楊冰娟　陶睿澤　林麗　農(nóng)彩紅　段小麗　李航媛　李育川　徐勝光　李晶　黃敏

摘要：玉米莖腐病是由一種或多種真菌、細菌單獨或共同侵染引起玉米根腐、莖腐、鞘腐以及穗腐等癥狀的世界性頑疾，部分病原還能產(chǎn)生真菌毒素，嚴重影響玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量。芽孢桿菌（Bacillus spp.）是已知的最具潛力的生防菌之一，且在自然界中分布十分廣泛。深入了解生防芽孢桿菌的抗菌活性物質(zhì)及抑菌機制，對玉米莖腐病的綠色防控具有重大意義。本文重點闡述對玉米莖腐病具有生防作用的芽孢桿菌種類、防效、防控機制，及相關(guān)混合菌劑的應用現(xiàn)狀。生防芽孢桿菌菌體懸液、發(fā)酵液和無菌發(fā)酵液對病原菌均具有一定的抑菌效果。其中，甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌TA-1的發(fā)酵液防效最佳，且對玉米具有促生長作用；蠟樣芽胞桿菌B25菌體懸液浸種后顯著降低了鮮玉米粒中伏馬菌素的含量；貝萊斯芽孢桿菌BV23對玉米多種病原均有抑制作用；在室內(nèi)及大田中解淀粉芽孢桿菌B9601-Y2發(fā)酵液均較菌體懸液和無菌發(fā)酵液的抑制效果好。多數(shù)芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類抗菌物質(zhì)能破壞細胞膜和細胞壁的完整性，導致禾谷鐮孢菌和擬輪枝鐮孢菌菌絲畸形、頂端囊泡化，細胞膜通透性增強，細胞質(zhì)滲漏，從而抑制病原菌菌絲生長、孢子產(chǎn)生以及孢子萌發(fā)；此外，脂肽類活性物質(zhì)還能使病原菌DNA二級結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生改變，致病基因表達下調(diào)。最后，指出使用芽孢桿菌包衣種子結(jié)合苗期發(fā)酵液灌根的方法可有效防控玉米莖腐病，為芽孢桿菌防控玉米莖腐病提供理論參考及研究思路。

關(guān)鍵詞：玉米莖腐??；芽孢桿菌；禾谷鐮孢菌；擬輪枝鐮孢菌；生物防控

中圖分類號：S435.131.4+9文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）12-0042-08

玉米（Zea mays L.）是全球重要的糧食作物和飼料原料，已成為世界三大谷物糧食之首，但因其生長周期長，極易受到各種病蟲害的威脅［1］。近年來，隨著玉米耕作方式的改變、秸稈還田技術(shù)的推廣以及重茬面積的增加，田間病原菌不斷積累，玉米莖腐病上升成為危害玉米生產(chǎn)的主要病害［2］。玉米莖腐病可導致玉米根系和莖基部發(fā)生腐爛，具有前期侵染后期發(fā)病的特點，且病原對不同生育期的玉米均具有侵染作用。種子和土壤攜帶的病原菌能侵染種子胚芽和胚根以及苗期的根部，導致根腐，嚴重時種子腐爛或死苗［3］。病原菌在玉米根部經(jīng)過一段時間的潛育期后通過維管束系統(tǒng)向地上部分擴展，灌漿期以后病株開始顯癥，葉部表現(xiàn)出青枯或黃枯。玉米乳熟期至蠟熟期為發(fā)病高峰期，主要表現(xiàn)為莖腐、鞘腐以及穗腐，并最終使種子帶菌［4］。此外，部分病原真菌能產(chǎn)生具有熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的真菌毒素，嚴重影響玉米產(chǎn)量和質(zhì)量，給人和動物的健康帶來威脅［5］。據(jù)報道，玉米莖腐病在美洲、大洋洲、亞洲、非洲和歐洲各國的玉米產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生［6］。我國各省玉米產(chǎn)區(qū)也受其危害，嚴重地區(qū)發(fā)病率達70%以上，發(fā)病植株易倒伏，籽粒千粒質(zhì)量下降，導致50%以上的產(chǎn)量損失，多雨天氣病情加重，嚴重時可導致絕收［7］。

玉米莖腐病是由多種真菌、細菌單獨或聯(lián)合侵染所導致的危害玉米根系或莖基部的世界性玉米頑疾［7］。常見的有細菌性莖腐病和真菌性莖腐病2種，目前已報道的病原真菌有31種，報道較多的為鐮孢菌（Fusarium spp.）或腐霉菌（Pythium spp.）［8-10］。普遍認為，鐮孢菌或腐霉菌單獨侵染、鐮孢菌和腐霉菌復合侵染均能引起玉米莖腐病［7，11］。其中，禾谷鐮孢菌為我國吉林、河南等地區(qū)玉米莖腐病的主要致病菌，而甘肅、四川、河北、云南、東北等地區(qū)的主要致病菌為禾谷鐮孢菌和擬輪枝鐮孢菌［2，12-18］。近年來，關(guān)于細菌能引起玉米莖腐病的報道也逐漸增多，我國已報道的主要有菊歐文氏菌玉米致病變種（Erwinia chrysanthemi pv. zeae）、銅綠假單胞桿菌（Pseudomonas aeruginosa）、玉米狄克氏菌（Dickeya zeae）、成團泛菌（Pantoea agglomerans）、極端東方假單胞桿菌（P. extremorientalis）、短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus）［19-24］等。玉米莖腐病的病原菌復雜多樣，給田間生產(chǎn)帶來了極大的挑戰(zhàn)?；瘜W防控可以有效地抑制玉米莖腐病的發(fā)生，但殺菌劑的長期使用會導致環(huán)境污染、生態(tài)失衡以及“3R”問題的產(chǎn)生等。生物防控對環(huán)境友好，病原菌不易產(chǎn)生抗藥性，符合可持續(xù)發(fā)展需求。

