链格孢属（Ａｌｔｅｒｎａｒｉａ）真菌病害的生物防治研究进展

高　芬　吴元华

摘要：综述了近年来国内外利用微生物制剂、植物源制剂及诱抗剂等对链格孢属真菌引起的植物病害进行生物防治的研究进展，并对目前生物防治中存在的问题和应用前景作了评述。

关键词：链格孢属；植物病害；生物防治

中图分类号S 432，44，S476，8

链格孢属(Alternaria)真菌属有丝分裂孢子真菌类群丝孢纲丝孢目，是引起植物病害的重要真菌类群之一。世界上已经报道的链格孢属真菌中近90％的种能够兼性寄生于不同种植物，特别是农作物，引起包括玉米、小麦、烟草、马铃薯、番茄、苹果、梨等几十种农作物的病害，造成田间和产后损失。链格孢属真菌由于兼有寄生和腐生性，可在低温潮湿的环境下生长繁殖，还可在田间、运输及储藏过程中引起农作物霉变，也是导致水果、蔬菜及冰箱储存食品腐败变质的主要微生物。链格孢属真菌可产生70多种有毒代谢产物一链格孢毒素，这些毒素是其作用于植物的主要致病因子，通过毒素的作用不仅使植物产生症状，造成危害，而且人和动物摄入被链格孢毒素污染的食品及饲料后还可导致急性或慢性中毒，某些链格孢毒素还有致畸、致癌、致突变作用。

进入21世纪后，生物防治的概念开始主导人们的思想，并成为病害防治研究中发展最快的领域。在各类生防措施中，生物农药的研究是最为活跃和成功的部分。现将对链格孢属真菌病害的生物防治概况综述如下。

1、微生物源制剂

微生物源制剂是生物农药中研究最为深入、应用最为广泛的一类。目前市售的防治植物真菌病害的生物制剂大部分来源于各类微生物，按照应用类型可分为活体微生物和微生物代谢产物两类。

1.1活体微生物

活体微生物制剂的有效成分是细菌、真菌、病毒等微生物活体，它通过在自然界中筛选分离出对靶标有效的微生物活体菌进行液体或固体发酵制备而成。针对链格孢属真菌病害应用于生产上的活体生防制剂报道不多，但在室内、田间利用芽孢杆菌、假单孢杆菌、木霉、病原菌弱毒株等进行防治研究方面均有报道并取得了一定进展。

1.1.1细菌

拮抗细菌的利用中，芽孢杆菌由于具有很高的抗逆性，在特殊环境下易于存活而一直备受关注。近年来，内生菌由于具有生存于植物体内不易受环境条件的影响，有稳定的生存空间，可以在其中定殖和运转的优势，又成为新的研究热点。研究表明：拮抗菌的生防机理包括竞争作用、拮抗作用、诱导植物抗性等方面，尤以产生抗生素、抑菌蛋白和挥发性抗菌物质最为重要。

拮抗细菌的筛选范围不仅包括土壤、寄主作物的根部、叶片等，还从发病部位如病斑上分离到了各类拮抗细菌，主要包括Pseudomonas spp.，Bacillusspp.，Rhodotorula glunitis和Serratia spp.等。防治的目标病害主要为烟草赤星病(Alternaria alternata)，同时开始涉及十字花科蔬菜黑斑病(A.brassicae，A.brassicicola，A.japonica)、苹果霉心病(A alternata)、胡萝卜黑腐病(A.radicina)、向日葵苗期萎蔫病(A.helianthi)、瓜类采后病害(A.alternata)等前期不为人们所关注的一些病害。高芬等针对番茄早疫病(A.solani)也筛选到了一些拮抗芽孢杆菌。以上这些拮抗细菌在室内试验中都表现出了良好的拮抗活性，可以进行进一步开发研究。

利用细菌对植物的诱导抗性作用防治链格孢属真菌病害也有相关的报道。董汉松等研究表明：非病原细菌可以诱导烟草对赤星病的系统抗性，且抗性诱导效应与菌种来源没有直接关系。H.S.A.Silva等选用拮抗番茄细菌斑点的根际细菌B101R、B212R和A068R作为诱导物，进行防治番茄叶部包括番茄早疫在内的5种病害的试验，防治效果因所研究的病害系统不同而有所差异。种子经过根际细菌处理的番茄植株的叶提取物中，过氧化物酶和脂肪氧化酶活性增加，而苯丙氨酸解氨酶活性没有增加。

1.1.2真菌

木霉(Trichoderma spp.)是世界上在植物病害生物防治中应用最多的微生物类群之一。木霉菌的生防机制主要为生长竞争、重寄生作用以及产生生物活性类物质，如抗生素、几丁质酶、葡聚糖酶、蛋白酶、甘露聚糖酶和其他水解酶。这些物质被认为在木霉菌的生防作用中占主要地位。

