木霉菌生防綜述

1、木霉菌生防綜述木霉菌生防綜述王襯王襯 2111614521116145 化學(xué)農(nóng)藥的使用，在殺死植物病原菌的同時，也殺死了環(huán)境中的有益微生物，導(dǎo)致了植物病原菌的抗藥性的提高，還造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染和農(nóng)藥殘留等問題。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也越來越受到人們的重視，生物防治逐漸成為研究的熱點，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多的拮抗微生物具有生防作用。其中，木霉菌就是一類普遍存在的具有重要經(jīng)濟(jì)意義的生防有益真菌。20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)外對木霉的拮抗作用及其機(jī)制做了許多深入的研究，并且已經(jīng)取得比較好的效果。前言前言1.概述概述1.1木霉菌木霉菌 木霉菌(trichoderma spp.)屬于半知菌

2、亞門、絲孢綱、叢梗孢目、叢梗孢科，是一類重要的生防真菌，根據(jù)bisset系統(tǒng)，木霉可以分為31個種。最常見的木霉種類有哈茨木霉（t.harzianum）、康寧木霉(t. koningii)、綠色木霉(t.viride)、長枝木霉（t.longibrachiatum）等。木霉菌在自然界分布廣泛，是土壤微生物的重要組成部分，富含有機(jī)質(zhì)的土壤、腐爛的木材、植物根際等均是其良好的棲息場所。1.2木霉菌的生防效果 木霉菌對許多植物病害的病原真菌都有很好的防止效果，例如：炭疽菌屬（colletotrichum）、叢赤殼屬（nectria）、小核菌屬（sclerotium）；絲核菌屬（rhizoctonia

3、）、葡萄孢屬（botrytis）等多種真菌。 應(yīng)用最廣泛、效果最好的木霉菌是哈茨木霉（t.harzianum），腐皮鐮刀菌（fusarium solani）引起的花生黑根腐病，用羧甲基纖維素作為標(biāo)記的分生孢子懸浮液涂抹種子，實驗證明哈茨木霉（t. harzianum ）item3636在減少植物發(fā)病嚴(yán)重度的效果比長枝木霉（t. longibrachiatum ）item3635要好1。1.2木霉菌的生防效果在巴西，從可可樹上分離得到一種新的木霉菌（trichoderma martiale sp. nov.），通過轉(zhuǎn)錄延長因子（tef1） 和rna 聚合酶ii 亞基 （rpb2）的測序以及形態(tài)學(xué)

4、，都與綠色木霉相似。但是它在cmd和sna產(chǎn)生的分散的膿包，菌絲的生長速度以及作為一種熱帶的內(nèi)生真菌，與綠色木霉有所不同。t. martiale 對疫霉屬真菌引起的可可樹黑莢果病具有很好的防治效果2。1.2木霉菌的生防效果 從木霉菌的商業(yè)產(chǎn)品trichodex中分離的得到的t-39 菌株，能夠有效防治草莓的炭疽病和灰霉病。在控制的溫室條件下，選擇了三個木霉菌菌株，分別編號t-39、 t-161和t-166，采用不同的時間、劑量來防治炭疽病和灰霉病，使用了可能的所有的組合，包括單，雙或三聯(lián)混合，0.4和0.8的濃度，設(shè)置7或10天的間隔，導(dǎo)致炭疽病嚴(yán)重度的下降。較高濃度（0.8）表現(xiàn)出顯著地優(yōu)越

5、性，無論是使用單一菌株（0.4）還是兩個菌聯(lián)合應(yīng)用（每種0.4）的結(jié)果，都不及0.8的效果好。只有少數(shù)的組合方法，對灰霉病的防治效果顯著。分別是：t -39（0.4）適用于2天的間隔，t -166（0.4），t- 161（0.4%）與t -39（0.4%）聯(lián)合是有效的化學(xué)殺菌劑。生物防治菌株根據(jù)內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)序列分析進(jìn)行鑒定，得到各種木霉菌的種類：t - 39（t. hamatum），t -161（t. atroviride）和t- 166（t. longibrachiatum）31.2木霉菌的生防效果 木霉菌不僅能能對抗和控制廣泛存在的生態(tài)環(huán)境中重要的植物病原真菌，病毒，細(xì)菌，還能有效控制線

