大豆胞囊线虫抑制性土壤及其生防因子研究进展*

宋 洁，许艳丽

(1.东北林业大学，哈尔滨 150040；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态院重点实验室，哈尔滨 150081）

大豆胞囊线虫抑制性土壤及其生防因子研究进展*

宋 洁1,2，许艳丽2**

(1.东北林业大学，哈尔滨 150040；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态院重点实验室，哈尔滨 150081）

文章综述了大豆胞囊线虫病自然衰退现象、抑制性土壤发现、抑制性土壤中生防真菌和生防细菌等最新研究进展，并对今后的发展和研究方向做了展望，以期对抑制性土壤的研究和大豆胞囊线虫生物防治提供理论依据。

大豆胞囊线虫；抑制性土壤；生防真菌；生防细菌

大豆胞囊线虫（Soybean Cyst Nematode，SCN）病俗称“火龙秧子”，是大豆生产中限制产量的主要病害之一。在世界范围内，种植大豆的区域均有发生。该病最早是在中国发现，特别在我国东北和黄、淮、海大豆产区危害十分严重，已经成为仅次于大豆花叶病毒的第二大病[1]。1954年美国首次报道此病后迅速蔓延，目前在30个大豆生产州中有29个发生此病害[2]。该病由于分布广、寄主范围大、传播途径多、危害严重等特点，已成为一种极难防治的土传病害。

目前常用的防治方法除轮作和种植抗病品种以外，生物防治也成为了一种有效的方法。由于大豆胞囊线虫抑制性土壤中存在多种天敌微生物或捕食者，因此引起了国内外的广泛关注并展开研究。

1 大豆胞囊线虫病危害及影响发病因素

1.1 大豆胞囊线虫病的危害

大豆胞囊线虫病的病原为大豆胞囊线虫（Heterodera glycines Ichinohe），通过侵染大豆的根部为害大豆，造成叶片褪绿变黄、根系不发达、结瘤少，严重影响大豆的产量，感染后的大豆植株很容易被土壤中病原菌侵染，引发复合病害。发生病害后一般会造成大豆减产5%～10%，严重的可以达到30%以上，甚至绝产[3]。据美国1975年记载，11个州14 000 hm2大豆由于胞囊线虫病引起的损失达到2 000万美元，1987年全美因该病损失大豆2.2亿吨，相当于4 900万美元[4]。我国各大豆产区也均有此病的发生，该病是黑龙江省大豆生产上的主要病害，危害面积达67万hm2左右[5]。

1.2 大豆胞囊线虫病发病的影响因素

大豆胞囊线虫病的发生及程度受诸多因素影响。首先是土壤中病原密度，此外还有大豆抗病性、轮作和耕作制度、土壤环境及气候等。Chen等（2001）研究表明，种植感病品种后再种植抗病品种比连续种植感病品种的轮作系统中大豆胞囊线虫虫口密度有所降低[6]。大豆连作和轮作对土壤中大豆胞囊线虫的种群密度影响较大。作物轮作是大豆生产中防治大豆胞囊线虫病的措施之一，在病害发生较轻的地块中，与非豆科作物轮作3～4 a，可以减轻大豆胞囊线虫病的危害程度[7]。随着轮作年限的增加，土壤中大豆胞囊线虫胞囊数量明显降低[8]。大豆连作后，土壤中大豆胞囊线虫病害会加重[9]。

由于线虫是喜水动物，因此大豆胞囊线虫的生命活动离不开水分，但是如果土壤水分过高导致土壤氧气不足也会抑制大豆胞囊线虫的生长。土壤类型也影响着胞囊线虫病的发生程度，土壤瘠薄、土质疏松、透气性良好的土壤有利于线虫的生长发育，病害发生较严重。土壤肥力高、洼地、雨水较多的环境中，大豆胞囊线虫繁殖能力较低，发病情况较轻。土壤温度和pH等也是大豆胞囊线虫发病的影响因素。土壤中存在很多大豆胞囊线虫的天敌生物，包括真菌、细菌、捕食性线虫等，它们对大豆胞囊线虫病的发生起到抑制作用。

