，治理效果也會(huì)越來(lái)越差，對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越嚴(yán)重，使防治工作變得更加困難。因此，當(dāng)前亟需新的方式來(lái)進(jìn)行水稻紋枯病的防治。生物防治是當(dāng)前較為先進(jìn)、有效的一種防治措施，有著廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，研究人員對(duì)生防菌株進(jìn)行了分離和篩選并應(yīng)用于水稻紋枯病的防治過(guò)程，已有初步的研究結(jié)果。

1 水稻紋枯病概述

1.1 水稻紋枯病的發(fā)病規(guī)律

水稻紋枯病的發(fā)病部位以表層為主，主要在葉鞘和穗部。適宜的溫度和濕度條件下，菌核生成菌絲，從葉鞘的間隙進(jìn)入葉鞘，再擴(kuò)散到附近的葉片，形成大片病斑，造成病葉枯萎。水稻葉紋枯病的發(fā)病狀況以點(diǎn)狀存在，病斑表現(xiàn)為云紋狀。在高溫高濕的情況下，水稻在水面附近也會(huì)生長(zhǎng)出白色的網(wǎng)狀菌絲，穗部的菌絲會(huì)大量蔓延，導(dǎo)致稻穗上的果實(shí)被抽空，產(chǎn)生稗株空穗的現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致大面積減產(chǎn)。

1.2 水稻紋枯病的傳播途徑

水稻紋枯病的發(fā)生與發(fā)展都有一定的規(guī)律性，病菌為孢子形式存在，留在病稻草、雜草、土壤中與其它宿主共同越冬。隨著春季的來(lái)臨，溫度升高，土壤中的紋枯病菌擴(kuò)散。當(dāng)水稻插秧后，菌核附著在水稻葉片表面，在適宜條件下，菌絲進(jìn)入葉鞘，對(duì)周圍的植物產(chǎn)生危害。

1.3 水稻紋枯病對(duì)生產(chǎn)的危害

水稻紋枯病是一種常見(jiàn)病害，主要損害水稻的葉鞘，其次是葉片，嚴(yán)重時(shí)可侵入莖干甚至整個(gè)穗部，發(fā)病迅速，爆發(fā)時(shí)間短，導(dǎo)致植株倒伏或全株死亡，是影響水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。

當(dāng)前，水稻紋枯病在世界各國(guó)水稻種植中均存在，其中以東南亞受災(zāi)最為嚴(yán)重。20世紀(jì)70年代以來(lái)，全國(guó)的水稻紋枯病發(fā)病呈上升態(tài)勢(shì)，華南、華中和華東等區(qū)域的紋枯病發(fā)生率明顯上升。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，發(fā)病地塊一般出現(xiàn)5%～10%的產(chǎn)量下降。目前全國(guó)每年種植200萬(wàn)hm2的水稻，但發(fā)病面積達(dá)到90.67萬(wàn)hm2，直接導(dǎo)致了137萬(wàn)t以上的財(cái)產(chǎn)損失[1]。

2 水稻紋枯病的生物防治策略

2.1 水稻紋枯病的生物防治概述

長(zhǎng)期以來(lái)，采用化學(xué)防治一直是我國(guó)防治諸多土傳病害的重要手段，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其治理效果逐漸減弱。因此，生物防治越來(lái)越受到人們的關(guān)注。生物防治技術(shù)是通過(guò)對(duì)農(nóng)作物的有利微生物和微生物進(jìn)行疾病的調(diào)控。

木霉、毛殼菌、酵母菌、淡紫擬青霉、厚壁孢子輪枝菌及菌根真菌是常用的生物防治菌[2]。主要的生防細(xì)菌有芽孢桿菌、假單胞桿菌、巴氏桿菌等，除防治外還具有提高植物的生長(zhǎng)發(fā)育作用。植物促生菌(PGPR)是一種具有潛在防治和推廣價(jià)值的生物活性物質(zhì)，其既能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，又可以提高作物的產(chǎn)量。

