芽孢杆菌在生物防治葡萄病原菌中的应用研究进展

钟辉 徐文洋

摘 要：葡萄是世界上主要的水果之一，在种植过程中极易感染各类病原微生物，从而对其生长、产量及品质均造成了不良的影响。近年来，芽孢杆菌在生物防治植物病原菌中的应用受到了广泛的关注。该文综述了芽孢杆菌在葡萄病原菌防治领域中应用的研究进展，并分析了其作用機制，旨在为芽孢杆菌在葡萄病原菌防治中的应用提供参考。

关键词：芽孢杆菌;葡萄病原菌;研究进展;生物防治

中图分类号 S436.6文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）24-0088-03

Abstract：Grapevine （Vitis vinifera L.） is considered to be one of the important fruit crops worldwide and can be greatly infected by a number of pathogenic microorganisms，which results large production losses，reduced yields，and fruit quality. In recent years，Bacillus species have attracted great attention for their application potential in biological control of plant pathogens. The present review summarizes the recent progress in the applications and underlying mechanisms of Bacillus species in biological control of major grapevine pathogens. This review provides information for the application of Bacillus species in biological control of grapevine pathogens.

Key words：Bacillus species;Grapevine pathogens;Research progress;Biological control

葡萄是世界上主要的水果之一，2018年我国葡萄种植面积达87.5万hm2，约占全球葡萄总种植面积的11.82%。但在种植过程中，葡萄极易感染细菌、真菌等病害，从而对其生长、产量及品质均造成了不良的影响，进而影响到整个葡萄产业的发展。目前，普遍采用化学农药进行葡萄病虫害的防治，然而化学药剂的大量使用容易使病原菌产生抗药性并造成严重的生态环境污染[1]。此外，化学药剂在葡萄鲜果中的残留，极易引发食品安全问题，威胁消费者的健康。因此，开展生物防控，对于保障葡萄产品的质量安全和产业健康发展具有重要的意义[2]。近年来，芽胞杆菌（Bacillus）作为一种理想的生防微生物被引入植病生物防治领域，其在控制病害发生、促进作物生长、提高作物产量等方面表现出了显著的应用前景[3]。本文综述了芽孢杆菌在葡萄病原菌防治领域中的应用研究进展及其作用机制，并对存在的问题进行了讨论，旨在为芽孢杆菌在葡萄病原菌防治中的应用提供参考。

1 芽孢杆菌对常见葡萄病原菌的防治作用

1.1 灰霉病 灰霉病是一种常见的葡萄病害，由半知菌亚门灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea Pers）感染所致。大量研究证实，芽孢杆菌能有效抑制葡萄灰霉病菌。魏新燕等研究发现，分离自沧州渤海海域的甲基营养型芽孢杆菌（Bacillus methylotrophicus）BH21的无菌发酵液对灰葡萄孢菌有较强的抑制作用，其主要活性成分是脂肽类物质[4]。李永刚和郭晓慧等报道，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）BS2的菌液成分及胞外蛋白能有效抑制灰葡萄孢菌的产孢、萌发和菌丝生长，具有较好的开发前景[5]。Maachia等研究发现，芽孢杆菌B27和B29菌株能有效抑制灰葡萄孢菌的生长[6]。潘虹余等研究发现，解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloquefaciens）B15菌株发酵液能有效抑制灰葡萄孢菌，并发现其主要抑菌物质是脂肽类抗菌物质[7]。

1.2 白粉病 白粉病是一种常见的葡萄叶部真菌病害，主要由葡萄钩丝壳菌（Uncinula necator Schw. Burr.）引起，最容易感染欧洲葡萄（Vitis vinifera L.）。付瑞敏等从葡萄果园土壤中分离鉴定出一株枯草芽孢杆菌PT4，发现该菌株能有效抑制葡萄白粉病病原菌的生长[8]。Maachia等研究发现，芽孢杆菌B27和B29菌株能有效抑制葡萄白粉病病原菌的生长[6]。