2 大豆胞囊线虫自然衰退现象发现与抑制性土壤

由于大豆胞囊线虫病是一种定居性土传病害，在同一地块上连续种植大豆作物会使土壤中的胞囊不断积累，导致病害加重。但是，1981年Hartwig在美国发现首次发现，大豆感病品种连续种植5年后，大豆胞囊线虫的虫口密度显著降低，原来发病严重的地块病情突然消失或者大大减轻。并将这种现象称作大豆胞囊线虫自然衰退[10]。许艳丽（2004）在中国科学院海伦农业生态试验站于1991年设立大豆连作和轮作长期定位试验研究发现，大豆连作8～11 a的土壤中胞囊数量逐步降低，由每克土壤中139个胞囊下降到52个。Chen等（2007）研究发现，在长期种植大豆感病品种情况下，大豆胞囊线虫种群数量与当地平均侵染水平相比保持较低。靳学慧等（2006）对大豆长期轮作和连作试验区胞囊数量调查结果显示，连作2 a后胞囊数量显著增加，但是7 a后胞囊数量有下降趋势。孙玉秋等（2011）研究认为，大豆15 a连作后土壤中胞囊数量与轮作的几乎相当，并且胞囊中的含卵量大大降低。

关于抑制性土壤最早是由Baker和Cook提出来的，认为如果土壤中存在植物病原菌，且有较适宜的气候条件和寄主植物，但是病害不发生或者发病率很低，这样的土壤被称为抑制性土壤[14]。大豆胞囊线虫抑制性土壤也符合这一定义。因此学者们也将存在大豆胞囊线虫自然衰退现象的土壤称之为大豆胞囊线虫抑制性土壤。孙漫红等（2000）对来自黑龙江的3份抑制性土壤研究表明，抑制性土壤中的胞囊数量明显减低，并且空胞囊数量明显增多。

目前研究者认为土壤微生物是引起大豆胞囊线虫抑制性土壤抑制性的主要因子，也是引起自然衰退的主要原因。孙玉秋（2011）研究发现该抑制性土壤加入灭真菌剂或高温处理后，该土壤中线虫数量明显增加，抑制性消失。

3 大豆胞囊线虫抑制性土壤主要生防因子

3.1 抑制性土壤中的生防真菌

目前，世界上已报道的分离自大豆胞囊线虫各虫态上的真菌已达到125个属280余种。其中主要的生防真菌包括：厚垣轮枝菌（又称厚孢普可尼亚菌Pochonia chlamydosporium）、淡紫拟青霉（Paecilomyces lilacinus）、蜡蚧轮枝菌（Verticillium lecanii）、被毛孢（Hirsutella rhossiliensis,H.minnesotensis）和镰孢菌（Fusariumspp.）等真菌[17]。1991年刘杏忠报道了在我国定殖于胞囊上的15个真菌属。

3.1.1 淡紫拟青霉 淡紫拟青霉菌（Paecilomyces lilacinus）能够寄生胞囊线虫等多种植物病原线虫的卵、幼虫及成虫，而且在代谢过程中能够产生具有杀线虫活性的物质，抑制线虫卵的孵化，并强烈抑制二龄幼虫的活性，从而控制线虫密度，已经成为一种重要的生防真菌[19]。孙漫红等（2002）研究发现淡紫拟青霉M-14菌株的代谢产物对大豆胞囊线虫卵孵化具有很强的杀虫活性。

淡紫拟青霉在抑制性土壤中的分离频率也很高，是该土壤中的优势真菌。孙玉秋等（2011）从黑龙江、吉林和辽宁等17份大豆胞囊线虫抑制性土壤样品中分离到优势真菌种类以淡紫拟青霉最多[20]。王克宁等（1997）从内蒙、河北、河南和山东等20个地区的100份大豆连作土壤中也分离到了淡紫拟青霉。

3.1.2 厚垣轮枝菌 厚垣轮枝菌（Verticillium chlamydosporium）是一种兼性寄生菌，可以寄生大豆胞囊线虫的各个虫态，虽然也可侵染植物的根表皮，但不能进一步侵染根内部的维管层，所以不会致病于植物。在自然条件下对植物寄生线虫种群密度的控制起着重要作用，同时厚垣轮枝菌为吉林和辽宁大豆田土壤中的卵寄生优势真菌[20]，范圣长等（2004）对黑龙江、辽宁、山东和山西等地区的大豆田土进行真菌分离，并筛选出了6株寄生能力较强的真菌，其中厚垣轮枝菌对胞囊的寄生率达到100%。赵晓辉等（2011）在大豆胞囊线虫自然衰退土壤中分离到6株厚垣轮枝菌对大豆胞囊线虫的J2均表现出强烈的抑制作用。此外，厚垣轮枝菌是欧洲燕麦胞囊线虫衰退的主要原因[23]。