1 芽孢桿菌防控玉米莖腐病

目前，關(guān)于利用真菌、細菌和放線菌防控玉米莖腐病的研究國內(nèi)外已有大量的報道，其中關(guān)于拮抗細菌的研究最多，且芽孢桿菌占主導地位。已報道對玉米莖腐病具有防控作用的芽孢桿菌有枯草芽孢桿菌（B. subtilis）、解淀粉芽孢桿菌（B. amyloliquefaciens）、蠟樣芽孢桿菌（B.cereus）、多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）、甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌（B. methylotrophicus）、貝萊斯芽孢桿菌（B. velezensis）、暹羅芽孢桿菌（B. siamensis）、萎縮芽孢桿菌（B. atrophaeus）、死谷芽孢桿菌（B. vallismortis）等。國內(nèi)外研究者在實驗室以及溫室或田間條件下，對不同芽孢桿菌屬的生物防控效果進行了研究（表1、表2）。

1.1 菌體懸液對病原菌的抑制作用

據(jù)報道可知，用于防控玉米莖腐病的拮抗芽孢桿菌中甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌和貝萊斯芽孢桿菌較多，如甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌TA-1、48SJ7-1、ZLS-3、S1等和貝萊斯芽孢桿菌GsBv1、BM21等（表1、表2）。Li等研究表明，玉米內(nèi)生菌甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌對莖腐病有抑制作用，該菌不僅對禾谷鐮孢菌引起的玉米莖腐病防控效果好，而且對玉米植株生長有明顯的促進作用；其中，使用甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌48SJ7-1菌體懸液灌根處理連續(xù)2 年大田防效測定均達74%以上［8，36］。Li等分離到1株貝萊斯芽孢桿菌BV23，連續(xù)2年的溫室盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，玉米出苗后使用BV23菌體懸液灌根，其防效與使用10%精甲霜靈·戊唑醇·嘧菌酯懸浮種子劑（FS）處理的結(jié)果無顯著差異（P<0.05），且BV23具抑菌廣譜性，對玉米的其他致病菌如擬輪枝鐮孢菌、層生鐮孢菌（F. proliferatum）、膠孢鐮孢菌（F. subglutinans）、大斑突臍孢菌（Exserohilum turcicum）、

禾生腐霉（Pythium graminicola）等都具有較好的抑制作用［30］。此外，多黏類芽孢桿菌L10、甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌 S1的苗期防效試驗也表明，菌體懸液灌根處理極大地降低了禾谷鐮孢菌的發(fā)病率，與化學藥劑包衣處理的防控效果無顯著差異［8，28］。蠟樣芽孢桿菌B25不僅可以防控玉米莖腐病的發(fā)生，還可將鮮玉米粒中伏馬菌素的污染率降低93.9%以上［35］。

1.2 無菌發(fā)酵液對病原菌的抑制作用

據(jù)報道可知，解淀粉芽孢桿菌 gfj-4、多黏類芽孢桿菌 ZQT-9、貝萊斯芽孢桿菌BM21的無菌發(fā)酵液對禾谷鐮孢菌菌絲生長、孢子萌發(fā)和孢子的產(chǎn)生都具有抑制作用。Wang等對貝萊斯芽孢桿菌 BM21的研究表明，其孢外物質(zhì)能抑制禾谷鐮孢菌的正常生長，對禾谷鐮孢菌菌絲生長、分生孢子萌發(fā)以及分生孢子產(chǎn)生的抑制率分別達79.2%、84.0%、78.1%，且該抗真菌物質(zhì)能引起禾谷鐮孢菌菌絲畸形和超微結(jié)構(gòu)改變［34］。在盆栽試驗中，使用BM21無菌發(fā)酵液灌溉，可使玉米莖腐病發(fā)病率降低72.4%～77.4%。研究表明，貝萊斯芽孢桿菌 BV23的無菌發(fā)酵液對菌絲生長、分生孢子萌發(fā)都有明顯的抑制作用，抑制效果分別為66.2%、90.1%，經(jīng)BV23無菌發(fā)酵液處理后，禾谷鐮孢菌菌絲粗化，細胞質(zhì)?；毎ねㄍ感栽鰪?，細胞質(zhì)滲漏［30］。崔文艷等研究表明，解淀粉芽孢桿菌 B9601-Y2對防控玉米苗期莖基腐病（擬輪枝鐮孢菌）以及提高玉米生物量都有很好的效果，B9601-Y2的無菌發(fā)酵液盆栽試驗防效達47.34%，且證明了該生防菌株具有發(fā)展為防控玉米病害和葉面肥及根肥的潛力［26］。生防細菌生長過程中產(chǎn)生的不同種類的拮抗代謝產(chǎn)物，如脂肽、聚酮類抗生素、蛋白酶和其他降解酶，對病原菌有較好的抑制效果［38-39］。

