水稻纹枯病生物防治的研究进展

栾春晶 李修平

(佳木斯大学生物与农业学院，黑龙江 佳木斯 154007)

水稻纹枯病主要是由于立枯丝核杆菌(Rhizoctonia solani kuhn)的侵染而致。1934年，我国首次发现该病，并于1975年列为重点防治目标。在水稻的全生育期间均可致病，以抽穗期和分蘖期为主，使水稻不能进行抽穗，导致粒重下降，严重影响了水稻的品质和产量。

当前，防治水稻纹枯病的方法有农业、生物和化学防治。化学防治主要依靠井冈霉素和噻呋酰胺，虽然防治简单，效果快，但长期大量施用一种药物，随着剂量的增加，治理效果也会越来越差，对环境的污染也越来越严重，使防治工作变得更加困难。因此，当前亟需新的方式来进行水稻纹枯病的防治。生物防治是当前较为先进、有效的一种防治措施，有着广泛的推广应用价值。近年来，研究人员对生防菌株进行了分离和筛选并应用于水稻纹枯病的防治过程，已有初步的研究结果。

1 水稻纹枯病概述

1.1 水稻纹枯病的发病规律

水稻纹枯病的发病部位以表层为主，主要在叶鞘和穗部。适宜的温度和湿度条件下，菌核生成菌丝，从叶鞘的间隙进入叶鞘，再扩散到附近的叶片，形成大片病斑，造成病叶枯萎。水稻叶纹枯病的发病状况以点状存在，病斑表现为云纹状。在高温高湿的情况下，水稻在水面附近也会生长出白色的网状菌丝，穗部的菌丝会大量蔓延，导致稻穗上的果实被抽空，产生稗株空穗的现象，继而导致大面积减产。

1.2 水稻纹枯病的传播途径

水稻纹枯病的发生与发展都有一定的规律性，病菌为孢子形式存在，留在病稻草、杂草、土壤中与其它宿主共同越冬。随着春季的来临，温度升高，土壤中的纹枯病菌扩散。当水稻插秧后，菌核附着在水稻叶片表面，在适宜条件下，菌丝进入叶鞘，对周围的植物产生危害。

1.3 水稻纹枯病对生产的危害

水稻纹枯病是一种常见病害，主要损害水稻的叶鞘，其次是叶片，严重时可侵入茎干甚至整个穗部，发病迅速，爆发时间短，导致植株倒伏或全株死亡，是影响水稻高产稳产的重要因素。

当前，水稻纹枯病在世界各国水稻种植中均存在，其中以东南亚受灾最为严重。20世纪70年代以来，全国的水稻纹枯病发病呈上升态势，华南、华中和华东等区域的纹枯病发生率明显上升。根据调查结果，发病地块一般出现5%～10%的产量下降。目前全国每年种植200万hm2的水稻，但发病面积达到90.67万hm2，直接导致了137万t以上的财产损失[1]。

2 水稻纹枯病的生物防治策略

2.1 水稻纹枯病的生物防治概述

长期以来，采用化学防治一直是我国防治诸多土传病害的重要手段，但随着使用时间的延长，其治理效果逐渐减弱。因此，生物防治越来越受到人们的关注。生物防治技术是通过对农作物的有利微生物和微生物进行疾病的调控。

木霉、毛壳菌、酵母菌、淡紫拟青霉、厚壁孢子轮枝菌及菌根真菌是常用的生物防治菌[2]。主要的生防细菌有芽孢杆菌、假单胞杆菌、巴氏杆菌等，除防治外还具有提高植物的生长发育作用。植物促生菌(PGPR)是一种具有潜在防治和推广价值的生物活性物质，其既能促进植物的生长，又可以提高作物的产量。

尽管我国对植物病害的生物防治进行了大量的研究，但仍然存在很多问题。近年来，该技术的发展步伐加快，特别是在育种技术、菌株基因改造、生防农药作用机制和代谢调控机制等领域。

生物防治水稻纹枯病相对化学防治更为先进、环保、高效，也是我国现阶段用于水稻纹枯病防控的重要手段。根据水稻纹枯病的发病规律、传播途径等特点，许多学者提出细菌、真菌、放线菌等拮抗微生物、基因工程技术、稻鸭共养等生物防治策略，从而减少病原菌对水稻侵害，提高水稻产量。

