大白菜根肿病生物防治研究进展

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　　摘要：就大白菜根肿病（plasmodiophoa brassicae Woron）病原分类地位、危害现状、生物防治及其抑菌机理进行了综述。国内外研究机构对大白菜根肿病生物农药真菌、放线菌、芽孢杆菌等方面均有研究，已见报道多株链霉菌对根肿病有较好的防病效果，有待进一步研究开发。芸薹根肿菌以休眠孢子萌发作为其侵入十字花科蔬菜寄主病害循环的第一步，进入寄主组织后则以游动孢子为主要为害形态，存在无性短循环阶段，病害循环复杂。抑制休眠孢子萌发可以作为防治根肿病的主要手段之一;以休眠孢子为切入点开展根肿病研究已成为研究热点。
　　关键词：大白菜根肿病（plasmodiophoa brassicae Woron）;生物农药;链霉菌;休眠孢子;研究进展
　　中图分类号：S436.341         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）05-0005-04
　　Abstract： The taxonomic status， damage status， biological control and anti-bacteria mechanism of Chinese cabbage clubroot disease were reviewed. Some strains from fungi， actinomycetes and Bacillus as biological pesticide against Chinese cabbage clubroot disease were studied by the researchers in the world. It had been reported that many Streptomyces had preventive control effects on clubroot disease， which needed further research and development. The first step of the disease cycle in the cruciferous vegetable host was the germination of dormant spores of Brassica brassicae. When it entered the host tissues， the zoospores would be the main damage form， and there was also a short asexual cycle stage， so the disease cycle was complex. Inhibiting dormant spore germination could be one of the main method to control club-root disease. Taking dormant spores as a targeting point to control Chinese cabbage clubroot disease had become a hot spot of interests from experts in various countries.
　　Key words： Chinese cabbage clubroot disease; biological pesticides; streptomyces; dormant spores; research progress
　　十字花科根腫病是一种世界性土传病害，其致病菌目前尚无法人工培养，其分类地位尚存在争议（有学者将其归于鞭毛菌，也有学者将其归于粘菌），目前国际上普遍将其归于原生动物，其休眠孢子在土壤中能存活10年以上[1-3]。近年，根肿病在湖北、云南、四川、贵州、浙江、福建等省高山十字花科蔬菜种植区发生严重，已成为制约中国高山大白菜、甘蓝、萝卜反季节生产的主要因素之一，其中尤以大白菜受害最重，严重地块甚至绝收，每公顷损失45 000元以上[4-7]。
　　防治根肿病的有效方法主要包括撒石灰调节土壤pH、轮作、种植抗病品种等，但由于存在土壤板结、经济效益差、不耐储运等缺点，上述措施均未大面积推广。目前尚没有特效药能够防治大白菜根肿病，对于重症地块，常规杀菌剂如多菌灵、福美双、代森锰锌等防效不明显，市场上表现最好的是日本石原株式会社的50%氟啶胺SC与10%氰霜唑SC组合，防效能达到85%，但由于抑制种子萌发及使用成本高昂（每公顷近6 000元）等原因，也尚未得到大面积推广应用[8-10]。
　　1  大白菜根肿病生物农药研究现状
　　国内外关于大白菜根肿病生物农药真菌、放线菌、芽孢杆菌等方面均有较多的研究报道，并且取得了研究进展。