1.3 發(fā)酵液對病原菌的抑制作用

生防菌發(fā)酵液包含有生防細菌的次生代謝產(chǎn)物和活菌體。研究表明，貝萊斯芽孢桿菌 GsBv1發(fā)酵液能影響禾谷鐮孢菌菌絲生長、菌絲形態(tài)和菌絲脂質(zhì)過氧化，對菌體活性有抑制作用；室內(nèi)抑制試驗表明，GsBv1發(fā)酵液對菌絲抑制率僅為33.33%，但田間防效能達52.34%，在降低玉米莖腐病發(fā)病率方面有較好作用［33］。此外，Cheng等從玉米根際土壤中也分離得到了1株對禾谷鐮孢菌具有防控效果的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌TA-1，在溫室盆栽試驗中發(fā)酵液濃度為108 CFU/mL時，防效達到 86.79%；在大田試驗中防效高達84.4%，且能提高玉米株高、莖粗和籽粒產(chǎn)量［31，40］。崔文艷等對解淀粉芽孢桿菌B9601-Y2抑菌活性物質(zhì)的種類進行研究，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液對擬輪枝鐮孢菌的抑制作用最為明顯，菌體懸液次之，無菌濾液的抑菌效果最差［26］。Bu等對番茄灰霉病的防控研究中也表明枯草芽孢桿菌 L1-21培養(yǎng)液與細菌+生理鹽水防控效果比使用上清液和L1-21滅活培養(yǎng)液處理的好［41］。這可能與生防菌發(fā)酵液中的次生代謝產(chǎn)物有關(guān)，如抗生素或裂解酶能抑制病原菌的侵染，且提高生防菌在土壤中與其他微生物的競爭力，使得生防菌在根際快速定殖［42］。成功定殖后的生防芽孢菌能在植物根際中不斷產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，部分生防菌還可產(chǎn)生揮發(fā)性氣體，對抑制病原菌的侵染起到促進作用［43］。

1.4 芽孢桿菌混合菌劑的應用

目前，使用真菌、細菌類生防菌防控玉米莖腐病的研究已有相關(guān)報道，但能投入生產(chǎn)中的生防藥劑較少，其中單一生防菌株防控效果較低且穩(wěn)定性差成為阻礙生防菌株發(fā)展的主要原因［44］。研究表明，采取混合接種生防菌的方式能夠發(fā)揮生防菌和其他藥劑的協(xié)同作用，可以達到聯(lián)合防控效果，因此生防菌混配或生防菌與化學藥劑混合接種成為防控土傳性病害的又一研究方向［45］。周茂超等用2種芽孢桿菌（貝萊斯芽孢桿菌 TXM-1、解淀粉芽孢桿菌 TXM-2）的活性成分分別與2種成膜劑［海藻酸鈉（SA）和聚乙烯醇（PVA）］混合復配制成BSCA-1 和 BSCA-2微生物種衣劑，當SA ∶PVA=9 ∶1時兼具促進種子發(fā)芽、生長和延緩菌劑活性速率下降的作用；且TXM-1和 TXM-2產(chǎn)吲哚乙酸和鐵載體能力較強，不僅對禾谷鐮孢菌有抑菌作用，對修復受污染的土壤和玉米苗期生長也具促進作用，認為BSCA-1 和 BSCA-2具有替代化學種衣劑的潛力［46］。段海明等使用解淀粉芽孢桿菌 gfj-4 發(fā)酵上清液與化學殺菌劑混配使用，認為 gfj-4 發(fā)酵上清液對化學殺菌劑的增效作用顯著，其中g(shù)fj-4 發(fā)酵上清液與苯醚甲環(huán)唑配比為9 ∶1時對禾谷鐮孢菌的抑菌率最大，達81.36%，毒性比達1.40，比單獨使用化學殺菌劑或生防菌劑效果好［27］。且苯醚甲環(huán)唑與芽孢桿菌具有一定的相容性，對其菌體和芽孢沒有明顯抑制作用，可以達到聯(lián)合使用防控植物病害的作用［47］。

2 芽孢桿菌抑菌機制

2.1 芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)

人們已從生防菌中提取出多種抗菌物質(zhì)，有小分子的抗生素、蛋白性的抗菌物質(zhì)、多肽抗生素以及次生代謝產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)等［48］。在植物病害的生物防控中，由芽孢桿菌代謝產(chǎn)生的具有抗菌活性的脂肽類物質(zhì)起到了重要作用，由于其結(jié)構(gòu)的不同，芽孢桿菌中的脂肽被分為3個家族：伊枯草菌素（iturin）、泛革素（fengycin）和表面活性素（surfactin）［49-50］。這些脂肽可以有效地抑制植物病原體的生長［51-52］。

2.2 芽孢桿菌的生防機制

芽孢桿菌的生防機制主要表現(xiàn)在抗菌作用、競爭作用、溶菌作用以及誘導抗性等方面。

2.2.1 抗生作用

芽孢桿菌在生長代謝過程中會分泌一些抑制植物病原物的酶類或活性蛋白，這些酶和活性蛋白能抑制病原菌的生長，具有很好的生防作用。幾丁質(zhì)是真菌細胞壁的主要成分，有研究表明蠟樣芽孢桿菌B25產(chǎn)生的2種幾丁質(zhì)酶（Chitinases、ChiA、ChiB）能夠抑制擬輪枝鐮孢菌菌絲生長，降解菌絲細胞壁，抑制分生孢子的萌發(fā)，說明ChiA、ChiB可能在抗擬輪枝鐮孢菌中發(fā)揮重要作用［53］。秦楠等使用解淀粉芽孢桿菌NJH產(chǎn)生的抗菌蛋白對禾谷鐮孢菌的抑制機理進行研究發(fā)現(xiàn)，抗菌蛋白也能抑制禾谷鐮孢菌孢子的萌發(fā)，影響菌絲的正常生長［54］。