拮抗微生物的抗菌作用是由微生物的挥发性物质、细胞裂解酶、类代谢产物等物质来控制和阻断病原体的活动。通常可分成2种：抑制细菌的增长，对真菌和放线菌的抑制。其中芽孢杆菌(Bacillus)和假单胞菌(Pseudomonas)因具有较强的抗病性和稳定的抗菌性，在土传病害防治中起到了重要作用[3]。另外，在近些年来内生真菌和寄生真菌的生防机理研究也不断涌现，它们作为真菌防治的代表也具有很大的潜力。在水稻纹枯病的生物防治策略中，放线菌作为土壤中分布广泛的微生物，其防治效果不稳定、难以筛选等特性使其研究工作开展起来并不顺利。

2.2 水稻纹枯病的细菌防治

2.2.1 芽孢杆菌

芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌，杆状或球状，可形成内生孢子，富含肽聚糖，对外界有害因素有抵抗力，对纹枯病有较好的抑制效果。芽孢杆菌导致的抗细菌和抗病的机制是竞争、拮抗和诱发植株的抗药性。

陈志谊等[4]从纹枯病油菜田土壤中分离得到了B-916菌株(枯草芽孢杆菌)，该菌株的发酵液对纹枯病具有很好的抑制作用，其对纹枯病的抗性最高时可达到81.9%。黄艺烁等[5]试验结果表明，ZF197对白菜的离体叶枯丝核菌和盆栽的抗性分别达到82.35%和78.57%。陈雪丽等[6]利用硫酸铵分级沉淀法、SephadexG-50柱层析法、SDS-PAGE技术对多粘真菌BRF-1进行了分析，得到了一种能够拮抗大豆立枯丝核杆菌的抗菌素。平板抑菌活性实验表明，该菌株代谢产物对大豆立枯丝核菌能强效抑制，是一种很有发展潜力的生防细菌。

2.2.2 假单胞菌

假单胞菌是一种广泛存在于土壤中的细菌，有提高吸水性和抗旱、耐盐碱、重金属中毒、药物等的能力。以往的研究主要集中于对水稻纹枯病的芽孢杆菌家族的拮抗性，虽然有许多关于假单胞菌对小麦病害具有抗性的报道，但合理利用假单胞菌家族来防治水稻纹枯病是研究人员面临的重要问题。

任小平等[7]在3种不同的栽培方式中，选择了13个具有较强抗性的菌株鉴定出了G亚型沙门氏菌、铜绿假单胞菌和假单胞菌3个具有显著抗水稻纹枯病的菌种。聂亚锋等[8]从连云港海泥及海水中分离出643个细菌，经初步筛选、鉴定，获得一株假单胞菌菌株(PYsw-1)，该菌株具有较好的抗纹枯病作用，防治效果在53.9%～63.2%。MSurendran等[9]从Kuttanad地区不同地点种植的水稻根茎层中分离出3个荧光假单胞菌，并对有效菌株PF43、PF46、PF47和PF43+PF46+PF47的组合菌株进行了水稻纹枯病的测试，数据显示PF43+46+47的组合菌株对纹枯病效果最佳。

2.3 水稻纹枯病的真菌防治

2.3.1 木霉菌属

木霉菌属是一类重要的应用于生物防治的真菌，对植物病原菌具有竞争、重寄生、溶菌和产生抗菌素等多种拮抗作用，其中的2个或3个机理可以进行协同作用，共同提高对抗病原菌的拮抗作用。

国内对于木霉菌株的研究较少，其中较为重要的一种菌株为TY009绿木霉菌株。TY009是一种对抗纹枯病和寄生菌核的有效真菌，并能产生具有高度生物活性的代谢性树胶霉菌毒素[10]。胶霉毒素是一种具有广谱抗菌活性的化合物，能明显地阻止菌丝体的萌发、孢子萌发、次生孢子形成、附着胞形成等。金辉等[11]采用稀释涂布平板法从不同植物根际土样中分离纯化出20株木霉菌菌株，通过室内平板对峙培养试验，发现D1菌株及其发酵浓缩液对水稻纹枯病菌的抑制作用较强，抑菌率达分别达到了80.82%和69.55%。

