假单胞菌防治植物真菌性病害应用研究进展

假单胞菌的防治植物真菌性病害应用研究进展

摘要：假单胞菌种类多、繁殖快。它们能通过产生多种抗生素及有效的根际定殖防治植物病害,促进植物生长成为植物生防控制的重要研究对象。本文主要论述了假单胞菌对植物真菌性病害生物防治应用的研究进展。

关键词：假单胞菌；PGRR；生防应用；植物病害

Abstract Pseudomonas spp. is abundant and have a rapid reproduction, It can produce many kinds of antibiotics , rhizosphere colonization efficiently , promote the plant growth,in this way ,it become an important object in the study of biological control. This paper mainly discuss the biological control of Pseudomonas spp. in plant fungal disease.

Key words Pseudomonad , PGPR , Biocontrol function；plant disease

1 假单胞菌概况

假单胞菌是一类直或微弯的杆菌，不呈螺旋状，没有菌柄也没有鞘，不产芽孢，需氧型，广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌。它是植物根际较普遍的微生物类群之一，此类细菌的多数种类能产生株系具有拮抗或促生作用[1]。现已证实假单胞菌能产生有效铁载体、抗生素、胞外水解酶和HCN等抑菌代谢产物，有效地保护植物根系免受病原微生物侵害[2]。

目前关于假单胞菌属的分类应用广泛的是pallernoi根据DNA-rRNA同源性研究提出的组群[3]。其将假单胞菌分为20个种59个致病变种。分为rRNAⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个同源群。在rRNAⅠ群中主要包含4个DNA同源群，本文主要研究rRNAⅠ群中荧光假单胞菌DNA同源群，荧光假单胞菌DNA同源群包括铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌3个种[4]。

假单胞菌的生防作用一直是研究的热点,其生防作用机制包括抗生作用、嗜铁素对铁的营养竞争、生态位竞争、诱导植物抗性和分泌降解病原微生物的酶等。

2 假单胞菌对植物真菌性病害的生物防治作用

2.1 抗生素介导的抑制

在抗生素产生菌中，荧光假单胞菌属在人工培养条件下产抗生素的能力最强，目前有关假单胞菌属拮抗作用机理方面的研究也最多。荧光假单胞菌通过产生多种抗生素对植物病害病原物产生抑制。荧光假单胞菌产生的抗生素有1 - 羧基吩嗪(phenazin - e - 1 - carboxylic acid, PCA) 、藤黄绿脓菌素(pyoluteorin, Plt) 、吡咯菌素(pyrrolnitrin, Pln) 、2, 4 -二乙酰藤黄酚( 2, 4 - diacetylphloroglucinol, DAPG) 、绿脓菌素(pyocyanin) 、脂多肽、氢氰酸以及它们的衍生物等。抗生素1 - 羧基吩嗪(PCA) 和2 ,42二乙酰滕黄酚(DAPG) 是假单胞菌产生的2 种最典型的次生代谢产物, PCA为吩嗪类抗生素,在细胞内作为电子载体传递电子到靶细胞,通过增加胞内超氧化物自由基,使靶细胞中毒死亡; DAPG为聚酮类抗生素,具有广谱抗菌活性，在低浓度下可阻碍病原微生物的生长[5]。小麦全蚀病是一种真菌性病害，由禾顶囊壳菌Ggt ( Gaeamuuomyces gramiais var. t ritici ) 引起，禾顶囊壳菌属子囊菌亚门真菌，是一种土壤寄居菌，假单胞菌产生的PCA和DAPG 能够限制禾顶囊壳菌的生存或活动，对小麦全蚀病有重要防治作用[6]。近年来开发了许多除草农用抗生素，由假单胞菌产生的硝吡咯菌素、PCA、和DAPG 具有光谱抑真菌作用，对于草坪病害具有显著地生物防治作用[7,8]。藤黄绿脓菌素则用于由卵菌属真菌等引起的黄瓜、番茄等“根腐病”的防治[9]。