3.1.3 镰刀菌属 镰刀菌属（Fusariumspp.）是一类庞大真菌系，是作物枯萎病和根腐病的主要病原，某些种也是植物病原物的生防菌。陈立杰等（2009）对连做6 a的大豆田间土进行真菌分离发现镰刀菌的分离频率最高，为88.1%，分离到的镰刀菌包括：尖孢镰孢菌（F.oxysporum）、茄病镰孢菌（F.solani）、轮枝镰孢菌（F.verticillioides）、拟炭角镰孢菌（F.xylarioides）、禾谷镰孢菌（F.graminearum）和半裸镰孢菌（F.semitectum），并且认为镰刀菌与连作田中不饱满胞囊数量增多有关。1997年王克宁等人从我国20个地区100份土中分离到的镰刀菌包括：池镰孢菌（F.aquaeductum）、木贼镰孢菌（F.equiseti）、尖孢镰孢菌（F.oxysporum）和茄病镰孢菌（F.solani）。赵晓辉等（2011）研究发现镰刀菌在抑制性土壤和胞囊上分离频率最高，并且其中禾谷镰孢菌（F.graminearum）和尖孢镰孢芬芳变种（F.oxysporumvar.redolens）对大豆胞囊线虫的卵孵化和J2具有明显抑制作用。在美国也有报道称镰刀菌为大豆胞囊线虫胞囊的优势寄生菌群[26]。

3.1.4 被毛孢菌属 被毛孢（Hirsutellaspp.）是植物线虫的专性寄生真菌，尤其对大豆胞囊线虫具有很高的寄生率[27]，对大豆胞囊线虫种群数量的控制起到关键性的作用，同时也是大豆胞囊线虫抑制性土壤生防真菌的研究热点。迄今为止报道能够寄生大豆胞囊线虫的被毛孢有两种：洛斯里被毛孢（Hirsutella rhossiliensisi）和明尼苏达被毛孢（Hirsutella minnesotensis）。钱洪利等（2009）研究表明，明尼苏达被毛孢1～10代谢物对大豆胞囊线虫卵孵化和J2均有明显的抑制作用，并且对大豆的生长具有促进作用。

明尼苏达被毛孢是1996年在美国明尼苏达州发现的大豆胞囊线虫内寄生真菌。Chen等（2000）对明尼苏达州27个县264份土样进行调查的结果表明，43%的田间土样中检测到了洛斯里被毛孢，14%的土样中出现了明尼苏达被毛孢。Xiang等（2010）对来自于黑龙江省的20份大豆田样品进行调查，其中13份土样中分离出了明尼苏达被毛孢和洛斯里被毛孢，密山的土样中被毛孢的寄生率高达50.1%。在对15 a大豆轮作系统进行分析中，连作土中二龄幼虫被毛孢的寄生率高达38.3%，并且可能与连作大豆胞囊线虫衰退有关[31]。

3.1.5 其他真菌 从胞囊上分离到的真菌还包括：粘帚霉属（Gliocladiumsp.）、曲霉属（Aspergillussp.）、腐枝霉属（Humicolasp.）、被毛枝葡萄孢（Botryotrichum piluliferum）、透明毛壳菌（Chaetomi-um perlucidum）、高大毛壳菌（C.elatum）、芽枝孢（Cladosporium cladosporiodes）、雅致小克银汉霉、（Cunnighamella elegans）、刺孢小克银汉霉（C.echinulata）、变异拟青霉（P.variotii）、根异茎点霉（Paraphoma radicina）和异矛束孢菌（Doratomyces heterosporium）等，都值得我们继续研究[17]。

