劉磊 梁昌聰 曾迪 楊臘英 郭立佳 丁兆建 黃俊生

摘 要 介紹了芽胞桿菌次生代謝產(chǎn)物及防控土傳病害的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，包括芽胞桿菌拮抗和促生物質(zhì)種類、作用機(jī)理等，以及生防菌的防控應(yīng)用、根際定殖等內(nèi)容，并根據(jù)目前存在的問題進(jìn)行了未來研究方向和前景展望。

關(guān)鍵詞 芽胞桿菌；次生代謝產(chǎn)物；根際定殖；生物防治；土傳病害

中圖分類號 S432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract This article summarized the latest research progress in species and mechanism of secondary metabolites produced by Bacillus spp.， and rhizosphere colonization of Bacillus spp.， and biocontrol of soil-borne diseases with Bacillus spp.. Main problems in the study on secondary metabolites and biological control of soil-born disease by Bacillus spp. were summarized， then the development direction in the future was prospected.

Key words Bacillus spp.； secondary metabolites； rhizosphere colonization； biological control； soil-borne diseases

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.04.030

作物土傳病害泛指真菌、細(xì)菌、病毒、線蟲等病原物以土壤為媒介，入侵多種植株根、莖部等，引起植物枯萎、黃萎、立枯、青枯、紋枯、軟腐、根腐、根腫、猝倒、根結(jié)等多種病害。隨著單一作物種植面積逐漸擴(kuò)大，復(fù)種指數(shù)連年提高，病害愈演愈烈，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。目前，植物真菌性土傳病害嚴(yán)重危及全球糧食安全[1]。以香蕉枯萎病為例，20世紀(jì)初期，這種典型的真菌性土傳病害幾乎使全世界的“大蜜哈”香蕉毀滅，人們因此轉(zhuǎn)而種植抗性較強(qiáng)的“Cavendish”香蕉，但“Cavendish”也逐漸成為感病品種[2-4]。在中國廣東、廣西、福建、海南、云南和臺灣等主要香蕉種植區(qū)也已有枯萎病發(fā)生，且發(fā)病加重趨勢明顯，2009～2013年累計(jì)發(fā)生面積超過5.8萬hm2，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約104.4億元，嚴(yán)重影響中國香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3，5]。

化學(xué)殺菌劑為防治土傳病害作出了巨大貢獻(xiàn)，但其長期使用也造成了農(nóng)藥殘毒、抗藥性、環(huán)境污染等諸多問題。隨著世界各國對生態(tài)環(huán)境、人類健康等方面的日益重視，全球?qū)ι锓乐萎a(chǎn)品、技術(shù)等的關(guān)注愈加密切。生防芽胞桿菌是防治植物土傳病害的重要微生物資源，可在控制病害發(fā)生、發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)植物健康生長，具有種類多、繁殖力高、產(chǎn)物豐富、生活周期短、易于培養(yǎng)等特點(diǎn)，且能產(chǎn)生芽孢以應(yīng)對高溫、干旱、紫外線等不利條件，易于存活和定殖，對人畜、環(huán)境影響小，因此目前被大量應(yīng)用于植物病害生物防治研究。其主要種類有枯草芽胞桿菌（Bacillus subtilis）、解淀粉芽胞桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）、蠟狀芽胞桿菌（Bacillus cereus）、地衣芽胞桿菌（Baclicus lincheniformis）、巨大芽胞桿菌（Bacillus megaterium）、短小芽胞桿菌（Bacillus pumilus）等。在了解土傳病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律基礎(chǔ)上[6]，有目的地引入生防芽胞桿菌，可調(diào)整微生物群落分布，形成多樣化的生態(tài)系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)修復(fù)的同時(shí)，促進(jìn)作物生長，抑制土傳病害的發(fā)生、流行[7]。