2.2.2 溶菌作用

溶菌作用是生防菌防控植物病害中常見的防病機制之一，主要對病原菌的菌體和芽管進行消解。麥角甾醇是真菌中一種獨特的甾醇，是真菌細胞膜的重要組成部分，可以使真菌保持細胞完整性和細胞膜流動性。以往的研究強調(diào)芽孢桿菌產(chǎn)生的fengycin對禾谷鐮孢菌具有抑制效果［55］。Liu等通過對解淀粉芽孢桿菌中分離得到的C16-fengycin A進行研究，結(jié)果表明C16-fengycin A對禾谷鐮孢菌具有較強的抑菌活性，不僅能以質(zhì)膜作為靶點，干擾禾谷鐮孢菌麥角甾醇的生物合成使其含量下降，導致細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)紊亂，破壞細胞膜和細胞壁完整性，使細胞膜通透性增強、胞質(zhì)滲漏，還能與DNA的主溝結(jié)合，使DNA的二級結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生改變［56］。Gu等研究表明解淀粉芽孢桿菌FZB42生產(chǎn)的脂肽bacillomycin D可引起禾谷鐮孢菌菌絲和分生孢子的質(zhì)膜和細胞壁形態(tài)發(fā)生改變，誘導其菌絲和分生孢子中活性氧的積累并導致細胞死亡［55］。同時，也有研究表明生防菌的脂肽類物質(zhì)對病原菌的抑制作用是由多種脂肽協(xié)同作用的結(jié)果，Kim等發(fā)現(xiàn)低濃度下單獨使用iturin A能抑制禾谷鐮孢菌孢子的萌發(fā)，而fengycin和surfactin對孢子萌發(fā)均無抑制作用，但3種脂肽物質(zhì)聯(lián)合應用可提高iturin A對禾谷鐮孢菌的抑制效果［57］。除脂肽類物質(zhì)外，生防菌分泌的蛋白酶、纖維素酶和嗜鐵素等酶類能夠溶解禾谷鐮孢菌細胞壁，起到防御病原菌的作用［58］。

2.2.3 競爭作用

生防菌的競爭作用又稱占位作用或腐生競爭，主要是對植物體表侵染位點的競爭及對氧氣與養(yǎng)分的營養(yǎng)競爭。Bacon等研究發(fā)現(xiàn)玉米內(nèi)生枯草芽孢桿菌在玉米體內(nèi)的快速定殖和繁衍速度遠快于病原菌串珠鐮孢菌［F. moniliforme后改名為擬輪枝鐮孢菌（F. verticillioides）［17］］在玉米體內(nèi)的定殖，具有位點競爭優(yōu)勢，能有效防控擬輪枝鐮孢菌的危害及其伏馬菌素（FB）的積累［59］?？莶菅挎邨U菌分泌的surfactin可在植物根部表面形成生物膜，而生物膜的形成可促進細菌在植物根表的定殖能力，使枯草芽孢桿菌占據(jù)空間位點，有效抑制了病原菌的繁殖，且生物膜的形成與生防效果正相關(guān)［60-61］。

2.2.4 誘導植物抗性

誘導植物抗性是芽孢桿菌防控病原菌的重要機制。有報道稱芽孢桿菌及其產(chǎn)物是植物免疫應答和誘導系統(tǒng)抗性（ISR）的刺激因子，通過激發(fā)植物的誘導系統(tǒng)抗病性提高植物的抗病能力［62-63］。研究表明，生防芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類抗生素能提高生防菌在植株根際土壤的生態(tài)適應能力，通過誘導抗病性來保護植物免受侵害［64］。Cantoro等研究表明，貝萊斯芽孢桿菌RC 218可在緊鄰禾谷鐮孢菌感染部位周圍的宿主組織中誘導細胞壁增厚，從而防止細胞質(zhì)壁分離和塌陷［65］。此外，芽孢桿菌還可通過產(chǎn)生類似細胞分裂素、植物生長激素等物質(zhì)促進植物的生長，提高其生物量，從而增強宿主對病原菌的抵抗能力［66］。

2.2.5 抗菌肽物質(zhì)誘導病原致病基因表達下調(diào)

芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌肽不僅可對病原菌的菌絲和孢子產(chǎn)生直接的危害，還可通過與病原菌互作從而影響病原菌相關(guān)致病基因的表達。通過電子顯微鏡和真菌致病連鎖基因的表達調(diào)控研究表明，拮抗芽孢桿菌處理可導致禾谷鐮孢菌結(jié)構(gòu)和功能退化［67-69］?？姑咕莶輻U菌素（mycosubtilin）為芽孢桿菌常見的脂肽類物質(zhì)，研究顯示從枯草芽孢桿菌 ATCC6633中純化的mycosubtilin不僅能破壞禾谷鐮孢菌和擬輪枝鐮孢菌菌絲細胞結(jié)構(gòu)，還能在轉(zhuǎn)錄水平上顯著影響分生孢子，經(jīng)mycosubtilin處理分生孢子出現(xiàn)腫脹和死亡，2種真菌的芽管伸長受到抑制，顯著降低了病糧中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）和伏馬菌素（FB1、FB2和FB3）的含量，抑制率分別為48.92%、48.48%、52.42%和59.44%，且mycosubtilin顯著下調(diào)了真菌毒素合成相關(guān)基因（FgTri5、FgTri10、FgTri12、FvFum1、FvFum7和FvFum8）的表達［70］。萎縮芽孢桿菌TS1能夠在低溫條件下有效地產(chǎn)生水解酶（脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶和蛋白酶）和抗菌脂肽（surfactin、bacillomycin和fengycin），能夠下調(diào)禾谷鐮孢菌壞死誘導蛋白基因家族（NPP1、NPP2、NPP3和NPP4）和壞死相關(guān)HCE基因家族（HCE1、HCE2、HCE3和HCE4）的表達。此外，TS1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)果顯示，在常溫和低溫條件下，TS1均顯著下調(diào)了真菌編碼與活性氧清除有關(guān)的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、超氧化物歧化酶（SOD）、水解酶［纖維素水解酶（CBH）］和β-木糖苷酶（β-XSD），以及編碼主要真菌毒素［脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和玉米赤霉烯酮（ZEN）TRI6、TRI10、PKS4］基因的表達［71］。

3 討論

玉米莖腐病是世界性玉米頑疾，對玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量造成重大的影響。目前生產(chǎn)上主要采取抗性品種選育、化學農(nóng)藥以及化學種子包衣等方法進行玉米莖腐病的防控。選育并種植抗性品種是一種較為有效的防控玉米病害的手段，但需花費大量的人力物力，且存在培育周期長、抗性遺傳不穩(wěn)定的缺陷?；瘜W藥劑的使用是一種特效的防控方法，但由于玉米整個生育周期長，化學種子包衣只對苗期生長有防控效果，對后期再侵染的病原菌防控效果差，且化學藥劑存在污染環(huán)境、傷害非靶標生物以及增強病原菌的耐藥性等問題。生物防控不僅對環(huán)境友好，可以減施增效，大幅減少施用農(nóng)藥對環(huán)境及人們身體健康的影響。此外，微生物生長周期短，可在短時間內(nèi)進行大批量發(fā)酵，故分離篩選生防菌株，將其應用于玉米莖腐病的病害防控是一種十分可行的手段。

芽孢桿菌由于其生物學特性及其顯著的生防潛能而廣受研究者的青睞。芽孢桿菌具有在復雜環(huán)境中生存和定殖的能力，并能產(chǎn)生多種抗真菌胞外酶和抗菌次級代謝產(chǎn)物［72-74］。近年來，各種菌株如枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、多黏類芽孢桿菌、甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、貝萊斯芽孢桿菌已被用作不同禾谷鐮孢菌感染的潛在生物防治劑［75］。在防控玉米莖腐病上，各種芽孢桿菌的發(fā)酵液、菌體懸液以及無菌發(fā)酵液對禾谷鐮孢菌和擬輪枝鐮孢菌都有一定的抑制作用，室內(nèi)及室外試驗皆表明生防菌的菌體懸液或次生代謝產(chǎn)物對病原真菌的抑制作用具有濃度依賴性。研究表明，脂肽物質(zhì)的抑菌作用有2種模式：低濃度時凋亡和高濃度時壞死［76］。隨著使用濃度的升高，對2種真菌菌絲生長、產(chǎn)孢和孢子萌發(fā)的抑制率以及田間防控效果越明顯。其中部分芽孢桿菌如甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌S1、貝萊斯芽孢桿菌 BV23等菌劑的田間防效與施用化學農(nóng)藥對照組沒有顯著差異，且對作物本身無表觀病害發(fā)生［8，30］。此外，芽孢桿菌在抑制田間玉米莖腐病發(fā)生的同時還具有解磷和分泌吲哚乙酸（IAA）的能力，增加玉米生物量，對玉米的生長起到促進作用［25］。

關(guān)于使用生防菌發(fā)酵液和發(fā)酵濾液防控玉米莖腐病菌的研究已有相關(guān)報道，在室內(nèi)及盆栽試驗中表現(xiàn)出較高的防效。由于芽孢桿菌產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)種類繁多，結(jié)構(gòu)復雜，抗菌活性化合物是天然的，受到田間惡劣環(huán)境條件和植物微生態(tài)中不良因素的影響時容易出現(xiàn)穩(wěn)定性差、可被生物降解的情況，導致生防菌不能正常發(fā)揮生防作用，從而降低生防效果［40］。因此，生防菌株的應用還需以細菌體直接作用為主要的研究方向。研究表明，一些生防菌株無法在田間或寄主植物中有效定殖，從而失去其應用價值［77］。因此，生防菌在田間或寄主植物中有效定殖的能力是其穩(wěn)定性和持久抗病的重要因素。而生防細菌在田間條件下是否能穩(wěn)定定殖在植株葉圍或根部，保持平穩(wěn)的種群數(shù)量和優(yōu)勢，是生防細菌商品化應用的重要因素［78-79］。前人研究發(fā)現(xiàn)，不同菌株混合施用可以提高生防菌定殖成功率和防控效果，或?qū)⑸谰c化學藥劑混施同樣能夠起到提高防控效果的作用，但在實際生產(chǎn)應用中應當充分考慮二者之間的相容性和最佳配比等因素。