6、蟲，尤其是根結(jié)線蟲。根結(jié)線蟲(meloidogyne spp)是強(qiáng)制性寄生在植物根內(nèi)寄生蟲，屬雜食性寄生蟲，具有巨大的經(jīng)濟(jì)的價值。比如 m. javanica 和m. incognita，是全球各作物產(chǎn)量的主要限制因素4。2.木霉菌的生防機(jī)制 2.1競爭作用木霉菌屬于腐生型真菌，環(huán)境適應(yīng)性比較強(qiáng)、生長繁殖速度快、能夠迅速利用營養(yǎng)和占據(jù)生存空間。與其他微生物相比，木霉菌具有更強(qiáng)的吸收和利用土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)的能力，能夠更好地與病原微生物進(jìn)行生存空間和營養(yǎng)競爭，使病原微生物的生存環(huán)境得以惡化，從而抑制其對植物的危害。此外，木霉菌還可以產(chǎn)生醌類化合物，它具有單胺氧化酶和酪氨酸抑制活性，也具有抗菌、抗腫

7、瘤和導(dǎo)瀉的功能；對革蘭氏陽性菌表現(xiàn)出顯著地抑制作用；還作為線粒體氧化磷酸化的解偶聯(lián)劑5。2.2抗生作用 許多木霉能夠產(chǎn)生抗菌物質(zhì)阻止其拮抗微生物的定殖來抑制植物病原菌的生長而發(fā)揮其生防作用。木霉菌能夠分泌大量的胞外降解酶類降解土壤中的纖維素、葡聚糖、幾丁質(zhì)等以得到更多的能量來滿足自身生長的需要。為了抑制植物病原菌的生長，木霉菌產(chǎn)生抗菌物質(zhì)阻止其拮抗微生物的定殖。例如，哈茨木霉（t . harzianum）中的內(nèi)切幾丁質(zhì)酶和水解酶協(xié)同作用抑制灰葡萄孢孢子的萌發(fā)6。 單吡喃酮在哈茨木霉、康寧木霉和綠色木霉中都有發(fā)現(xiàn)，它和真菌作用可以產(chǎn)生椰子香氣，這種代謝物可以用來檢測抗絲核菌和鐮刀菌的能力，可以有

8、效抑制真菌的生長。0.45mg/ml的濃度就可以完全抑制鐮刀菌孢子子的萌發(fā)5。 shih-chi tseng測定了哈茨木霉（t. harzianum）ets 323抵抗立枯絲核菌（rhizoctonia solani）的蛋白質(zhì)組學(xué)方面的生防機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)，接種了立枯絲核菌的培養(yǎng)基細(xì)胞外的蛋白提取物與未接種的相比，表現(xiàn)出很高細(xì)胞壁降解酶的活性，纖維素酶和甘露聚糖酶的活性無關(guān)緊要，活力菌株還顯示：在含有立枯絲核菌的培養(yǎng)基中-1，3-葡聚糖酶， -1，6-葡聚糖酶和木聚糖酶的活性是專一的。對提取的8中蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)兩個是糖苷水解酶，兩個是蛋白酶，兩個是-葡糖苷酶，一個是內(nèi)切殼多糖酶，一個氨基酸

9、氧化酶72.3共生作用在某些情況下，木霉菌的定殖對植物的影響持續(xù)時間很長。主要是由于木霉菌和植物之間建立了像根瘤菌和菌根那樣的比較系統(tǒng)的相互作用關(guān)系，這種相互作用可以比較長時間。最優(yōu)秀的菌株可以伴隨植物的根系度過整個生長季。例如，用哈茨木霉t22菌株處理玉米種子，導(dǎo)致玉米更好地生長并能夠提高作物的產(chǎn)量，葉片更加濃綠，扎根的的深度為普通成熟玉米的2倍，并且能夠更好地利用氮肥。取得這么明顯的效果主要是由于哈茨木霉t22菌株可以與存在于玉米的根圍并且長期與根共生8。2.4重寄生作用重寄生是指木霉菌菌絲與另一種病原微生物（寄主）接觸后，沿著寄主的菌絲生長、纏繞、穿透菌絲后抑制、溶解寄主菌絲，吸收寄主菌