1 芽胞桿菌次生代謝產(chǎn)物

人們早在1924年研究枯草芽胞桿菌分解紡織品纖維素時(shí)，就發(fā)現(xiàn)其次生代謝產(chǎn)物在發(fā)揮作用。目前，人們已分離純化出多種有效的次生代謝產(chǎn)物，并對部分物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、功能、作用機(jī)理等進(jìn)行了研究，可為芽胞桿菌在植病生防領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1.1 拮抗物質(zhì)

生防菌與病原菌共同生長時(shí)，前者在同化作用中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物可改變微環(huán)境，抑制或殺死病原菌。1945年Johnson等[8]發(fā)現(xiàn)枯草芽胞桿菌可產(chǎn)生抗菌物質(zhì)。Stover等[9]認(rèn)為芽胞桿菌產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)有脂肽類（lipopeptin）抗生素、多肽類抗生素、幾丁質(zhì)酶、內(nèi)切-1，4-葡聚糖酶、內(nèi)切-l，4-木聚糖酶、小肽、蛋白等?？咕镔|(zhì)產(chǎn)生的生物合成途徑有非核糖體型、核糖體型2種。前者研究較深入，主要包括脂肽類抗生素、多肽類化合物、聚酮化合物等；后者主要包括細(xì)菌素、細(xì)胞壁降解酶類、未知蛋白等，多為小分子物質(zhì)。

1.1.1 脂肽類抗生素 脂肽類抗生素（lipopeptin）是芽胞桿菌產(chǎn)生的主要拮抗物質(zhì)，由不同氨基酸組成的環(huán)肽和不同長度的脂肪酸鏈構(gòu)成，根據(jù)其結(jié)構(gòu)上的差異分為伊枯草菌素（iturin）家族、表面活性素（surfactin）、泛革素（fengycin，A、B 2種），還有一些結(jié)構(gòu)未知的環(huán)肽抗生素[10]。iturin具環(huán)脂肽結(jié)構(gòu)，是兩親化合物，親水部分由7個(gè)α-氨基酸以酰胺鍵形成環(huán)狀肽鏈，疏水部分由14～17個(gè)碳原子組成β-氨基脂肪酸成鏈，主要包括 A、B、C、D、E 5種，桿菌抗霉素（bacillomycin，D、F、L、LC 4種），抗霉枯草菌素（mycosubtilin）等[11]。該家族具溶血性和表面活性，毒性、致敏性低，抗菌譜較廣，可破壞真菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或使之合成異常，通過自發(fā)聚集或寡聚結(jié)構(gòu)形成離子通道促使細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)等大量重要離子滲漏，因此可強(qiáng)烈抑制真菌，對細(xì)菌也有一定作用，其中iturin A應(yīng)用最為廣泛[12-13]。楊晶晶等[14]認(rèn)為iturin和surfactin含量與對根腫病的防效存在一定關(guān)聯(lián)。冉軍艦等[15]從赤霉病拮抗菌7M1中分離到與芽胞桿菌溶素、iturin和mycosubtilin D等同源性達(dá)到99%的抗菌素，溫室防效達(dá)76.41%。

surfactin是大環(huán)內(nèi)酯型化合物，被稱為最強(qiáng)的一類晶狀生物表面活性劑，也是標(biāo)準(zhǔn)表面活性素。高學(xué)文等[16]分析枯草芽胞桿菌B2表面活性素變異體得到類似結(jié)果。surfactin具較強(qiáng)溶血活性，可通過與細(xì)胞膜上的磷脂分子互作形成離子通道，破壞結(jié)構(gòu)，螯合離子，抑制環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶、胞質(zhì)磷脂酶A2等活性，因此可在一定程度上抑制細(xì)菌、病毒活性，對真菌抗性較弱[17]；但可加強(qiáng)iturin的抗真菌能力，降低植物根部表面張力，在根部形成一層生物膜，不僅能夠增強(qiáng)生防菌的定殖能力、促進(jìn)生防菌占據(jù)空間位點(diǎn)，還能誘導(dǎo)植物抗性[18]。Wen等[19]證明脂肽類抗菌活性物質(zhì)Leu7-surfactin A是菌株EBS05發(fā)揮生防作用的關(guān)鍵因子。趙玉華等[20]在研究surfactin A合成相關(guān)基因突變菌株EBS05T時(shí)，發(fā)現(xiàn)surfactin A在誘導(dǎo)煙草對TMV系統(tǒng)抗性的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，可能存在水楊酸（salicylic acid，SA）信號途徑和茉莉酸（jasmonate acid，JA）/乙烯（ethylene，ET）信號途徑的交叉協(xié)同作用。Blacutt等[21]經(jīng)過生化檢驗(yàn)確認(rèn)surfactin和fengycin在RRC101菌株拮抗鐮刀菌時(shí)發(fā)揮作用。