玉米莖腐病為典型的前期侵染后期發(fā)病的土傳病害，且種子和土壤均能攜帶病菌，為此，玉米莖腐病的防控還需以預防為主。用生物防治劑進行種子處理已被證明是一種抑制植物病原體的有效方法，可以將生物防治劑引入植物-土壤傳播的病原體系統(tǒng)，并促進其生防活性。研究發(fā)現(xiàn)，使用生防芽孢桿菌菌體懸液對玉米種子進行包衣處理，不僅能降低玉米莖腐?。ê坦如犳呔┑陌l(fā)病率，還提高了玉米株高、莖粗和籽粒產(chǎn)量［31］。此外，蠟樣芽孢桿菌 B25菌體懸液包衣處理降低了玉米莖腐病和穗腐病的發(fā)病率和嚴重程度，以及伏馬菌素污染，且單次使用細菌接種劑就足以保持玉米整個生長周期不受擬輪枝鐮孢菌感染［35］。這與Pereira等的研究結(jié)果一致，種子包衣與直接在玉米穗上噴灑相同的生防菌相比，可以更好地控制擬輪枝鐮孢菌和FB1對玉米穗的污染［80］。因此，要想獲得對玉米莖腐病具有較高防效且能廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生防菌株，可以以玉米種子作為切入點，采用生物種子包衣形式進行防控。但由于不同生防菌之間其主要生防機制以及生防能力的差異，單次施用防效并未達到理想值。研究表明，在土傳病害的防控中多次施用生物殺菌劑比單次施用生物殺菌劑防控效果更好，這表明在初侵染和再侵染期間，需要在土壤中保持較高的生物殺菌劑劑量［42］。因此，還需結(jié)合禾谷鐮孢菌和擬輪枝鐮孢菌對玉米的侵染循環(huán)特點進行生防菌劑的補給，因此可以采用前期種子包衣和后期生防菌發(fā)酵液灌根相結(jié)合的方法進行玉米莖腐病的防控。

參考文獻：

［1］Fu Z J，Li W H，Zhang Q B，et al. Quantitative trait loci for mercury accumulation in maize （Zea mays L.） identified using a RIL population［J］. PLoS One，2014，9（9）：e107243.

［2］范志業(yè)，崔小偉，施 艷，等. 河南省玉米莖基腐病主要病原菌鑒定及主栽玉米品種的抗性分析［J］. 河南農(nóng)業(yè)科學，2014，43（12）：87-90.

［3］蘇前富，賈 嬌，孟玲敏，等. 玉米植株體內(nèi)禾谷鐮孢菌的PCR檢測與癥狀對應表現(xiàn)分析［J］. 玉米科學，2015，23（2）：152-154.

［4］姜媛媛，杜 鵑，遲艷平，等. 玉米莖腐病的發(fā)生與有效防治［J］. 東北農(nóng)業(yè)科學，2018，43（1）：24-27.

［5］Champeil A，Doré T，F(xiàn)ourbet J F. Fusarium head blight：epidemiological origin of the effects of cultural practices on head blight attacks and the production of mycotoxins by Fusarium in wheat grains［J］. Plant Science，2004，166（6）：1389-1415.

［6］郭 成，王寶寶，楊 洋，等. 玉米莖腐病研究進展［J］. 植物遺傳資源學報，2019，20（5）：1118-1128.

［7］劉春來. 中國玉米莖腐病研究進展［J］. 中國農(nóng)學通報，2017，33（30）：130-134.

［8］Li Y G，Geng X B，Ji P S，et al. Isolation and evaluation of a Bacillus methylotrophicus strain for control of corn stalk rot［J］. Biocontrol Science and Technology，2016，26（5）：727-731.

［9］馬傳禹，姚麗姍，杜腓利，等. 玉米抗莖腐病研究進展［J］. 玉米科學，2018，26（2）：131-137.

［10］李 想，王歡歡，郭秋翠，等. 玉米莖腐病病原禾谷鐮孢拮抗菌篩選及分子鑒定［J］. 玉米科學，2020，28（5）：169-175.

［11］吳海燕，孫淑榮，范作偉，等. 玉米莖腐病研究現(xiàn)狀與防治對策［J］. 玉米科學，2007，15（4）：129-132.

［12］佟昀錚. 玉米莖腐病生防菌鑒定及其綠色防控關(guān)鍵技術(shù)研究［D］，長春：吉林大學，2021：13-18.

［13］袁虹霞，閔營輝，張丹丹，等. 河南省玉米莖腐病病原菌分離與致病性測定［J］. 玉米科學，2011，19（6）：122-124，128.

［14］郭滿庫，王曉鳴，何蘇琴，等. 2009年甘肅省玉米穗腐病、莖基腐病的發(fā)生危害［J］. 植物保護，2011，37（4）：134-137.

［15］周歡歡，嚴 靂，王對平，等. 四川省套作玉米莖腐病致病鐮孢菌的分離與鑒定［J］. 四川農(nóng)業(yè)大學學報，2018，36（5）：598-604.

［16］劉樹森，馬紅霞，郭 寧，等. 黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)莖腐病主要病原菌及優(yōu)勢種分析［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學，2019，52（2）：262-272.

［17］賀 娟，何鵬飛，趙正龍，等. 云南省玉米莖基腐病病原鐮孢菌的種群結(jié)構(gòu)研究［J］. 玉米科學，2017，25（4）：135-143.