2.3.2 内生真菌

内生真菌是寄生在宿主体内的真菌，能够促进宿主的生根和增殖，因而在土壤病害控制中得到了广泛的运用。Ma L等[12]从三七根、茎、叶、柄、种子中提取得到了1000株内生真菌，其中104株对三七根腐病的至少1种组合致病系统——尖孢镰刀菌、清枯病菌和北方根结线虫具有抗性。Riyaz-UL-Hasan等[13]对野生小叶豌豆中分离得到的内生真菌进行初步分析，发现这些植物中含有丙酮、2-戊酮、2，4-二甲-3-己酮和1-丁醇来控制立枯丝核菌和核盘菌。李德全等[14]采用试验方法，对水稻进行纹枯病菌的接种，再用生防药剂Bs-916和其变异菌株对实验组以及对照组水稻中POD(过氧化物酶)、PPO(多酚氧化酶)、SOD(超氧化物歧化酶)活力的变化进行了研究。其突变菌株对水稻POD、PPO、SOD活性的影响最大，且三者与植株的抗病能力有一定的关系。

2.3.3 寄生真菌

寄生真菌是一种寄生于其他生物体表面或内部的生物体，普遍分布于土壤中的寄生真菌，其代谢过程中所释放的有机物对防治植物的疾病起着至关重要的作用。Laleh N等[15]的实验结果显示，黄蓝状菌能对大丽轮芽孢杆菌引起的土豆和棉花的枯萎病菌起到很好的抑制作用。Zhu H等[16]从308个轮枝菌中筛选出2个菌种，该菌株对由大丽轮枝孢所引起的棉花黄萎病有较好的控制作用。寄生真菌对于植物患病有减弱的效果，但寄生真菌对于水稻纹枯病的相关研究较少，需待进一步研究开展。

2.4 水稻纹枯病的放线菌防治

放线菌是广泛分布于土壤中的优势微生物，是大多数抗生素的主要来源，在植物病害防治中发挥着重要作用。陈丹等[17]在国内首次发现了一种极暗黄链霉菌CZB40，10倍稀释后对抑制纹枯病的发生有显著的抑制作用。俞寅达等[18]分别从不同土壤、植物和立枯丝核菌丝中分离出了325个细菌和86个放线菌，利用双培养法和发酵过滤法，筛选出对水稻纹枯病具有很好抑菌作用的放线菌菌株与细菌，2种方法均能抑制纹枯病病菌的菌丝生长，抑制率为75.56%与84.07%。彭卫福等[19]研究得到的C2链霉菌对稻瘟病菌、水稻纹枯病、西瓜枯萎病菌均有明显的抑制作用。

3 水稻纹枯病的基因工程技术防治措施

拮抗菌除了在田间直接防治之外，还可以在水稻的抗性育种中使用。主要运用拮抗菌的相关抑制剂对水稻进行基因改造，以得到抗性较强的抗原。

郑爱萍[20]通过对B34的抑菌作用进行分析，确定了B34的结构和N端氨基酸的序列，并建立了B34的cDNA文库，且进行了基因的克隆。Sriram S等[21]报道水稻纹枯病菌产生的一种碳水化合物，其成分是α-葡萄糖和甘露糖。木霉菌TvMNT分离物能够分泌2种抑制毒素活性的胞外蛋白，将该蛋白质的基因编码在水稻中克隆，会产生毒素减弱的细胞外蛋白质，从而增加水稻对纹枯病的抵抗力。Krishnan K等[22]利用ADT38、IR50、ASD16和Basmatil对其进行了基因的改造，创造了一种表达水稻水分含量的沙马汀样蛋白，其具有遗传稳定性。Molla K A等[23]发现使用绿色组织特异性方法过表达草酸氧化酶基因，通过草酸分解代谢从而抑制水稻纹枯病。Jia Y等[24]通过对抗病基因的寻找，得到了抵抗水稻纹枯病的抗性基因，该研究为今后水稻纹枯病的遗传控制提供了依据。

4 展望

尽管生物防治在水稻纹枯病的应用上已有一些成就，但尚有一些问题待解决。如，如何利用计算机的运算能力提高微生物的筛选效率，怎样克服防控效果的不稳定，如何寻找协同作用的拮抗菌提高防治效果和稳定性等，针对不同的问题，制订出相应的解决办法，是今后生物防治水稻纹枯病研究的重要内容。随着生物防治技术的发展，相信在未来将成为水稻病虫害防治的重要手段。