Tschenj[22]從能有效抑制稻瘟病菌、黑斑病菌等絲狀真菌病害的生防細(xì)菌fmbR中分離純化得到fengycin，主要包括A、B兩大類，作用機(jī)理與iturin相似，有一定溶血作用，表現(xiàn)廣譜的抗真菌活性（特別是絲狀真菌）及較弱抑制細(xì)菌活性。劉靜等[23]分析枯草芽胞桿菌對水稻紋枯病菌、小麥赤霉病菌的拮抗作用時(shí)獲得3種抗菌肽，發(fā)現(xiàn)其與fengycin A和B在分子量和氨基酸組成上相似，但理化性質(zhì)有所不同。向亞萍等[24]發(fā)現(xiàn)解淀粉芽胞桿菌B1619分泌3種脂肽類抗生素，其中對番茄枯萎病菌生長起重要抑制作用的抗生素是bacillomycin L和fengycins。Li等[25]認(rèn)為芽胞桿菌XF-1中fengycin的多樣性有助于解釋其生防機(jī)制。

1.1.2 多肽類物質(zhì) 抗菌多肽多種多樣，常含有一些特殊基團(tuán)（甲酰基、乙醇胺、2，4-二氨基丁酸、亞精胺等），通常為線狀、環(huán)狀、分枝狀等，主要包括短桿菌肽、雙效菌素、伊短菌素、多粘菌素、桿菌肽等。短桿菌肽、多粘菌素等可引起細(xì)胞膜損傷，桿菌肽等可影響細(xì)胞壁合成[26]。Banerjee等[27]曾發(fā)現(xiàn)枯草芽胞桿菌可分泌一種環(huán)狀13肽（mycobacillin）。Wu等[28]從菌株JM4代謝產(chǎn)物中獲得2種同源性較強(qiáng)（7個(gè)氨基酸序列組成相同）的新型抗菌肽。袁洪水等[29]用硫酸銨鹽析得到多肽類抗菌物質(zhì)，可抑制大麗輪枝菌孢子萌發(fā)，使菌絲體原生質(zhì)凝集。

1.1.3 聚酮化合物 由低級羧酸連續(xù)縮合形成，具長碳鏈結(jié)構(gòu)，可分為芳香族聚酮化合物、復(fù)合聚酮化合物2大類。前者是乙酸縮合形成酮基，以非還原狀態(tài)在?；溠由欤?jīng)折疊、醇醛縮合形成六元環(huán)后脫水還原；后者與前者在結(jié)構(gòu)上差異較大，縮合后通過內(nèi)酯化成環(huán)，合成的關(guān)鍵酶是聚酮合酶（PKS）。主要有地非西?。╠ifficidin）、大環(huán)內(nèi)酯（macrolactin）、多烯化合物（bacillaene）等，具有抗細(xì)菌（如紅霉素、四環(huán)素等）、真菌（如灰黃霉素、兩性霉素等）等活性[30]。