［18］陳 楠，潘曉靜，姚 遠，等. 東北地區(qū)玉米莖腐病鐮孢菌EF-1α基因序列分析鑒定［J］. 玉米科學，2015，23（4）：143-148.

［19］Hussain M B B M，Zhang H B，Xu J L，et al. The acyl-homoserine lactone-type quorum-sensing system modulates cell motility and virulence of Erwinia chrysanthemi pv. zeae［J］. Journal of Bacteriology，2008，190（3）：1045-1053.

［20］楊麗萍，楊根華，李枝林，等. 玉米細菌性莖腐病組織中一株新的銅綠假單胞桿菌的分離鑒定［J］. 中國農(nóng)業(yè)科技導報，2014，16（1）：65-70.

［21］陳 斌，韓海亮，侯俊峰，等. 玉米細菌性莖腐病研究進展［J］. 中國植保導刊，2021，41（8）：25-29，65.

［22］曹慧英，李洪杰，朱振東，等. 玉米細菌干莖腐病菌成團泛菌的種子傳播［J］. 植物保護學報，2011，38（1）：31-36.

［23］姚秀英，代真林，魏蘭芳，等. 一株新的引起玉米細菌性莖腐病病原細菌的分離鑒定［J］. 植物病理學報，2021，51（5）：822-827.

［24］王滿強，陳光華，鄭小惠，等. 玉米細菌性莖基腐病發(fā)生與防治［J］. 陜西農(nóng)業(yè)科學，2016，62（11）：7-9.

［25］沈冰冰. 玉米莖腐病和大斑病生防菌的篩選及其促生作用的研究［D］. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2019：20-37.

［26］崔文艷，何朋杰，尚 娟，等. 解淀粉芽孢桿菌B9601-Y2對玉米的防病促生長效果研究［J］. 玉米科學，2015，23（5）：153-158.

［27］段海明，余 利，黃偉東，等. 不同溫度下6種化學殺菌劑對玉米莖腐病菌的抑制活性及與生防菌發(fā)酵上清液的混配［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學報，2018，34（1）：41-49.

［28］劉彥策，王會敏，錢欣雨，等. 玉米內(nèi)生菌L10的分離、鑒定及拮抗活性［J］. 植物保護學報，2021，48（3）：630-637.

［29］張艷茹，霍云鳳，石紅利，等. 禾谷鐮刀菌拮抗菌ZQT-9的鑒定與抑菌活性［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2021，49（18）：111-115.

［30］Li Y G，Wang R T，Liu J X，et al. Identification of a biocontrol agent Bacillus vallismortis BV23 and assessment of effects of its metabolites on Fusarium graminearum causing corn stalk rot［J］. Biocontrol Science and Technology，2019，29（3）：263-275.

［31］Cheng X K，Ji X X，Ge Y Z，et al. Characterization of antagonistic Bacillus methylotrophicus isolated from rhizosphere and its biocontrol effects on maize stalk rot［J］. Phytopathology，2019，109（4）：571-581.

［32］冀 璇. 甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌ZLS-3發(fā)酵條件優(yōu)化及對玉米莖腐病的防治效果［D］. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學，2020：14-37.

［33］劉 冰. 玉米紋枯病和莖腐病生防菌株的分離鑒定及田間防效評價［D］. 長春：吉林大學，2020：13-38.

［34］Wang S，Sun L，Zhang W，et al. Bacillus velezensis BM21，a potential and efficient biocontrol agent in control of corn stalk rot caused by Fusarium graminearum［J］. Egyptian Journal of Biological Pest Control，2020，30（1）：1-10.

［35］Lizarraga-Sanchez G J，Leyva-Madrigal K Y，Sánchez-Pea P，et al. Bacillus cereus sensu lato strain B25 controls maize stalk and ear rot in Sinaloa，Mexico［J］. Field Crops Research，2015，176：11-21.

［36］張思奇，孫麗萍，趙同雪，等. 玉米莖基腐病生防菌的篩選及應用［J］. 微生物學通報，2017，44（10）：2345-2352.

［37］耿肖兵. 玉米莖基腐病拮抗菌（48SJ7-1）鑒定、培養(yǎng)條件優(yōu)化及應用的研究［D］. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2015：11-41.

［38］Caulier S，Nannan C，Gillis A，et al. Overview of the antimicrobial compounds produced by members of the Bacillus subtilis group［J］. Frontiers in Microbiology，2019，10：302.

［39］Wu Z S，Huang Y Y，Li Y，et al. Biocontrol of Rhizoctonia solani via induction of the defense mechanism and antimicrobial compounds produced by Bacillus subtilis SL-44 on pepper （Capsicum annuum L.）［J］. Frontiers in Microbiology，2019，10：2676.

［40］程星凱. 甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌TA-1的分離鑒定及其對玉米莖基腐病的防效評價［D］. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2018：14-38.

［41］Bu S W，Munir S，He P F，et al. Bacillus subtilis L1-21 as a biocontrol agent for postharvest gray mold of tomato caused by Botrytis cinerea［J］. Biological Control，2021，157：104568.

［42］Lahlali R，Peng G. Suppression of clubroot by Clonostachys rosea via antibiosis and induced host resistance［J］. Plant Pathology，2014，63（2）：447-455.

［43］張 霞，許曼琳，郭志青，等. 暹羅芽孢桿菌ZHX-10的分離鑒定及其對花生白絹病的生防效果［J］. 中國油料作物學報，2020，42（4）：674-680.