　　日本研究者将大白菜播种在从麦田、油菜田、白菜地及草地采回的土壤中，60 d后，从大白菜根中分离得到大量内生真菌，通过盆栽试验筛选获得2株内生真菌Heteroconium chaetospira H4007、M4006，病指分别为23、15，显著高于其他属种处理及空白对照，通过种子处理显示有促生作用[11，12]。Arie等[1]利用Phoma glomerata JCM 9972有效控制根肿病的发生。Cheah等[13]通过温室和田间试验得到可抑制根肿病菌的3个木霉菌株（TC32、TC45和TC63）和1个链霉菌菌株（S99）。韩国研究人员从大白菜根部分离获得81株内生放线菌，通过大白菜根肿病盆栽试验，获得3株具有开发潜力的内生放线菌，其中2株Microbispora rosea subsp. rosea防效分别为58%和33%，1株Streptomyces olivochromogenes防效达42%[14]。四川农业大学研究人员从四川根际土中分离出1株灰红链霉菌Streptomyces griseoruber，其对大白菜根肿病盆栽试验防效达到73.69%[15，16]。何月秋等[17]从大白菜根际土壤中分离到1株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）XF-1，其对根肿病的室内防效达85%，田间防效达68.6%～84.8%。长江大学将枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis与固氮类芽孢杆菌Paenibacillus azotofixans用于根肿病综合防治，防效达到85%[18]。湖北省生物农药工程研究中心（现国家生物农药工程技术研究中心）通过大量盆栽及田间试验筛选出1株放线菌WS24926，其防效达到95%[19]。 　　其中，日本学者Arie等[1]对生防菌P.glomerata
　　JCM 9972防病机理进行了较为深入的研究。从感病植株存在根部生长素水平偏高50～100倍的现象出发，采用大白菜盆栽法，以活性跟踪为导向，树脂吸附、柱层析、分离纯化大白菜根肿病生防菌球状茎点霉（P.glomerata）活性化合物，通过测定其对感病植株生长素吲哚-3-乙酸indole-3-acetic acid（IAA）分泌水平的影响，揭示了球状茎点霉（P.glomerata）防治十字花科根肿病的抑菌机理：球状茎点霉通过次生代谢产物顶环氧菌素（epoxydon）抑制感病大白菜生长素IAA分泌水平从而防治十字花科根肿病。
　　另外，伴随芸薹根肿菌高纯度休眠孢子获取技术[12，20]以及休眠孢子染色技术[20-25]的不断发展完善，芸薹根肿菌防治技术及生物农药筛选研究技术水平得到了较大提高，特别是Hoechest33342-PI荧光复染技术，被染休眠孢子相对分散不聚团且清晰易辨利于计数。Niwa等[22]采用多种染色休眠孢子的手段，准确评价土壤pH对休眠孢子萌发的影响。Lee等[14]从81株内生放线菌中筛选获得3株对芸薹根肿病具有生防潜力的优良菌株。云南农业大学Li等[26]研究证明枯草芽孢杆菌产生环脂肽类物质（Fengycin-Type Cyclopeptides）致使根肿病休眠孢子内含物外溢。
　　2  根肿病链霉菌农药产品开发及其抑菌机理研究进展
　　目前，国际上已有关于防治根肿病的链霉菌研究报道，Lee等[14]报道1株Streptomyces olivochromogenes和王靖[15]报道1株灰红链霉菌（S. griseoruber）。通过大量盆栽试验和多次田间试验，湖北省生物农药工程研究中心根肿病生防课题组已筛选获得1株自主防治大白菜根肿病链霉菌WS24926，其防效达到95%[19];在与化学农药防效比较田间试验中，其防效显著高于当前市场上表现最好的跨国公司产品“氟啶胺与氰霜唑”组合，具有开发成具有自主知识产权源头创新农药的潜力[7]。
　　根肿病链霉菌农药的研究开发对解决制约中国高山大白菜反季节生产的瓶颈问题，对保护生态环境、保障食品安全、實现农民增收、促进高山蔬菜稳定可持续性发展具有十分重要的意义。尽管全球已有7个链霉菌获得农药登记，美国人2012年从酸性疮痂链霉菌中开发出一种全新高效农药并且已获得美国环保署（EPA）登记，截至目前，全球尚无根肿病链霉菌农药取得登记，根肿病生物农药链霉菌农药值得进一步深入研究开发和利用。
　　全球已登记在册的链霉菌农药共有7种，登记国家和地区分别为韩国、欧盟、乌克兰、加拿大、美国，具体为Streptomyces colombiensis（韩国）、Streptomyces
　　kasugaensis（韩国）、Streptomyces griseoviridis K61（欧盟、加拿大、美国）、Streptomyces albus（乌克兰）、Streptomyces avermitilis（乌克兰）、Streptomyces lydicus
　　WYEC 108（加拿大、美国）、Streptomyces acidiscabies Strain RL-110（加拿大、美国），防治对象主要为真菌病害包括叶部病害与土传性病害（其中S. avermitilis 用于防治甲虫与叶螨，Streptomyces acidiscabies Strain RL-110用作除草剂），国内学者对其中部分种做过一定研究，主要涉及筛选、鉴定、室内毒力测定、田间应用等方面，但中国目前还没有相关登记产品（表1）。
　　芸薹根肿菌以休眠孢子萌发作为其侵入十字花科蔬菜寄主病害循环的第一步，进入寄主组织后则以游动孢子为主要为害形态，存在无性短循环阶段，病害循环复杂。因此，抑制休眠孢子萌发可以作为防治根肿病的主要手段之一。以休眠孢子为切入点开展根肿病研究已成为各国专家研究热点[22，23，25，26，38，39]。
　　尽管芸薹根肿菌入侵十字花科蔬菜生活史中存在无性短循环阶段，但在农田中，芸薹根肿菌的生活史第一步就是通过休眠孢子萌发，因此控制该病害的休眠孢子成为防病最关键的一步。开展以地衣红染色休眠孢子法以及Hoechest33342-PI荧光双染检测技术结合小型化大白菜盆栽，以活性追踪为指导，筛选链霉菌天然产物对根肿病休眠孢子萌发的抑制活性化合物并予以开发利用，探索链霉菌防治大白菜根肿病的抑菌机理，为十字花科根肿病链霉菌农药（活菌制剂或农抗）的进一步研究开发提供理论基础。在当前中国农药严重缺乏原创性农药新品种的背景下具有十分重要的意义。
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