1.1.4 細(xì)菌素 一類多肽或前體多肽，由細(xì)菌在代謝過程中合成，抗菌譜較窄，一般對同源革蘭氏陽性菌具有抑菌活性，自身有免疫性，如枯草菌素等[31]；而類細(xì)菌素也可作用于革蘭陰性菌、真菌，應(yīng)用更廣[32]。細(xì)菌素可特異性吸附到敏感受體，破壞細(xì)胞膜，形成離子通道，促使發(fā)生離子滲漏，抑制三磷酸腺苷等合成、運(yùn)輸，降低膜內(nèi)外能差，致使細(xì)胞在形態(tài)、代謝等方面發(fā)生一系列改變，最終死亡。Palazzini等[33]從赤霉病菌拮抗芽胞桿菌RC218中分離到菌株獨(dú)有的羊毛硫細(xì)菌素（lantibiotics）。

1.1.5 細(xì)胞壁降解酶類 最常見的是幾丁質(zhì)酶、β-1，3-葡聚糖酶等，前者可降解、重組真菌細(xì)胞壁；后者可水解β-1，3糖苷鍵，抑制真菌生長，也可作為病程相關(guān)蛋白、信號分子等誘導(dǎo)植物抗性。兩者可協(xié)同作用，增強(qiáng)抑菌效果[34]。張志紅等[35]發(fā)現(xiàn)將芽胞桿菌與酵母菌組合后降解液粘度最低、幾丁質(zhì)酶活性最高，可使甲殼素對根結(jié)線蟲防效提高2.58倍。謝昕等[36]發(fā)現(xiàn)多粘類芽胞桿菌AFB037產(chǎn)生抗菌成分需要真菌菌體成分的誘導(dǎo)，認(rèn)為其有效成分可能為細(xì)胞壁降解酶類。柳少燕等[37]認(rèn)為拮抗菌中可能參與病原菌細(xì)胞壁降解的酶類的亞家族發(fā)生了顯著擴(kuò)增，且擴(kuò)增的亞家族與拮抗菌特異降解的病原菌細(xì)胞壁組分之間存在關(guān)聯(lián)。張亮等[38]發(fā)現(xiàn)有廣譜抑菌能力的4株生防菌均能產(chǎn)生蛋白酶、β-1，3葡萄糖酶等，但未分泌幾丁質(zhì)酶。暢濤等[39]分析莫海威芽胞桿菌ZA1拮抗機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)其不能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶。

1.1.6 其它抗菌物質(zhì) 芽胞結(jié)合蛋白TasA伴隨芽孢形成產(chǎn)生，對革蘭氏陽性、陰性細(xì)菌均有廣譜抗菌活性[40]。Liu等[41]提取純化枯草芽胞桿菌B-916產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)，分離到一種新蛋白（bacisubin），發(fā)現(xiàn)其能使立枯絲核菌菌絲頂端腫大、破裂。陳夕軍等[42]得到枯草芽胞桿菌G87的抗菌蛋白，其為不含芳烴的糖蛋白，對高溫和堿性條件敏感，對蛋白酶類和紫外線等不敏感。Tareq等[43]在優(yōu)化拮抗芽胞桿菌發(fā)酵條件時(shí)發(fā)現(xiàn)了新的大環(huán)內(nèi)酯衍生物，對革蘭氏陽性菌有拮抗活性。胡曉丹等[44]從對小麥赤霉病菌具有顯著拮抗作用的枯草芽胞桿菌上清液中分離鑒定拮抗物質(zhì)，得到分子量48 ku的蛋白質(zhì)。牛煥杰等[45]分離到一種分子量為115 ku的抗菌蛋白EP-1，其對蘋果樹腐爛病菌菌絲生長具有明顯抑制和破壞作用。

1.2 促生物質(zhì)

有些微生物對植物的生長起直接或間接的促進(jìn)作用，被稱為植物促生細(xì)菌（Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）。PGPR作為最具防病潛力與應(yīng)用價(jià)值的一類生防菌，不僅能夠促進(jìn)植物生長，增加作物的產(chǎn)量，還能提高防病能力，是眾多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)對象，尤以芽胞桿菌、假單胞菌屬為多。

