一、芽孢杆菌
该菌在自然界中广泛存在,对人畜无毒无害,不污染环境,能产生多种抗菌素和酶,具有广谱抗菌活性和极强的抗逆能力。枯草芽孢杆菌不仅可以在土壤、植物根际体表等外界环境中广泛存在,同时还是植物体内常见的植物内生细菌,尤其是在植物的根部和低茎部位。目前该菌已经在黄瓜、辣椒、水稻、小麦、玉米等农作物上显出很好的病害防治效果。
关于枯草芽孢杆菌防病促生作用机制
近些年国内外学者进行了大量研究,认为其作用方式多样,主要包括营养和空间位点的竟争、分泌抗菌物质、溶菌作用和促进植物生长等几个方面。
营养和空间位点的竞争:是指存在于同一微小生物环境中的两个或两个以上微生物之间争夺这一环境内的空间、营养、氧气等的现象。当枯草芽孢杆菌和病原菌有相同的生态位时,枯草芽孢杆菌能在植物体内迅速定殖和繁殖,可有效降低病原菌及其毒素的积累。
分泌抗菌物质:自1945年 Johnson等报道枯草芽孢菌产生抗菌物质后,近半个多世纪以来,人们从枯草芽孢杆菌的不同菌株中发现了60多种抗生素。枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质大多为低分子抗菌肽,有环状肽或环状脂肽,也有些为线状肽,枯草芽孢菌产生的抗菌物质伊枯草菌素对大多数的致病酵母和霉菌具有强烈的抗菌能力。
溶菌作用:溶菌作用,是拮抗微生物通过吸附在病原真菌的菌丝上,并随着菌丝生长而生长,而后产生溶菌物质消解菌丝体,能使菌丝发生断裂、解体、细胞质消解,有的菌丝原生质凝结;或者是产生次生代谢产物对病原菌孢子的细胞壁产生溶解作用,致使细胞壁穿孔、畸形等现象。枯草芽孢杆菌具有溶菌作用,能够吸附在病原真菌的菌丝上,并随着菌丝生长而生长,而后产生溶菌物质消解菌体。
促进植物生长:近年来,国际上把土壤中能促进植物生长的根际自生细菌通称为植物促生根圈细菌(Plant growthpromot ing rhi zobacer ia)简称为PGPR。由于PGPR是苗木根际的永久性/习居菌0,具有比病原微生物更强的生存适应性,有更强的营养物质争夺、空间物理位点及生物学位点抢占的能力以及氧气竟争的优势,起到“贴身”保护植物,确保植物健康成长的作用。
迄今为止,研究比较深入系统并在生产实践中推广应用较多的主要PGPR类细菌有:放射土壤杆菌(Agrrbacter/umrad/bacter)、假单胞杆菌(Pseudomonas spp.)和芽孢杆菌,其中以B. subt is类PGPR因能产生内生芽孢和多种抗菌物质而具有的的抗逆性最强、功能最多、适应性最广、效果最稳定等特点。福建农林大学植保学院从辣椒叶片筛选到的内生枯草芽孢杆菌BS-2能在多种植物体内定殖,对多种植物炭疽病具有良好防治效果,并能促进多种植物生长。
1.芽孢杆菌具有竟争优势
枯草芽孢杆菌施入土壤后,和其它微生物争夺氧气和营养物质,具有竞争排它性,它在作物根部形成了优势生物种群。通过这种方式,枯草芽孢杆菌就有效的防止了其它病菌的侵入,获取周围菌的营养,病原菌的生长受到抑制,枯草芽孢杆菌像疫苗一样起到了防病抗病的作用。
2.芽孢杆菌的生物拮抗作用
枯草芽孢杆菌生长过程中能代谢分泌细菌素(枯草菌素、多粘菌素、制霉菌等)、脂肽类化合物、有机酸类物质等,这些代谢产物可有效抑制病原菌的生长或溶解病原菌,以致杀死病菌,高抗重茬。