王革等筛选到了对烟草赤星病有明显拮抗作用的绿色木霉菌株Tv－1，该菌株菌丝生长迅速，能附着、缠绕于病菌菌丝上，并产生吸器侵入菌丝；同时还能分泌使病菌菌丝原生质浓缩、断裂、消解的物质。夏振远报道：玉溪红塔集团技术中心与云南烟草科学研究院共同合作已开发出防治烟草赤星病的木霉制剂－灭菌宁。

在利用真菌的重寄生作用进行生防方面，除了研究较为深入的木霉以外，其他寄生性真菌的开发研究也有新的发现。G.Turhan利用光学和扫描电子显微镜进行的研究表明：Nectria inventa，Gliocladium roseum，G.catenulatum，Clonostach vssp.，Sesquicillium sp.，Verticillium nigrescens，Dicyma olivacea，Stachybotrys elegans，Myrotheciumcarmichaellii，M.cinctum，M.roridum，M.tongaense，M.verrucaria和Coniothyrium sporulosum能够寄生Alternaria alternata。据此正在作为潜在的生防资源加以研究。

此外，利用真菌对植物的诱导抗性作用，文景芝等将从马铃薯上分离的A.solani菌株，用于对烟草赤星病菌的挑战接种，在一定条件下也可诱导烟草植株对赤星病菌产生系统抗性。

1.1.3病毒

应用病毒弱毒株的交互抗性防治植物病害主要是用在植物病毒病的防治上，用于真菌病害防治的报道不是很多。董汉松等认为病毒因子可以诱导烟草对赤星病的系统抗性，并且经弱病毒疫苗(N14、SV52)诱导获得抗病性时，诱导抗性可以向再生植株传递。

1.2微生物代谢产物

微生物的代谢产物分为抗生素、几丁质酶、拮抗蛋白、抗菌多肽等，其中以抗生素的研究和应用最为广泛。

1.2.1农用抗生素

现有的抗生素中约80％左右是由微生物产生的，放线菌、细菌、真菌均能产生抗生素，但以放线菌产生的居多。抗生素大约占到生物农药总量的90％左右。抗真菌农用抗生素主要作用于植物病原真菌细胞壁、菌体细胞膜、蛋白质合成系统、能量代谢系统等方面；有的还可提高植物的抗病力、抑制病菌的某些酶系统、改变病原菌的形态、阻碍菌体的糖代谢。

防治链格孢属真菌病害的农用抗生素首推日本

的多氧霉素和我国的多抗霉素。多抗霉素(polyoxin)是一种胞嘧啶核苷类抗生素，产生菌为可可链霉菌，主要组分为polyoxin A和polyoxin B，其作用位点是真菌的细胞壁。多抗霉素不仅对烟草赤星病、苹果斑点落叶病、梨黑斑病等有特效，而且对瓜果类蔬菜上的猝倒病、立枯病、灰霉病、叶霉病等叶部病害和大田作物病害，如水稻纹枯病、稻瘟病等防效显著。除此之外，目前还未见有新的大面积应用的产品报道，只有一些室内、温室的筛选研究。我国丁立孝、吴元华、储慧清等分别筛选到了一些拮抗链霉菌，其产生的抗生素在室内和温室试验中可有效防治烟草赤星病。王东昌等从枯草芽孢杆菌XMl6的发酵液中提取制备出一种抗菌素，室内测定其5％可湿性粉剂的2000倍液，对3种苹果霉心病的主要病原抑制效果明显。高芬等从371株放线菌中，筛选到了2株在室内和温室试验中对赤星病表现出良好抑菌防病效果的拮抗链霉菌，其中菌株182—2代谢产生的抗生素为一种碱性水溶性抗生素。

在国外，Pichard等从花椰菜种子上分离到Bacillus polymyxa，该菌可以通过产生抗生素起到控制花椰菜黑斑病的作用，用无菌上清液进行种子处理亦能减少病害的发生。B.K.Hwang等得到了Streptomyces flaveus A-11菌株产生的手霉素型抗生素-SW-B，这种抗生素对包括番茄早疫病菌(Alternaria solani)在内的多种病原真菌具有很强的活性。Kim Hyun Kyum报道：在从森林和海滩土壤中分离到的300株放线菌中，筛选到1株罕见的不产生孢子的放线菌，其产生的抗生素是一种极为复杂的多聚糖聚合物，对番茄早疫病菌也有较强的抑菌活性。