1.2.1 植物激素 芽胞桿菌能產(chǎn)生或誘導(dǎo)植物產(chǎn)生激素類物質(zhì)[生長素（indole acetic acid，IAA）、赤霉素（gibberellic acid，GA）、細(xì)胞分裂素（cytokinin，CTK）、脫落酸（abscisic acid，ABA）、ET、SA、JA、油菜素甾醇（brassinosteroid，BR）、多胺（polyamine，PA）、三十烷醇（triacontanol，TRIA）等]及其類似物，從而對植物的一系列生命活動(dòng)過程產(chǎn)生影響，包括細(xì)胞生長、分裂，氣孔調(diào)節(jié)，光合作用，蒸騰作用，離子吸收、運(yùn)輸，葉、花、果實(shí)發(fā)育、衰老，逆境抗性等[46]。楊大旗等[47]檢測小麥豐收菌蠟狀芽胞桿菌W2-6、R2的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)其中GA、ABA、玉米素含量均增加，有利于麥苗生長。崔榮強(qiáng)等[48]發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)抑菌作用的芽胞桿菌T28可產(chǎn)生促生長植物激素和鐵載體。Asari等[49]用擬南芥研究解淀粉芽胞桿菌促生作用，發(fā)現(xiàn)其存在IAA、CTK信號傳導(dǎo)。

1.2.2 嗜鐵素 亦稱為鐵載體，是微生物為了適應(yīng)地殼高氧低鐵環(huán)境，經(jīng)非核糖途徑合成的一類分子量小、能特異獲取環(huán)境中Fe3+的螯合因子[50]，已有500多種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的嗜鐵素被發(fā)現(xiàn)。鐵元素是微生物、植物必需的微量元素，其功能無可替代。缺鐵環(huán)境下，芽胞桿菌可通過競爭將其轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)滿足自身需要，此時(shí)環(huán)境中Fe3+進(jìn)一步減少，可抑制病原菌生長或使病原菌缺少致毒因子[51]。同時(shí)，嗜鐵素在植物營養(yǎng)中可發(fā)揮潛在調(diào)控作用，例如活化土壤中的難溶性鐵參與根瘤固氮等[52]。余賢美等[53]應(yīng)用改良培養(yǎng)基獲得較高產(chǎn)量的嗜鐵素，同時(shí)，認(rèn)為鐵離子可降低菌株對枯萎病的防效。

1.2.3 有機(jī)酸 磷、鉀等是作物生長發(fā)育所必需的主要營養(yǎng)元素，若供應(yīng)不足易影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。有機(jī)酸是具有酸性的有機(jī)化合物，可提高作物養(yǎng)分利用效率等。不同種類的芽胞桿菌可分泌多種有機(jī)酸（乳酸、羥基乙酸、延胡索酸、琥珀酸、檸檬酸等），將土壤中許多不溶性的無機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性的磷、鉀鹽等，供作物吸收利用。Chen等[54]認(rèn)為芽胞桿菌可分泌大量檸檬酸、草酸等溶磷高效有機(jī)酸。楊柳等[55]發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸、氨基酸等可促進(jìn)鉀長石等的分解。張義等[56]經(jīng)篩選獲得2株能分泌乳酸、丙酸、丁二酸等的地衣芽胞桿菌，認(rèn)為其在促進(jìn)土壤中難溶的磷、鉀等化合物的分解方面展現(xiàn)出一定的潛力。