3.2 抑制性土壤中的生防细菌

关于大豆胞囊线虫生防细菌的研究较少，主要集中在巴氏杆菌（Pasteuriaspp.）、根际细菌和一些放线菌等。巴氏杆菌属在世界各地均有分布，可寄生116属土壤线虫[32]，并且该菌分离频率很高。由于巴氏杆菌是一种专性寄生菌，很难进行人工培养，因此为实际生产带来一定的局限性。近几年来，国内外学者对根际细菌的研究逐渐增多，发现了一些具有拮抗作用的根际细菌，主要以假单胞菌属（Pseudomonasspp.）和芽孢杆菌属（Bacillusspp.）中的种类最多[33]。

随着人们对大豆胞囊线虫抑制性土壤的关注，也展开了对抑制性土壤中生防细菌的研究。大豆胞囊线虫上关于巴氏杆菌寄生物的报道最早始于日本的Nishizawa，1987年首先在大豆胞囊线虫上发现了巴氏杆菌，后来被命名为P.nishizawae[34]，后来在美国、韩国和中国的大豆胞囊线虫幼虫上都发现了巴氏杆菌的附着寄生。马锐（2000）在对我国11个省61个市县的大豆主产区的146份土样，进行大豆胞囊线虫J2寄生菌的分离分析研究表明，其中在安徽、河南、江苏等地区的38份土样中分离到了巴士杆菌。段玉玺等（2008）对从东北和华北地区采集到的130份土样中分离到295株芽孢杆菌，其中6株对大豆胞囊线虫具有明显的抑制作用，平均校正死亡率达到74.03%。杜春梅等（2011）从黑龙江大豆胞囊线虫衰退土中分离到2株芽孢杆菌，分别为侧孢芽孢杆菌（Bacillus laterosporus）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），且这两株菌的发酵液对大豆胞囊线虫具有明显的抑制作用，对J2的致死率达到91.08%。近年来也有多项研究表明，美国大豆胞囊线虫自然衰退可能是是由于专性寄生细菌——巴氏杆菌（Pasteuriasp.）或食线虫真菌的作用[35]。但是，关于生防细菌种类及其作用机理还有待进一步研究。

4 展望

目前大豆胞囊线虫生物防治方面的研究已经取得了较大的进步，应用大豆胞囊线虫抑制性土壤中的生防因子防治大豆胞囊线虫病具有很大潜力。另外，土壤中的捕食性线虫、螨类、水熊、扁虫和原生动物等对大豆胞囊线虫病的生防作用也值得探讨。

抑制性土壤是一个非常复杂的环境，受到很多因素的影响，抑制因子并不是单一孤立存在的。目前对抑制性土壤的研究都集中在生物方面，非生物因素对大豆胞囊线虫抑制性土壤的影响也是不容忽视的，如土壤理化性质、土壤养分、土壤水分、根系分泌物等，都值得深入探讨。在长期连作条件下，研究大豆胞囊线虫抑制性土壤中的生物因子及因子之间关系，可进一步发现这种特殊环境下的生防优势菌群及更多的大豆胞囊线虫抑制因子，同时为揭示大豆胞囊线虫抑制性土壤的作用机理和特性奠定基础。

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Advance in Suppression Soil of Soybean Cyst Nematode and Bio-control Factors

Song Jie1,2,Xu Yanli2

(1.Northeast Forestry University,Heilongjiang,Harbin 150040;2.Key Laboratory of Mollisols Agroecology,Northeast Institute of Geography and Agroecology,Chinese Academy of Sciences,Heilongjiang,Harbin 150081)

The article summarized the new research about the decline of soybean cyst nematode,the dis⁃covery of suppression soil,and fungi and bacteria for bio-control.The development and the future re⁃search of suppression soil were also discussed in this paper.The objective is to provide a theory for study of suppression soil and bio-control of soybean cyst nematode.

Soybean cyst nematode;Suppressing soil;Bio-control fungi;Bio-control bacteria

S435.651

A

1674-3547(2012)01-0031-05

2012-02-17

宋洁，女，在读硕士，主要从事大豆胞囊线虫病研究。E-mail:songjieyabaobao@163.com

国家自然科学基金项目（30971900）；黑龙江省自然科学基金项目（C200630）

许艳丽，研究员，博士生导师。研究方向：植物线虫病害、作物病虫害生物生态控制和土壤微生态。E-mail:xyll@neigaehrb.ac.cn