文献综述
生物防治是具有重要影响和极具发展潜力的有害生物控制策略与技术,生防微生物防治植物病害的相关研究可追溯至上世纪20年代。根围拮抗芽孢杆菌因其抑菌谱广、对多种植物病害具较好防效,促生效果明显而被广泛深入研究。
我国三十多年来过量施用化肥、农药等化学品使土壤微生物区系受到极大破坏,这种破坏在农田土壤上表现出土壤养分生物转化能力越来越弱,作物产量对化肥供应养分的依赖性越来越强;在经济作物土壤上表现出土传病害越来越严重,土壤微生物区系越来越从细菌型(抑病型)向真菌型(导病型)发展,严重影响了我国农业的可持续发展。连作障碍(Continuous cropping obstacle),是指同一种作物或者近缘作物在同一土壤上长期连续种植,导致产量降低、品质低劣的现象。随着作物种植年限的不断増加,土壤次生盐渍化、酸化、养分失衡、生态环境恶化等诸多问题逐渐出现,特别是土壤微生物区系的严重失衡。其中,有研究表明黄瓜、西瓜、甜瓜、番茄、茄子和辣椒等作物的连作障碍尤其严重。近年来,植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)因其具有显著的促进植物生长或防控土传病害的能力以及环境友好、安全无毒的特点,在农业生产上得到越来越广泛的应用,有效地施用PGPR菌株是减少我国农用化学品投入的重要途径之一[1]。
植物根际是指生物、化学和物理特性受到影响的紧密环绕植物根的区域。这一概念首先于1904年由德国微生物学家Lorenz Hiltner采用,用以描述豆科植物根系与细菌的特殊关系[2]。根际土壤微生物包括细菌、放线菌、真菌、藻类和病毒等,其中细菌的种类和数量最多[3]。其中能够促进植物生长、防治病害、增加作物产量的微生物就被称为促生根际菌。
根据PGPR定殖于根际的位置,可将其划分为2类:一类是胞内PGPR(intracellular PGPR,i PGPR),其特征是通常只局限性地定殖于植物某些特殊组织或细胞内,可形成根瘤,相关的最早报道可追溯到19世纪80年代,Beijerinck从植物根瘤中分离出第一株根际细菌[4];另一类是胞外PGPR( extracellular PGPR,ePGPR),其特征是定殖于根系细胞外,不形成根瘤,但能依靠产生信号物质直接促进植物生长,或者提高植物抗性或加速土壤元素循环等,对其最早的研究主要集中于芽孢杆菌属、假单胞菌属和欧文氏菌属[5]。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是土壤中一类比较重要的有益微生物群体,许多报道证实枯草芽孢杆菌在防治植物的根部、叶部和枝干病害中均有应用。枯草芽孢杆菌在生长代谢过程中能够产生多种抗菌物质,非核糖体合成的脂肤类抗生素是其产生的主要抗菌物质之一,目前发现的脂肤类抗生素主要有表面活性素(surfactin)、丰产素(fengycin)、伊枯草菌素(iturin)等。其中表面活性素surfactin是由一个七肽和一个beta;-羟基脂肪酸形成的环状结构,surfactin没有明显的抗真菌活性,但它与其它脂肤类化合物如iturinA等共同作用时能够使抗真菌作用显著增强[6]。
1.国内外枯草芽孢杆菌研究及应用现状
2009年,全球农药市场的销售额达到430亿美元,比2008年同期增长3.6%,按照此速度增长,2014年全球的农药总销售额将达到410亿美金。其中,生物农药正以15.6%的速度逐年增加,预计2014年将达到33亿。微生物农药作为生物农药的重要组成,在防治大田和温室作物叶面、土传及收获后病害中达到很好的效果,使用范围包括:谷物、蔬菜、花卉、豆类,水果等。目前已经应用的生防细菌主要属于芽孢杆菌属、土壤杆菌属及假单胞属,其中苏云金芽孢杆菌以其髙效的杀虫效果,占整个生防细菌农药销售额的70%左右,枯草芽孢杆菌则占有剩余市场份额的50%以上。截止2009年12月底,在我国活菌制剂生物农药登记共计140种,其中127种为苏云金芽孢杆菌,其余13种全部为枯草芽孢杆菌。由此可见枯草芽孢杆菌在生物农药中的重要地位和良好的发展趋势。
1.1国内研究概况