2 在土傳病害防控中的應(yīng)用

目前，芽胞桿菌次生代謝產(chǎn)物防控土傳病害主要應(yīng)用方式是在田間接入生防菌。美國登記的5株枯草芽胞桿菌中，GBO3（Kodiak）、MBI600（Subtilex）可防治由鐮刀菌屬、鏈格孢屬、絲核菌屬等引起的豆類、麥類、棉花、花生根部病害，解淀粉枯草芽胞桿菌變種FZB24（Taegro）可有效防治由鐮刀菌屬、絲核菌屬引起的根腐病、枯萎病。俄羅斯開發(fā)了2種枯草芽胞桿菌產(chǎn)品，其中可濕性粉劑AllrineB用于防治多種作物立枯病等，田間防效達(dá)60%～95%；Gamair主要用于防治細(xì)菌性軟腐病等。澳大利亞登記的枯草芽胞桿菌A-13可用于防治麥類、胡蘿卜立枯病等土傳病害，且可提高產(chǎn)量。中國研制的枯草芽胞桿菌可濕性粉劑“百抗”可用于防治水稻紋枯病、三七根腐病、煙草黑脛病等土傳病害，枯草芽胞桿菌組合粉劑或液劑“麥豐寧”可用于防治小麥紋枯病，田間防效為50%～80%。

2.1 競爭拮抗

生防菌競爭作用主要包括營養(yǎng)和位點(diǎn)競爭。營養(yǎng)競爭只在少數(shù)菌株中發(fā)現(xiàn)，如產(chǎn)生的嗜鐵素與病原菌競爭鐵營養(yǎng)；位點(diǎn)競爭包括芽胞桿菌在植物根際、體表或體內(nèi)的定殖、繁衍和種群的建立及其與病原微生物的相互作用。拮抗作用主要指生防菌通過產(chǎn)生上述多種次生代謝產(chǎn)物，改變其生長的微環(huán)境，抑制甚至殺死病原菌。Aravind等[57]從黑胡椒根、莖分離芽胞桿菌等用于防控辣椒疫霉。梁建根等[58]發(fā)現(xiàn)巨大芽胞桿菌K-8對南方根結(jié)線蟲2齡幼蟲有一定的殺傷作用，其矯正死亡率為70.8%，盆栽防效為47.8%。Alvindia等[59]應(yīng)用解淀粉芽胞桿菌DGA14防控香蕉冠腐病，同時(shí)可提高香蕉質(zhì)量。Wang等[60]應(yīng)用解淀粉芽胞桿菌W19菌防控香蕉枯萎病。施慧等[61]利用一種解淀粉芽胞桿菌的殺線蟲活性構(gòu)建了快速高效篩選的方法，用來快速尋找與線蟲侵染功能相關(guān)的基因。楊晶晶等[14]用化學(xué)誘變枯草芽胞桿菌對大白菜根腫病進(jìn)行防治，防效可達(dá)68.80%。黃秋斌等[62]通過GFP標(biāo)記菌株驗(yàn)證了蠟樣芽胞桿菌B3-7能在小麥根部長期定殖，具有較好的生態(tài)適應(yīng)性和防治小麥紋枯病的能力。馬耀華等[63]從石榴根際土壤中分離獲得一株生防細(xì)菌Z2，對石榴干腐病抑制率達(dá)31.27%～81.89%。張亮等[38]從健康大豆植株根部篩選到有廣譜抑菌能力的4株生防菌，認(rèn)為其對番茄枯萎病有良好的防控效果，發(fā)病程度可降低42.33%～51.33%。李姝江等[64]將解淀粉芽胞桿菌BA-12可濕性粉劑稀釋500～1 000倍時(shí)防治核桃根腐病效果最佳。Karimi等[65]認(rèn)為可應(yīng)用根際解淀粉芽胞桿菌SB14防治甜菜立枯病。此外，王文橋等[66-67]指出，化學(xué)藥劑與枯草芽胞桿菌BAB-1水劑等交替噴施明顯降低了番茄4種病害或黃瓜3種病害的嚴(yán)重度及延緩病害發(fā)展，減少了化學(xué)藥劑施用次數(shù)。