盡管我國(guó)對(duì)植物病害的生物防治進(jìn)行了大量的研究，但仍然存在很多問(wèn)題。近年來(lái)，該技術(shù)的發(fā)展步伐加快，特別是在育種技術(shù)、菌株基因改造、生防農(nóng)藥作用機(jī)制和代謝調(diào)控機(jī)制等領(lǐng)域。

生物防治水稻紋枯病相對(duì)化學(xué)防治更為先進(jìn)、環(huán)保、高效，也是我國(guó)現(xiàn)階段用于水稻紋枯病防控的重要手段。根據(jù)水稻紋枯病的發(fā)病規(guī)律、傳播途徑等特點(diǎn)，許多學(xué)者提出細(xì)菌、真菌、放線菌等拮抗微生物、基因工程技術(shù)、稻鴨共養(yǎng)等生物防治策略，從而減少病原菌對(duì)水稻侵害，提高水稻產(chǎn)量。

拮抗微生物的抗菌作用是由微生物的揮發(fā)性物質(zhì)、細(xì)胞裂解酶、類代謝產(chǎn)物等物質(zhì)來(lái)控制和阻斷病原體的活動(dòng)。通?？煞殖?種：抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)，對(duì)真菌和放線菌的抑制。其中芽孢桿菌(Bacillus)和假單胞菌(Pseudomonas)因具有較強(qiáng)的抗病性和穩(wěn)定的抗菌性，在土傳病害防治中起到了重要作用[3]。另外，在近些年來(lái)內(nèi)生真菌和寄生真菌的生防機(jī)理研究也不斷涌現(xiàn)，它們作為真菌防治的代表也具有很大的潛力。在水稻紋枯病的生物防治策略中，放線菌作為土壤中分布廣泛的微生物，其防治效果不穩(wěn)定、難以篩選等特性使其研究工作開(kāi)展起來(lái)并不順利。

2.2 水稻紋枯病的細(xì)菌防治

2.2.1 芽孢桿菌

芽孢桿菌是一種革蘭氏陽(yáng)性菌，桿狀或球狀，可形成內(nèi)生孢子，富含肽聚糖，對(duì)外界有害因素有抵抗力，對(duì)紋枯病有較好的抑制效果。芽孢桿菌導(dǎo)致的抗細(xì)菌和抗病的機(jī)制是競(jìng)爭(zhēng)、拮抗和誘發(fā)植株的抗藥性。

陳志誼等[4]從紋枯病油菜田土壤中分離得到了B-916菌株(枯草芽孢桿菌)，該菌株的發(fā)酵液對(duì)紋枯病具有很好的抑制作用，其對(duì)紋枯病的抗性最高時(shí)可達(dá)到81.9%。黃藝爍等[5]試驗(yàn)結(jié)果表明，ZF197對(duì)白菜的離體葉枯絲核菌和盆栽的抗性分別達(dá)到82.35%和78.57%。陳雪麗等[6]利用硫酸銨分級(jí)沉淀法、SephadexG-50柱層析法、SDS-PAGE技術(shù)對(duì)多粘真菌BRF-1進(jìn)行了分析，得到了一種能夠拮抗大豆立枯絲核桿菌的抗菌素。平板抑菌活性實(shí)驗(yàn)表明，該菌株代謝產(chǎn)物對(duì)大豆立枯絲核菌能強(qiáng)效抑制，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ纳兰?xì)菌。

2.2.2 假單胞菌

假單胞菌是一種廣泛存在于土壤中的細(xì)菌，有提高吸水性和抗旱、耐鹽堿、重金屬中毒、藥物等的能力。以往的研究主要集中于對(duì)水稻紋枯病的芽孢桿菌家族的拮抗性，雖然有許多關(guān)于假單胞菌對(duì)小麥病害具有抗性的報(bào)道，但合理利用假單胞菌家族來(lái)防治水稻紋枯病是研究人員面臨的重要問(wèn)題。