枯草芽孢杆菌分泌的酶类有几丁质酶抗菌蛋白对多种植物病原菌具有强烈抑制作用。
枯草芽孢杆菌代谢分泌的脂肽类化合物可用于防治小麦白粉病、稻瘟病、赤霉病、纹枯病、炭疽病、黄瓜霜霉病、番茄青枯病、灰霉病等植物病害。
3.芽孢杆菌的杀菌溶菌作用
枯草芽孢杆菌可在病原菌的菌丝上伴随生长,分解消耗消耗病原菌,使病菌菌丝发生断裂、解体细胞消解,这样病原菌就不能进一步侵染植株了。
4.芽孢杆菌可大幅促进植物生长
在枯草芽孢杆菌防病抗病的同时,它还可诱导作物产生哚乙酸等物质,提高作物生长刺激素的水平,从而促进作物生长繁殖。
5.芽孢杆菌可诱导植物产生抗性
枯草芽孢杆菌能通过诱发植物自身抗病机制增强植物的抗病性能,具有诱导植物抗病性作用。一枯草芽孢杆菌激活植物的天然防御机制,使植物免受病原物危害减轻危害,这是一枯草芽孢杆菌作为生防菌发挥生防作用的一个重要方面。
二、磷细菌、钾细菌
磷细菌是一种巨大的芽孢杆菌,钾细菌是一种胶质芽孢杆菌,解钾菌与解磷细菌混合施入土壤后,在繁殖生长过程中产生有机酸和碳酸,加速了土壤中的磷灰石、钾长石等矿物质的分解,提高土壤可溶性磷钾的含量。


微生物中的磷、钾菌通过吸收空气和土壤中的水分及生存繁殖活动,解磷菌和解钾菌把土壤中固结的磷和钾释放出来,变成可溶性的能被植物直接吸收的磷肥和钾素营养,提高化肥利用率。同时,细菌繁衍产生的生长刺激素和抗生素还能激发植物生长和抗病能力,对植物种子发芽、生根、生长发育有刺激作用,表现出发芽快、生根多、生长健壮,开花成熟提前,增产增质。活体菌生活过程中产生胞外多糖和土壤有机胶体对土粒作用,形成团粒结构,有加速有机质分解、活化作用,起到培肥地力、改良土壤的作用。
三、木霉
1.木霉菌的生防作用机制
竞争作用:木霉菌属于腐生型真菌,适应性强、生长繁殖快,能够迅速利用营养和占据空间。研究表明,无论采用土壤处理还是种子处理,木霉都能够很容易地沿着被处理植物的根系生长。木霉还能分泌大量的胞外降解酶类降解土壤中的纤维素、葡聚糖、几丁质等以得到更多的能量来满足自身生长的需要。

harz danum CEC,I2413在营养十分贫瘠的土壤中可以依靠胞外水解酶生存。在离子饥饿状态下,木霉能分泌高效率的铁载体来螯和环境中的离子,竞争土壤中有限的营养成分从而抑制病原微生物的生长。sivan等对哈茨木霉的竞争作用进行了详细研究,通过添加葡萄糖和天门冬酰胺等试验,证明木霉菌的竞争在镰刀菌的防治中有重要作用。与其他生物相比,木霉具有更强的吸收和利用土壤营养的能力。木霉强的竟争力还表现在其能够克服土壤环境中的化学农药、其他生物的有毒代谢产物等有毒化合物的抑制作用,木霉的这种抵抗能力可能与其ABC转座体的存在有关。较强的环境适应能力和营养的利用能力,使木霉具有很强的生境竞争能力而在抑制病原真菌过程中发挥着重要作用。