2.2 誘導(dǎo)抗性

拮抗菌能激活植物的防御反應(yīng)或誘導(dǎo)植物的系統(tǒng)抗病性，提高植物的抗病能力，van Loon等[68]和van Wees等[69]認(rèn)為根際微生物能誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)獲得抗性（Systemic acquired resistance，SAR）的誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性（Induced systemic resistance，ISR）。芽胞桿菌產(chǎn)生的surfactin和fengycin能通過依賴JA、ET的ISR增強(qiáng)大豆、番茄抗病性能[70]。余賢美等[53]發(fā)現(xiàn)枯草芽胞桿菌Bs-15可誘導(dǎo)甜椒產(chǎn)生抗性，在防治枯萎病及促進(jìn)生長等方面具有較好效果。Niu等[71]發(fā)現(xiàn)芽胞桿菌AR156可誘導(dǎo)擬南芥植株體內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)的相關(guān)基因表達(dá)，提高植株抵御病原菌人侵的能力。Bhattacharyya等[72]研究表明根圍促生菌可誘導(dǎo)植株產(chǎn)生系統(tǒng)抗病性。陳志誼等[7]認(rèn)為生防芽胞桿菌B-1619、PTS-394不僅可有效控制由設(shè)施蔬菜土傳病害引起的連作障礙，而且對植株有促生作用。李文英等[73]發(fā)現(xiàn)芽胞桿菌PAB-1、PAB-2菌株制劑能增加香蕉苗生物量，提高植株養(yǎng)分吸收量，防控效果為18.8%～46.9%。李山東等[74]將枯草芽胞桿菌NJ-18的芽孢制劑與20%氟酰胺可濕性粉劑聯(lián)合拌種，用于防治小麥紋枯病，對拔節(jié)期病害防效高達(dá)74.83%，且能顯著提高小麥千粒重，同時(shí)對小麥生長安全。陳劉軍等[75]驗(yàn)證了蠟質(zhì)芽胞桿菌AR156對水稻紋枯病的溫室防效為73.06%，可促進(jìn)水稻生物量增加14.45%，同時(shí)提高了水稻植株防御酶活性，增強(qiáng)防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)。暢濤等[39]應(yīng)用莫海威芽胞桿菌ZA1防控馬鈴薯晚疫病等，確認(rèn)其發(fā)揮了防病促生作用及對防御酶的誘導(dǎo)。黃大野等[76]發(fā)現(xiàn)蘇云金芽胞桿菌NBIN863對番茄根結(jié)線蟲的溫室防效達(dá)54.48%，對植株具有促生作用。馬玉琴等[77]認(rèn)為短短芽胞桿菌肥不僅可以有效地防治根結(jié)線蟲病，而且增產(chǎn)及促生長作用較為明顯。Jiao等[78]發(fā)現(xiàn)葡萄內(nèi)生芽胞桿菌可誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生內(nèi)源性褪黑素。施用生物有機(jī)肥可在防控香蕉枯萎病、番茄青枯病的同時(shí)，提高產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)[79-81]。

2.3 根際定殖

根際定殖是指在有土著微生物存在的情況下，引入外來微生物至植物根部并持續(xù)維持一定種群數(shù)量，這是生防菌充分發(fā)揮作用并防控植物土傳病害的基礎(chǔ)[82-83]。芽胞桿菌在植物根際、體表或體內(nèi)及土壤中占據(jù)生態(tài)位，從而防止病原菌入侵，這可視為其競爭作用的具體表現(xiàn)[84]。生防菌株在植物根際定殖受生物和非生物因素影響。生物因素包括拮抗菌本身的生理特性[85]、植物因素（品種、根系分泌物等）[86]及其與其它微生物的相互作用等。非生物因素主要包括土壤理化性狀、營養(yǎng)狀況、含水量等[87]。不同因素可相互作用，共同影響生防菌的根際定殖。準(zhǔn)確地回收、檢測接種到環(huán)境的微生物，是確保其發(fā)揮預(yù)期作用的技術(shù)前提。已報(bào)道的檢測方法主要有抗生素標(biāo)記法[88-90]、報(bào)告基因標(biāo)記法[89，91-93]、免疫學(xué)方法等。Ji等[83]篩選到可在桑樹根際定殖并進(jìn)入根系內(nèi)部防止病害發(fā)生的枯草芽胞桿菌。Fan等[94]發(fā)現(xiàn)標(biāo)記后解淀粉芽胞桿菌FZB42在不同作物根部表現(xiàn)出不同的定殖特征。