1.2.2几丁质酶

几丁质酶研究通常是被放在抑菌机制的范畴内进行的，虽然在微生物、甚至植物的体内都提取到了具有抑菌活性的几丁质酶，但未见有将其用于防治的报道。几丁质酶经常与β-1，3-葡聚糖酶及其他病原体相关保护蛋白协同作用，表现出抗菌活性，易作用于新生几丁质，而成熟细胞壁的几丁质层则不易接触到该酶，相对较难被降解。

陶刚等测定了木霉几丁质酶粗酶液和纯化的几丁质酶混合液对烟草赤星病菌孢子萌发的抑制作用，发现粗酶液在48 h内强烈抑制孢子萌发和芽管伸长，或致芽管畸形和细胞壁破裂；几丁质酶混合液也表现出明显的抑制孢子萌发的作用，但在相同或相近酶活性条件下，纯化的几丁质酶混合液和粗酶液对赤星病菌孢子萌发的抑制率前者明显低于后者。

1.2.3抗菌蛋白及其他

抗菌蛋白广泛存在于植物、微生物、昆虫及动物等生物体。已报道的抗菌蛋白和多肽大部分可抑制植物病原菌的孢子萌发和菌丝生长，引起菌丝畸形、胞壁穿孔、不规则消解，导致内含物外泄、失活。

Leifert等对枯草芽孢杆菌(B.subtilis)CL27菌株进行发酵并分离到一种对甘蓝链格孢(A.brassicae)具有拮抗活性的寡肽。

另外，田黎等在研究海洋细菌B-9987菌株产生的抑菌物质时，发现了一种对茄交链孢菌(A.sola-ni)等植物病原菌有显著抑制作用的酚类化合物。高芬等利用沤肥浸渍液防治苹果斑点落叶病(A.alternata)，也有一定的效果。

2、植物源制剂

植物是世界上资源丰富的生物类群之一，植物产生的次生代谢物质种类繁多，已超过40万种，其中大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、独特的拮抗蛋白和多糖等均具有杀虫和抗菌活性。从亚麻种子、玉米种子、芸薹科植物中分离出了各种抑菌蛋白，其分子量从5 ku到25 ku不等，能有效抑制番茄早疫病菌、甘蓝链格孢菌的生长。从接种了TMV的烟草叶片中也提纯出了抗真菌蛋白-CBP20，它与烟草的β-1，3-葡聚糖酶有协同增效作用，可抑制A.radicina和Fusarium solani的生长。国内外在利用植物开发各类杀菌剂方面进行了不少研究，但关于植物源杀菌剂的作用机理研究还不透彻。

我国王少南、郑毅等报道：胡椒科的山鸡椒(Litsea cubeba)果实的水蒸气粗提物、菊科的牛蒡(Arctium lappa)种子的石油醚提取物、桃金娘科的丁子香(Syzygium aromaticum)花的水蒸气粗提物和枫香树叶水提取液。分别对烟草赤星病菌和辣椒黑斑病菌具有抑制作用。赵玖华等测定了由四川成都恩威化工有限公司采用多种中草药研制而成的0.3％苦·小檗碱·黄酮水剂，证明其120倍液对番茄早疫病的防治效果为67.82％。

在国外，早在1983年Singh就发现亚香茅精油对链格孢菌有一定抑菌活性。2000年又报道蕨类植物中的鞭叶铁线蕨(Adiantum caudatum)、可食双盖蕨和条纹凤尾蕨(Pteris vittata)的提取物及鸡骨常山属(Alstoniaspp.)的吲哚类生物碱能抑制甘蓝链格孢的生长和孢子萌发。姜、大蒜、七叶树树皮、黑茶蔗子叶子提取物、龙葵提取液等也被报道对不同的链格孢属真菌具有抑制作用。另外，植物中一些对链格孢属真菌有显著抑制作用的物质也已被分离出来。如对A. brassicicola，A. brassicae，A.cheiranthi，A. melongenae，A. solani等的孢子萌发有抑制作用的黄连素和(+／-)一荷包牡丹碱；对F.culmorum和A.alternata有显著抑制作用的自然杂环糖苷-巢菜碱和伴蚕豆嘧啶核苷，证实这些物质可作为重要的自然杀真菌剂来研究。

3、诱抗剂

诱抗剂是基于病菌激发子和植物诱导抗病性原理而起防治植物病害作用的物质。激发子是一类能诱导寄主植物产生防卫反应的特殊化合物。其防卫机制包括抗微生物的植物保卫素的合成和积累；攻击病原物表面多聚物的糖基水解酶的产生；抑制病原物降解酶的蛋白质抑制物的合成和由于胼胝质、富含羟脯氨酸糖蛋白或木质素沉积而对植物细胞壁的修饰作用。激发子分生物源和非生物源两类。