重寄生作用:木霉的重寄生作用包含了对病原菌的侵染、识别、接触、缠绕、穿透和寄生等一系列过程。研究表明,寄主真菌细胞表面的特定外源凝集素在识别中起一定作用,并决定木霉菌与寄主真菌之间的专化关系。Elad等研究表明,木霉菌和寄主真菌相互识别后,木霉菌丝沿寄主菌丝平行生长和螺旋状缠绕生长,并产生附着胞状分枝吸附在寄主菌丝上,通过分泌胞外酶溶解细胞壁,穿透寄主菌丝,吸取营养。木霉在重寄生过程中产生多种细胞壁降解酶,这些细胞壁降解酶包括几丁质酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和蛋白酶等。其中以几丁质酶、葡聚糖酶和蛋白酶的作用为主,也研究得最为深入。
抗生作用:抗生作用也是木霉发挥其生物防治作用的重要机制。许多木霉能够产生抗菌物质阻止其拮抗微生物的定殖来抑制植物病原菌的生长而发挥其生防作用。抗生素的产生往往和其生防能力相关,抗生素的效果和整个生防因子的作用相似。抗生素和水解酶的联合使用比单独使用抗生素具有更强的拮抗作用。如 harzianum的内切几丁质酶和和水解酶协同作用抑制灰葡萄孢孢子的萌发。研究发现,抗生作用和水解酶的协同作用的发生,首先表现为胞外水解酶对病原真菌细胞壁的降解,当酶在抗生素之后加入其协同作用就很低。虽然抗生素在木霉的生物防治中同样发挥着重要作用,但是对木得产生的抗生素性质的深入研究和其在植物病害防治中的功能的研究要远远落后于对细菌抗生素的研究。
诱导植物抗性、激发植物防御机制:木霉菌株能和植物建立共生关系,通过和菌根真菌相似的机制在植物根系定殖并且产生刺激植物生长和诱导植物防御反应的化合物。最近几年木霉诱导植物产生抗性和激发防御机制的研究有了很大的进展。木霉菌株穿透植物的表皮在植物根系定殖,随后产生和释放诱发植物局部和系统防御反应的化合物。而植物合成和积聚植物抗毒素、类黄酮、萜类化合物、酚的衍生物、糖苷配基和其他抗菌化合物来抵御真菌的入侵。因此木霉不仅自身产生抗菌物质抑制病原真菌的生长,而且诱导植物产生自身的抗菌物质抵抗病原菌的入侵。木霉通常比大多数真菌对这些抗菌物质具有更强的抗性。黄艳青等的研究发现现,木霉菌能明显诱导甜瓜对枯萎病菌的抗性反应,对甜瓜枯萎病有很好的防治效果。目前一般认为,诱导抗性的诱导子包括具有酶学活性和其他生物功能的蛋白质,Avr蛋白和木篝产生的酶特异性酶解产生的寡糖和低分子量复合物。Ojonovlc等最近从木霉中分离了一种小分子蛋白Sml,能够诱导植物产生系统或局部的抗性,并且对植物和微生物都没有毒性作用,与植物接触SM1的表达和分泌水平要明显高于没有与植物接触的菌株。
2.绿僵菌的生防作用机制
绿僵菌,是一种广谱的昆虫病原菌,防治害虫的效果很明显。绿僵菌具有一定的专一性,对人畜无害,同时还具有不污染环境、无残留、害虫不会产生抗药性等优点。

作用机理:能够寄生于多种害虫,通过体表入侵作用进入害虫体内,在害虫体内不断增繁殖通过消耗营养、机械穿透、产生毒素,并不断在害虫种群中传播,使害虫致死。
绿僵菌复合剂用虫生真菌消灭白蚁、蝗虫等害虫。绿僵菌能适用于室内外,在防治核树白蚁方面具有用量少、成本低,保证苗木成活率95%以上的特点。目前绿僵菌灭白蚁、蝗虫的方法已经作为国家重点推广应用项目,可广泛应用于农田、林木、桥梁等多个领域的防治工作。每株桉树增加2分钱的成本,就能使95%以上的校树逃脱白蚁的摧残。
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