1.3 霜霉病 葡萄霜霉病是葡萄生产上的主要真菌性病害之一，由葡萄生单轴霉[（Plasmopara viticola （Berk.& M.A.Curtis） Berl & De Toni）]引起的。该病菌分布广泛，主要侵染葡萄叶片，具有传播快、发病重、再侵染频繁、危害大等特点，严重影响葡萄生长和产量，是造成葡萄生产损失的主要原因之一[9]。解淀粉芽孢杆菌（B. amyloquefaciens）EDR4菌株对葡萄生单轴霉有良好的抑菌效果，该菌株菌液在大田环境下对葡萄霜霉病的防控效果在70%左右，其效果接近80%烯酰吗啉[10]。申红妙等研究表明，内生枯草芽孢杆菌JL4能有效抑制葡萄霜霉病菌孢子囊的萌发，并证实该芽胞杆菌防治葡萄霜霉病的效果与其在葡萄叶表面和内部的定殖量呈正相关[11]。

1.4 白腐病 白腐病又称腐烂病，由白腐盾壳霉（Coniella diplodiella）侵染引起的，主要危害果穗，也可侵染枝蔓和叶片，是葡萄生长期引起果实腐烂的主要病害之一[12]。尹向田等研究发现，甲基营养型芽孢杆菌（B. methylotrophicus）GSBM05发酵液对白腐盾壳霉孢子萌发和菌丝生长的抑制率均在90%以上，发酵液不同组分对葡萄离体果实、叶片的防治效果均达80%以上[13]。

2 芽孢杆菌抑制植物病原菌的作用机制

芽孢杆菌的生物防治作用机制多种多样，主要包括竞争作用、拮抗作用、诱导植物产生抗性以及促进植物生长等多个方面[14，15]。

2.1 竞争作用 竞争作用是芽孢杆菌防治植物病害的重要作用机制之一。芽孢杆菌能与植物病原菌竞争营养和空间位点，从而在植物的根际、体表或体内大量繁殖，迅速成为优势菌株，阻断或干扰病原微生物对植物体的侵染，达到防治植物病害的效果[16]。魏倩等研究表明，枯草芽孢杆菌B579、B001、解淀粉芽孢杆菌HB-2和芽孢杆菌B1能通过形成竞争优势抑制灰葡萄孢霉在蒜薹表面的生长[17]。

2.2 拮抗作用 芽孢杆菌能通过产生脂肽类抗菌肽、细菌素、抗菌蛋白、几丁质酶等产物直接抑制或杀死植物病原菌[18，19]。李永刚和郭晓慧等报道，枯草芽孢杆菌BS2胞外蛋白能有效抑制灰葡萄孢菌分生孢子的产生，说明高分子量抗菌蛋白质是其主要抗菌活性成分之一[5]。芽孢杆菌产生的上述抗菌物质能够作用于植物病原菌菌丝细胞的细胞壁、细胞膜、信号转导通路以及能量代谢，从而干扰或阻断病原菌的正常生长代谢，引起菌丝、菌体的溶解，从而发挥防治植物病害的作用。比如，潘虹余等研究发现，解淀粉芽孢杆菌B15菌株产生的伊枯草菌素A（iturin A）和芬芥素（fengycin）2种脂肽类物质能通过诱导细胞凋亡的形式来抑制灰葡萄孢菌丝的生长[7]。

2.3 诱导植物产生系统抗性 诱导植物产生系统抗性是芽孢杆菌防治植物病害的又一个重要机制。研究表明，枯草芽孢杆菌等除直接抑制植物病原菌的生长和繁殖外，还可通过诱发植物自身的系统抗病潜能，实现广谱的病害防治能力[15]。比如，解淀粉芽孢杆菌EDR4菌悬液处理能显著提高葡萄叶片中多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）及苯丙氨酸解氨酶（PAL）等抗性相关酶的活性，从而通过诱导抗性提高对病原菌的防御能力[10]。

2.4 促进植物生长 研究表明，枯草芽孢杆菌等是一类重要的植物根围促生细菌，能有效促进植物根系及植株生长并增强植物的抗病性，从而减少植物病害的发生[15，21-22]。蔡学清等研究表明，辣椒内生枯草芽孢杆菌BS-2菌株能通过诱导辣椒体内生长素（IAA）、玉米素（ZR4）、赤霉素（GA3）等植物生长激素的合成及抑制脱落酸（ABA）合成，从而促进辣椒苗的生长[23]。

3 展望

综上所述，利用芽孢杆菌防治葡萄病害具有无污染、低残留、安全性高且不易使病原菌产生耐药性等优点，日益受到了国内外学者的关注。今后，一方面应加强芽孢杆菌抗菌物质的分离鉴定及抗菌作用机制方面的基础研究;另一方面，应加强实际应用中的稳定性、环境安全性等的评估，从而推动芽孢杆菌在葡萄病原菌防治中的广泛应用。

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（责编：张宏民）