任小平等[7]在3種不同的栽培方式中，選擇了13個(gè)具有較強(qiáng)抗性的菌株鑒定出了G亞型沙門(mén)氏菌、銅綠假單胞菌和假單胞菌3個(gè)具有顯著抗水稻紋枯病的菌種。聶亞鋒等[8]從連云港海泥及海水中分離出643個(gè)細(xì)菌，經(jīng)初步篩選、鑒定，獲得一株假單胞菌菌株(PYsw-1)，該菌株具有較好的抗紋枯病作用，防治效果在53.9%～63.2%。MSurendran等[9]從Kuttanad地區(qū)不同地點(diǎn)種植的水稻根莖層中分離出3個(gè)熒光假單胞菌，并對(duì)有效菌株P(guān)F43、PF46、PF47和PF43+PF46+PF47的組合菌株進(jìn)行了水稻紋枯病的測(cè)試，數(shù)據(jù)顯示PF43+46+47的組合菌株對(duì)紋枯病效果最佳。

2.3 水稻紋枯病的真菌防治

2.3.1 木霉菌屬

木霉菌屬是一類重要的應(yīng)用于生物防治的真菌，對(duì)植物病原菌具有競(jìng)爭(zhēng)、重寄生、溶菌和產(chǎn)生抗菌素等多種拮抗作用，其中的2個(gè)或3個(gè)機(jī)理可以進(jìn)行協(xié)同作用，共同提高對(duì)抗病原菌的拮抗作用。

國(guó)內(nèi)對(duì)于木霉菌株的研究較少，其中較為重要的一種菌株為T(mén)Y009綠木霉菌株。TY009是一種對(duì)抗紋枯病和寄生菌核的有效真菌，并能產(chǎn)生具有高度生物活性的代謝性樹(shù)膠霉菌毒素[10]。膠霉毒素是一種具有廣譜抗菌活性的化合物，能明顯地阻止菌絲體的萌發(fā)、孢子萌發(fā)、次生孢子形成、附著胞形成等。金輝等[11]采用稀釋涂布平板法從不同植物根際土樣中分離純化出20株木霉菌菌株，通過(guò)室內(nèi)平板對(duì)峙培養(yǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D1菌株及其發(fā)酵濃縮液對(duì)水稻紋枯病菌的抑制作用較強(qiáng)，抑菌率達(dá)分別達(dá)到了80.82%和69.55%。

2.3.2 內(nèi)生真菌

內(nèi)生真菌是寄生在宿主體內(nèi)的真菌，能夠促進(jìn)宿主的生根和增殖，因而在土壤病害控制中得到了廣泛的運(yùn)用。Ma L等[12]從三七根、莖、葉、柄、種子中提取得到了1000株內(nèi)生真菌，其中104株對(duì)三七根腐病的至少1種組合致病系統(tǒng)——尖孢鐮刀菌、清枯病菌和北方根結(jié)線蟲(chóng)具有抗性。Riyaz-UL-Hasan等[13]對(duì)野生小葉豌豆中分離得到的內(nèi)生真菌進(jìn)行初步分析，發(fā)現(xiàn)這些植物中含有丙酮、2-戊酮、2，4-二甲-3-己酮和1-丁醇來(lái)控制立枯絲核菌和核盤(pán)菌。李德全等[14]采用試驗(yàn)方法，對(duì)水稻進(jìn)行紋枯病菌的接種，再用生防藥劑Bs-916和其變異菌株對(duì)實(shí)驗(yàn)組以及對(duì)照組水稻中POD(過(guò)氧化物酶)、PPO(多酚氧化酶)、SOD(超氧化物歧化酶)活力的變化進(jìn)行了研究。其突變菌株對(duì)水稻POD、PPO、SOD活性的影響最大，且三者與植株的抗病能力有一定的關(guān)系。