10、絲內(nèi)的營養(yǎng)進(jìn)行生長繁衍，從而導(dǎo)致寄主死亡的現(xiàn)象（圖1-2）。圖1.哈茨木霉纏繞于涂層纖維圖圖2.gfp標(biāo)記的木霉寄生于爪哇線蟲的卵標(biāo)記的木霉寄生于爪哇線蟲的卵 ada viterbo發(fā)現(xiàn)一種新的疏水蛋白的基因tashyd1，這個基因與木霉菌在植物基部的定殖有關(guān)，這種基因在比較新的培養(yǎng)基的菌絲中可以低水平的結(jié)構(gòu)性的表達(dá)，但是在形成孢子的菌絲或是沒有發(fā)芽的孢子中不表達(dá)，碳饑餓處理可以增加其表達(dá)量，但是氮磷饑餓卻使得其表達(dá)量下調(diào)。在試管內(nèi)接種植物病原真菌立枯絲核菌 rhizoctonia solani，其過表達(dá)的突變體的真菌寄生活力沒有影響，與野生型相比，保留著在植物根部定殖的能力，tashyd1敲

11、除的突變體在試管內(nèi)測試其真菌寄生活性也沒有變化，但是改變了它們的濕潤度，嚴(yán)重影響了在植物根部吸附和定殖的能力9。2.5誘導(dǎo)抗性作用 木霉菌能夠產(chǎn)生或釋放多種化合物，誘導(dǎo)局部或系統(tǒng)的反應(yīng)，這些也說明它們?nèi)狈χ参锏闹虏⌒?。這些激發(fā)子包括多肽，蛋白質(zhì)和低分子量化合物。在與寄主植物根系互作過程中，可以激活植物體內(nèi)的防御系統(tǒng)并促使其合成植保素、黃酮、萜類、糖苷類等物質(zhì)以抵御致病菌的侵染，從而提高植物對病害的抗性水平。t. hamatum382誘導(dǎo)番茄對番茄細(xì)菌性斑點病的病原體黃單胞菌（xanthomonas euvesicatoria）產(chǎn)生抵抗反應(yīng)。真菌通過系統(tǒng)性調(diào)節(jié)生理抗病壓力和代謝基因的表達(dá)，來誘

12、導(dǎo)植物生理的系統(tǒng)性變化和對病害的抗性10。djonovic等從木霉中分離了一種小分子蛋白 sm1，能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)或局部的抗性，并且對植物和微生物都沒有毒性作用，與植物接觸 sm1的表達(dá)和分泌水平要明顯高于沒有與植物接觸的菌株11-12 。2.6促進(jìn)植物生長 木霉菌對植物生長的具有明顯的促進(jìn)作用。研究表明，某些木霉菌能通過分泌植物激素類物質(zhì)（如玉米素、赤霉素等）促進(jìn)植物生長或分泌有機(jī)酸（如葡萄糖酸、檸檬酸、延胡索酸等）酸化植物根際土壤，促進(jìn)植物對礦質(zhì)元素的吸收13。rojan p. john研究發(fā)現(xiàn)，哈茨木霉不僅能夠有效抑制侵染大豆中的鐮刀菌和腐霉菌的孢子的萌發(fā)，而且還能促進(jìn)大豆的根莖的生

13、長，提高其產(chǎn)量14。2.7其它木霉菌之所以能夠有各種抗病機(jī)制，主要是由于它能夠生物合成廣泛的次級代謝產(chǎn)物，將各種各樣的自然的和異質(zhì)的化合物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生多種多樣可降解的酶類，比如幾丁質(zhì)酶。木霉菌的生長抑制其他真菌的性能，是由于細(xì)胞壁降解酶和木霉菌產(chǎn)生的其生代謝產(chǎn)物5。除了生物防治的功能以外，木霉菌對植物還有其他的作用，主要包括： 1、增加植物生長和提高產(chǎn)量。 2、增加植物的系統(tǒng)抗病性。 3、增加根的生長和對干旱的忍耐力。 4、增加營養(yǎng)的吸收和對肥料的有效利用 5、提高植物的光和效率。 6、增加種子發(fā)芽的速率和百分率8。3.展望 3.1木霉菌的應(yīng)用前景 盡管目前已有大量研究報道木霉菌對植物真菌病害具有