2.2 嗜铁素

嗜铁素是微生物在低铁条件下分泌的小分子量物质,具有特异性,可以鳌合环境中微量的铁元素。在碱性的土壤环境中，许多微生物自身合成并且分泌嗜铁素，释放到土壤中的嗜铁素通过配合基的螯合反应，形成Siderophore-Fe 螯合物，从而增加了土壤中的生物有效性，并以特异的转动系统将铁转移到体内，满足微生物自身的生长需要，使环境中的铁浓度被降低，这样病原微生物由于缺乏铁而不能生长繁殖，进而达到控制植物病害的目的[10,11]。王平等[ 12 ]利用铬天青(CAS)检测法和400 nm特异光谱吸收法测定了在无铁条件下,荧光假单胞菌株P13通过大量分泌铁载体抑制油菜菌核病菌的作用. 并且随着铁离子浓度的提高,荧光假单胞菌株P13分泌铁载体减少,对油菜菌核病菌的抑制作用相应减弱。Schippers 教授从马铃薯根际中分离出生防细菌假单胞杆菌( Pseudomonas putida)WCS358菌株，证明该菌通过产生嗜铁素抑制病菌的生长[ 13 ]。陈旋、曹福祥通过测定了恶臭假单胞杆菌( Pseudomonas putida)WCS358 r菌株及其嗜铁素缺失突变体JM218,转基因菌株WCS358∷phl和WCS358∷phz对板栗疫病菌生长和分生孢子

萌发的抑制作用等进一步确定了假单胞菌防治板栗疫病的潜力[ 14]。

2.3 竞争作用与根际定殖

微生物之间竞争包含空间、营养、位点等竞争作用，假单胞菌的强竞争能力是其发挥生物防治作用的关键, 而假单胞菌所有的疾病抑制机制只有当它在根际成功定殖后才能真正起作用。岳东霞,张要武研究了番茄根际促生菌———假单胞菌在在浸种和灌根两种情况下均能够定殖在黄瓜根部并对黄瓜灰霉病和枯萎病的生防作用[ 15,16]。康贻军等按照固氮、解磷、解钾、拮抗将6 种常见病原真菌，同时能在植物根际定殖为基本初筛标准，筛选出菌株后在实验室条件下测定多项促生能力( PGP) ，再通过生理生化试验和16S rRNA 基因序列分析对所筛菌株进行鉴定发现其中7株属于假单胞菌[ 17]。

2.4 HCN与酶

假单胞菌通过产生许多具有抗性的次生代谢物与植物病原菌具有拮抗作用。如许多假单胞菌产生的HCN能影响植物的病原菌。M. Nagara jkumar等发现荧光假单胞菌PfMDU2产生的乙二酸对植物病原菌产生的草酸具有解毒作用,能够抑制由Rhizoctonia solani引起的水稻病害[18 ]。Nielsen等发现荧光假单胞菌96. 578产生环形脂肽,对病原菌Rhizoctonia solini有拮抗作用[19 ]。假单胞菌还能产生几丁质酶、过氧化物酶、溶菌酶、木聚糖酶等对物质进行降解,既可给植物提供营养,又可减少植物病害的发生。Wang San2Lang 等[ 20 ]报道, Pseudomonas aeruginosa K2187 能产生几丁质酶和溶菌酶, 抑制36 株真菌的生长。Lee H1S1等[ 21]对Pseudomonas sp. YHS2A2 产生的几丁质酶性质和结构进行研究并将其基因导入大肠杆菌中。王钦宏等[ 22]从土样中分离到1 株产胞外壳聚糖酶能力较高的假单胞菌( Pseudomonas sp. ) 。苏玉萍等[ 23]从荧光假单胞菌中分离纯化到单一组分的木聚糖酶。孔令营等在松材线虫携带的荧光假单胞菌GcM5--1A 的培养液中发现有木质素过氧化物酶( LigninPeroxidase，LiP) 的活性。LiP 可以直接在细胞壁的表面或进入细胞壁的内部产生具有攻击木质素结构能力的反应中间产物，间接地引起木质素的氧化反应，导致木质素的分解，对细胞壁造成损伤，从而导致细胞死亡［24-27］。

2.5 诱导植物系统抗性