2.3.3 寄生真菌

寄生真菌是一種寄生于其他生物體表面或內(nèi)部的生物體，普遍分布于土壤中的寄生真菌，其代謝過(guò)程中所釋放的有機(jī)物對(duì)防治植物的疾病起著至關(guān)重要的作用。Laleh N等[15]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，黃藍(lán)狀菌能對(duì)大麗輪芽孢桿菌引起的土豆和棉花的枯萎病菌起到很好的抑制作用。Zhu H等[16]從308個(gè)輪枝菌中篩選出2個(gè)菌種，該菌株對(duì)由大麗輪枝孢所引起的棉花黃萎病有較好的控制作用。寄生真菌對(duì)于植物患病有減弱的效果，但寄生真菌對(duì)于水稻紋枯病的相關(guān)研究較少，需待進(jìn)一步研究開(kāi)展。

2.4 水稻紋枯病的放線菌防治

放線菌是廣泛分布于土壤中的優(yōu)勢(shì)微生物，是大多數(shù)抗生素的主要來(lái)源，在植物病害防治中發(fā)揮著重要作用。陳丹等[17]在國(guó)內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)了一種極暗黃鏈霉菌CZB40，10倍稀釋后對(duì)抑制紋枯病的發(fā)生有顯著的抑制作用。俞寅達(dá)等[18]分別從不同土壤、植物和立枯絲核菌絲中分離出了325個(gè)細(xì)菌和86個(gè)放線菌，利用雙培養(yǎng)法和發(fā)酵過(guò)濾法，篩選出對(duì)水稻紋枯病具有很好抑菌作用的放線菌菌株與細(xì)菌，2種方法均能抑制紋枯病病菌的菌絲生長(zhǎng)，抑制率為75.56%與84.07%。彭衛(wèi)福等[19]研究得到的C2鏈霉菌對(duì)稻瘟病菌、水稻紋枯病、西瓜枯萎病菌均有明顯的抑制作用。

3 水稻紋枯病的基因工程技術(shù)防治措施

拮抗菌除了在田間直接防治之外，還可以在水稻的抗性育種中使用。主要運(yùn)用拮抗菌的相關(guān)抑制劑對(duì)水稻進(jìn)行基因改造，以得到抗性較強(qiáng)的抗原。

鄭愛(ài)萍[20]通過(guò)對(duì)B34的抑菌作用進(jìn)行分析，確定了B34的結(jié)構(gòu)和N端氨基酸的序列，并建立了B34的cDNA文庫(kù)，且進(jìn)行了基因的克隆。Sriram S等[21]報(bào)道水稻紋枯病菌產(chǎn)生的一種碳水化合物，其成分是α-葡萄糖和甘露糖。木霉菌TvMNT分離物能夠分泌2種抑制毒素活性的胞外蛋白，將該蛋白質(zhì)的基因編碼在水稻中克隆，會(huì)產(chǎn)生毒素減弱的細(xì)胞外蛋白質(zhì)，從而增加水稻對(duì)紋枯病的抵抗力。Krishnan K等[22]利用ADT38、IR50、ASD16和Basmatil對(duì)其進(jìn)行了基因的改造，創(chuàng)造了一種表達(dá)水稻水分含量的沙馬汀樣蛋白，其具有遺傳穩(wěn)定性。Molla K A等[23]發(fā)現(xiàn)使用綠色組織特異性方法過(guò)表達(dá)草酸氧化酶基因，通過(guò)草酸分解代謝從而抑制水稻紋枯病。Jia Y等[24]通過(guò)對(duì)抗病基因的尋找，得到了抵抗水稻紋枯病的抗性基因，該研究為今后水稻紋枯病的遺傳控制提供了依據(jù)。

4 展望

盡管生物防治在水稻紋枯病的應(yīng)用上已有一些成就，但尚有一些問(wèn)題待解決。如，如何利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力提高微生物的篩選效率，怎樣克服防控效果的不穩(wěn)定，如何尋找協(xié)同作用的拮抗菌提高防治效果和穩(wěn)定性等，針對(duì)不同的問(wèn)題，制訂出相應(yīng)的解決辦法，是今后生物防治水稻紋枯病研究的重要內(nèi)容。隨著生物防治技術(shù)的發(fā)展，相信在未來(lái)將成為水稻病蟲(chóng)害防治的重要手段。