14、良好的防病效果，但在實際應(yīng)用過程中仍存在許多問題。例如：對土壤微生態(tài)環(huán)境的安全問題、生防菌劑的有效期短、田間防效不穩(wěn)定等。 在木霉菌作為生防均投入使用之時，研究的重點應(yīng)包括以下幾個方面： 1、適用基因操作來增強(qiáng)木霉菌的對植物病害的控制能力，適應(yīng)多變的外界環(huán)境條件，并增強(qiáng)其對殺蟲劑的忍耐力； 2、研究者和行業(yè)的長期實際應(yīng)用之后，才能使發(fā)酵技術(shù)和運(yùn)輸系統(tǒng)在實際中的發(fā)展得到保障； 3、為了更好地去理解微環(huán)境對木霉菌在土壤和植物根圍的生存和增值的影響，這需要計算機(jī)化的模型的發(fā)展； 4、在分子和生物化學(xué)水平上研究木霉菌的生防機(jī)制，使用這些信息來預(yù)測木霉菌的生防能力； 5、研究木霉菌和其他生防因子的相互作

15、用，可以對多種疾病的進(jìn)行綜合治理； 6、拮抗木霉菌株厚垣孢子產(chǎn)生機(jī)制， 用厚垣孢子替代分生孢子， 延長木霉菌活體制劑有效期。 7、考慮木霉菌作為生防制劑的經(jīng)濟(jì)因素，例如：成本和效益的比率，發(fā)展和投資的分配，登記的所需要的時間和投資，來自化學(xué)農(nóng)藥的經(jīng)濟(jì)效益的競爭，毒物學(xué)方面和種植者的可接受性，等等15。參考文獻(xiàn)1maria m. reynoso，et al. biological control by trichoderma species of fusarium solani causing peanut brown root rot under field conditionsj. crop

16、 protection.2007,26：5495552 roge rioe. hanadaa, t. de jorge souzab,et al.trichoderma martiale sp. nov., a new endophyte from sapwood of theobroma cacao with a potential for biological control.mycological researchj. 2008.112 :133513433stanley freeman,dror minz.trichoderma biocontrol of colletotrichum

17、 acutatum and botrytis cinerea and survival in strawberryj. european journal of plant pathology ,2004,110: 361-370. 4edna sharon,ilan chet,et al.trichoderma as a biological control agentm5jose luis,reino eraul f. et al.secondary metabolites from species of the biocontrol agent trichodermaj.phytochem

18、 rev .2008.7:891236 howell,c.r. mechanisms employed by trichoderma species in the biological control of plant diseases : the history and evolution of current concepts j. plant disease,2003,87: 4 -10 .7shih-chi tseng,shu-ying liu.proteomic study of biocontrol mechanisms of trichoderma harzianum ets 3

19、23 in response to rhizoctonia solanij. j. agric. food chem. 2008,56,6914-6922參考文獻(xiàn)8gary e. harman,thomas bjrkman,et al.changing paradigms onthe mode of action and uses of trichoderma spp . for biocontrolj.outlooks on pest management. 2008,(2):1-6.9ada viterbo ,ilan chet.tashyd1,a new hydrophobin gene

20、 from the biocontrol agent,trichoderma asperellum,is involved in plant root colonizationj.molecular plant pathology,2006, 7(4):249-258.10alfano g,lewis ivey ml,cakir c, et al.systemic modulation of gene expression in tomato by trichoderma hamatum 382j. phytopathology,2007, 97:42943711 djonovic，s.w.a.vargas，et al.a proteinaceous elicitor sm1 from the beneficial fungus trichoderma virens is required for resistance in maize. plant physiol.2007,145:875-89.1