□《中國農資》記者 宋安勇

克服作物連作障礙的“秘密武器”
——訪山東農業(yè)大學杜秉海教授（上）

□《中國農資》記者 宋安勇

近日，在山東省泰安市舉行的“第五屆生物肥料產業(yè)發(fā)展論壇”上，記者專程采訪了本次論壇的報告嘉賓之一，山東農業(yè)大學生命科學學院土肥資源高效利用國家工程實驗室研究員、山東省農業(yè)微生物重點實驗室微生物肥料創(chuàng)新研究中心主任杜秉海教授，他從農業(yè)上克服作物連作障礙的作物專用多功能PGPR制劑的研究與應用等方面對記者進行了一番詳盡的講解。

“秘密武器”攻克連作障礙

杜秉海向記者介紹，當前我國現有作物種植模式的不合理以及不合理的農業(yè)生產措施，導致大部分地域的作物連作障礙普遍發(fā)生。其后果是嚴重的，對于種植者而言，輕者嚴重減產、重者造成絕產。同時連作障礙還會使土壤可持續(xù)生產能力降低，目前作物連作障礙已經成為制約我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸問題之一。

從多年的實驗室實驗數據分析和田間地頭綜合試驗效果來看，作物連作障礙的發(fā)生是多種因素綜合作用的結果。其中土傳病害積累、作物營養(yǎng)不平衡、植物的自毒作用、土壤生態(tài)破壞等因素是引起作物連作障礙的關鍵因素。從實驗數據和分析比對來觀測，單純地依賴化學肥料、化學農藥、土壤化學熏蒸、普通有機肥和單一功能微生物肥料等措施，均不能從根本上解決作物的連作障礙問題。

杜秉海自信地告訴記者，在當下要想將作物連作障礙這種痼疾連根拔起，需要一種“秘密武器”，而這種“秘密武器”就是植物根際促生細菌，簡稱PGPR。早在1978年，美國奧本大學的J. W.Kloepper教授首次提出植物根際促生細菌的概念，當時的植物根際促生細菌是一種用于描述能夠促進植物生長的根際細菌。在此后的科研中，各國的農業(yè)科技工作者逐漸發(fā)現，PGPR是一群定植于植物根際、與植物根密切相關的根際細菌，當接種于植物種子、根系、塊根、塊莖或土壤時，能夠促進植物的生長。

PGPR綜合作用明顯

在當前的一系列科研成果顯示，PGPR來自于作物根際環(huán)境。在當代的農化生產工藝中，制造成PGPR制劑施用到作物根際環(huán)境，可以使作物具有良好的環(huán)境適應性。讓PGPR制劑在作物根際長期穩(wěn)定地定植，進行各種代謝過程，發(fā)揮作物促生、防病、抗逆、生物修復等多種功能。

從PGPR制劑的作用機理來看，PGPR制劑具有拮抗機制。植物根際促生細菌隨作物根系生長不斷定植，抗生素沿著根運輸分布。同時，植物根際促生細菌具有誘導系統(tǒng)抗性的功效。PGPR局部定植足以誘導植物產生自身抗體，使整個植株獲得免疫能力。除了以上兩點之外，植物根際促生細菌還具有使作物競爭營養(yǎng)和生態(tài)位的功能。PGPR沿著根迅速進行趨化性運動，獲取根分泌物營養(yǎng)，讓作物迅速占據生態(tài)位。

當農作物施用了PGPR制劑后，可以刺激作物產生誘導系統(tǒng)抗性，在提高作物抗病性的基礎之上，提高作物抗旱、耐鹽等系統(tǒng)耐受性。在PGPR制劑的間接促生機制作用下，農作物會產生抗生素、抗菌蛋白等殺菌和抑菌物質；同時會產生水解酶，降解作物自毒物質。施用了PGPR制劑后，可以顯著改善作物根際微生物群落結構與功能，修復土壤生物肥力。

PGPR應用廣、發(fā)展快

杜秉海還告訴記者，目前國內外關于PGPR研究進展都比較迅速。我國關于PGPR研究起始于20世紀90年代初，山東農業(yè)大學、南京農業(yè)大學、華中農業(yè)大學、中國農業(yè)大學等單位率先開展了大蒜、辣椒、西紅柿、黃瓜、西葫蘆、西瓜、草莓、蘋果、櫻桃、核桃、藍莓、柚子、向日葵、棉花、玉米、小麥、煙草、香蕉、花生、花卉、中草藥等多種作物的PGPR菌株篩選、定植、作用機理、制劑研制與應用等工作。其中山東農業(yè)大學PGPR研究室先后從大蒜、辣椒、西紅柿、黃瓜、西葫蘆、西瓜、草莓、棉花、花生、煙草、蘋果、櫻桃、藍莓、核桃、花卉、中草藥等多種作物根際篩選鑒定了500多個PGPR菌株。2010年，完成了多粘類芽孢桿菌SC2菌株的基因組測序分析，并建立了SC2菌株的基因敲除體系，開展了該菌株在辣椒根際定植動態(tài)及其對根際土壤微生物群落結構影響、SC2與辣椒相互作用分子機制、芽孢形成分子機制、防病分子機制等研究工作。

杜秉?？偨Y稱，植物根際促生細菌制劑在農業(yè)生產中逐漸得到廣泛應用，可以幫助種植者克服農作物的連作障礙，能夠讓重茬種植的作物最大限度提高其產量，達到種植者心中滿意的預期收成。同時，植物根際促生細菌制劑還可以減輕肥害藥害，達到保護土壤、保護生態(tài)環(huán)境的目的。