3.1激发子

病原生物或其他微生物产生的激发子包括真菌的β-葡聚糖、糖蛋白、脂类物质和其他细胞壁成分。针对烟草赤星病，梁元存，商明清等用来源于烟草赤星病菌弱毒株的病菌激发子诱导烟草，产生了系统诱导抗性，苯丙氨酸裂解酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性均有不同程度的增加，还可以诱导碱性PR蛋白基因的表达，PR蛋白也有量的积累。Harpin是自然界中特定的细菌性植物病原菌产生的一种蛋白质，葛永红等报道[463：离体试验中harpin处理对苹果梨采后黑斑病没有抑制作用，经损伤的苹果梨用harpin溶液浸泡处理后接种链格孢菌，在低温条件下贮藏可明显降低损伤接种苹果梨

黑斑病的发病率。

3.2病菌毒素

Kodama等认为AT毒素是烟属植物一赤星病菌互作体系中的识别因子，只在病菌侵入、建立侵染关系的初期有决定性作用。董汉松等用赤星病菌的AT毒素胁迫体细胞，经过不同因子诱导的抗病性通过组织培养向再生植株转移，再生植株对赤星病菌的抗性明显比原植株有所提高，而且其后代对赤星病也表现出抗毒素损伤、抗病菌侵入、抗病斑扩展的能力。

此外，Pedras等用芸薹链格孢或其产生的B毒素诱导白芥产生了一种植保素，并分离和合成了其主要的抗菌活性成分4-羟基苯甲基硫氢酸盐。

3.3其他物质

诱导剂可以是各类来源不同的物质，核黄素、壳聚糖等用于诱导接种烟草对赤星病、番茄对早疫病的抗病性反应，也都获得了成功。

4、存在问题与展望

4.1加强研发力度，尽快推出适合市场需求的产品

链格孢菌引起的植物病害和其他病害的生物防治一样，近年来已经有了长足的发展，特别是烟草赤星病、番茄早疫病和十字花科黑斑病等几类生产中危害严重的病害，生物防治的研究进展较快，但大多数生防手段和制剂的开发依然处于试验探索阶段。生物农药，尤其是农用抗生素的研发虽然一直在研究中占据主导地位，但除了早期的多氧霉素(多抗霉素)外，仍未见有大面积应用的、能有效防治各类链格孢属真菌病害的生物农药报道。近年来，一些新的农用抗生素、拮抗菌代谢物和活体拮抗物，在前期研究中均表现出了良好的抑菌防病效果，具有较大的开发潜力，亟待研究者加大研发力度，尽早投放市场。

4.2利用现代生物技术，提高生防制剂的性能

生产上危害严重的链格孢属真菌病害多为叶斑类病害，防治该类病害的生物农药和其他生物农药一样，普遍存在见效慢、稳定性差、药效受环境因素影响大、使用技术要求严格及防治成本高等缺陷。现代生物技术的发展，为提高现有生物农药的性能与产量，改善其成本偏高、稳定性差等方面的不足提供了强大的技术支持。在国外，利用生物转化和化学结构改良技术，对已有的农用抗生素进行结构修饰，提高抗生素的生物活性和稳定性，或通过基因工程手段人工构建超量合成重要抗生素的工程菌已成为研究热点，我国在这一领域的研究还处于起步阶段。另外，利用基因操作技术对拮抗菌株进行遗传改良，获得更为高效、稳定、安全的工程菌，也是提高生物农药性能的有效途径。

4.3深入机理研究，拓宽研发途径

防治链格孢属真菌病害生防制剂的作用机理研究，除多氧霉素已明确其作用位点和机制外，大部分制剂的作用机理未能在分子或代谢水平上阐述其本质，需要进行更深入的探索。研发防治该类病害的生物农药也主要以抑制病原菌和增强植物抗病性为理论基础，而针对链格孢菌的主要致病因子一链格孢毒素的钝化剂的开发还鲜见报道。此外，还应拓宽生防因子的获得途径，挖掘海洋微生物、极端环境微生物、植物各器官微环境中的非致病性微生物(特别是习居性微生物)以及各类植物等生物防治资源，并在生防菌遗传背景、代谢机制等方面加强研究。

目前，虽然生物农药占整个农药市场的份额较小，但却以每年10％～20％的速度上升，发展迅猛。在人类越来越关注环境质量的今天，加强生物防治在病害控制中的应用，是病害防治的必然选择。作为在经济作物上危害严重的链格孢属真菌病害，针对其大力发展生物防治，特别是研发和应用生物农药所产生的附加值和效益必将远远高于化学农药。