3 問題與展望

次生代謝產(chǎn)物對芽胞桿菌發(fā)揮防病促生作用至關(guān)重要，目前已分離得到多種次生代謝產(chǎn)物，應(yīng)在研究化合物組成、結(jié)構(gòu)、基本生理生化性質(zhì)等基礎(chǔ)上結(jié)合發(fā)酵培養(yǎng)分析其產(chǎn)生條件，結(jié)合田間植物微生態(tài)環(huán)境分析其生物學(xué)特性，結(jié)合室內(nèi)及田間防效分析其作用機(jī)理。其中，芽胞桿菌田間定殖是其能發(fā)揮作用從而防控植物土傳病害的基礎(chǔ)，應(yīng)高度重視，在篩選優(yōu)良菌株基礎(chǔ)上，結(jié)合生物學(xué)特性分析、田間環(huán)境因素、作用機(jī)理等，利用物理、化學(xué)、生物、分子生物學(xué)技術(shù)等加強(qiáng)對生防菌的改良，增強(qiáng)其定殖能力，同時(shí)提高其競爭、拮抗、誘抗作用，擴(kuò)大防治對象范圍。其次，可通過添加載體、表面活性劑、分散劑、崩解劑、黏結(jié)劑、保護(hù)劑等將生防菌加工配制成可濕粉劑、水分散粒劑等，或添加有機(jī)肥等將其加工配制成微生物有機(jī)肥，以增強(qiáng)拮抗菌田間宿存能力，更好地發(fā)揮防控作用。但目前微生物菌劑、菌肥使用的菌種仍比較單一或配制不合理，應(yīng)根據(jù)芽胞桿菌等次生代謝產(chǎn)物種類科學(xué)配制多功能復(fù)合微生物菌肥，以提高其促生防病功效，修復(fù)土壤。也可結(jié)合相容性分析、作用機(jī)理、實(shí)際需求等將不同菌株組合，或?qū)⒕昱c化學(xué)殺菌劑等混合配制成復(fù)合菌劑[95-96]。此外，在施用生防菌時(shí)，應(yīng)參考現(xiàn)有施藥方式[97-98]，結(jié)合區(qū)域環(huán)境、作物生長、病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律等[6，99]，分析適宜的時(shí)期、環(huán)境條件等，同時(shí)可對菌劑、菌肥進(jìn)行激活擴(kuò)繁等，還應(yīng)根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)、防控效果等及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

近十多年來，隨著發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的高速發(fā)展，剛剛起步的生物防治產(chǎn)業(yè)以其巨大的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，展現(xiàn)出其良好的應(yīng)用前景，成為各國研究機(jī)構(gòu)和公司的關(guān)注熱點(diǎn)。芽胞桿菌是土壤和植物微生態(tài)（體表、根際等）的優(yōu)勢微生物種群，具有較強(qiáng)的抗逆能力和防病促生作用。許多性狀優(yōu)良的菌株已被成功應(yīng)用于多種植物土傳病害及其它病害[48，100]的生物防治，且防治效果在田間得到驗(yàn)證。目前，中國把農(nóng)業(yè)生物藥物與生態(tài)農(nóng)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的主題，更進(jìn)一步提出農(nóng)藥化肥“雙減”計(jì)劃、“綠色增產(chǎn)增效模式”，芽胞桿菌等微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景，相關(guān)研究可為農(nóng)業(yè)綠色化、增產(chǎn)、增效和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

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