［44］關(guān)曉溪，隋常玲，李金紅，等. 生物農(nóng)藥防治辣椒疫病研究進展［J］. 農(nóng)藥，2020，59（7）：473-476，485.

［45］陳志誼，劉永鋒，陸 凡. 井岡霉素和生防菌Bs-916協(xié)同控病作用及增效機理［J］. 植物保護學報，2003，30（4）：429-434.

［46］周茂超，黃艷娜，段賽菲，等. 微生物種衣劑的研制及其對玉米苗期生長的影響［J］. 中國農(nóng)業(yè)科技導報，2021，23（4）：110-118.

［47］柯 楊，馬 瑜，李 勃，等. 生防枯草芽孢桿菌A97與化學殺菌劑的相容性研究［J］. 陜西農(nóng)業(yè)科學，2013，59（6）：44-47.

［48］周曉梅，劉 強，王瑛璐. 拮抗菌生物防治農(nóng)作物病害的研究進展［J］. 吉林師范大學學報（自然科學版），2010，31（4）：36-39.

［49］Hanif A，Zhang F，Li P P，et al. Fengycin produced by Bacillus amyloliquefaciens FZB42 inhibits Fusarium graminearum growth and mycotoxins biosynthesis［J］. Toxins，2019，11（5）：295.

［50］Ongena M，Jacques P. Bacillus lipopeptides：versatile weapons for plant disease biocontrol［J］. Trends in Microbiology，2008，16（3）：115-125.

［51］Mnif I，Ghribi D. Potential of bacterial derived biopesticides in pest management［J］. Crop Protection，2015，77：52-64.

［52］Rotolo C，de Miccolis Angelini R M，Dongiovanni C，et al. Use of biocontrol agents and botanicals in integrated management of Botrytis cinerea in table grape vineyards［J］. Pest Management Science，2018，74（3）：715-725.

［53］Morales-Ruiz E，Priego-Rivera R，F(xiàn)igueroa-López A M，et al. Biochemical characterization of two chitinases from Bacillus cereus sensu lato B25 with antifungal activity against Fusarium verticillioides P03［J］. FEMS Microbiology Letters，2021，368（2）：fnaa218.

［54］秦 楠，郝 林，李 鑫. 解淀粉芽孢桿菌HRH317抗菌蛋白的分離純化及其抗菌作用［J］. 植物保護學報，2015，42（5）：813-819.

［55］Gu Q，Yang Y，Yuan Q M，et al. Bacillomycin D produced by Bacillus amyloliquefaciens is involved in the antagonistic interaction with the plant-pathogenic fungus Fusarium graminearum［J］. Applied and Environmental Microbiology，2017，83（19）：e01075-e01017.

［56］Liu Y N，Lu J，Sun J，et al. Membrane disruption and DNA binding of Fusarium graminearum cell induced by C16-Fengycin A produced by Bacillus amyloliquefaciens［J］. Food Control，2019，102：206-213.

［57］Kim K，Lee Y，Ha A，et al. Chemosensitization of Fusarium graminearum to chemical fungicides using cyclic lipopeptides produced by Bacillus amyloliquefaciens strain JCK-12［J］. Frontiers in Plant Science，2017，8：2010.

［58］陳 爽，王繼華，張必弦，等. 貝萊斯芽孢桿菌對大豆根腐病盆栽防效及防御酶活性檢測［J］. 分子植物育種，2022，20（19）：6492-6500.

［59］Bacon C W，Yates I E，Hinton D M，et al. Biological control of Fusarium moniliforme in maize［J］. Environmental Health Perspectives，2001，109（2）：325-332.

［60］Bais H P，F(xiàn)all R，Vivanco J M. Biocontrol of Bacillus subtilis against infection of Arabidopsis roots by Pseudomonas syringae is facilitated by biofilm formation and surfactin production［J］. Plant Physiology，2004，134（1）：307-319.

［61］Chen Y，Chai Y R，Guo J H，et al. Evidence for cyclic Di-GMP-mediated signaling in Bacillus subtilis［J］. Journal of Bacteriology，2012，194（18）：5080-5090.

［62］Coutte F，Leclère V，Béchet M，et al. Effect of pps disruption and constitutive expression of srfA on surfactin productivity，spreading and antagonistic properties of Bacillus subtilis 168 derivatives［J］. Journal of Applied Microbiology，2010，109（2）：480-491.

［63］Chandler S，van Hese N，Coutte F，et al. Role of cyclic lipopeptides produced by Bacillus subtilis in mounting induced immunity in rice （Oryza sativa L.）［J］. Physiological and Molecular Plant Pathology，2015，91：20-30.

［64］Gilbert G S，Parke J L，Clayton M K，et al. Effects of an introduced bacterium on bacterial communities on roots［J］. Ecology，1993，74（3）：840-854.

［65］Cantoro R，Palazzini J M，Yerkovich N，et al. Bacillus velezensis RC 218 as a biocontrol agent against Fusarium graminearum：effect on penetration，growth and TRI5 expression in wheat spikes［J］. BioControl，2021，66（2）：259-270.

［66］馬 佳，李 穎，胡 棟，等. 芽孢桿菌生物防治作用機理與應用研究進展［J］. 中國生物防治學報，2018，34（4）：639-648.

［67］Fan X Y，He F，Ding M Y，et al. Thioredoxin reductase is involved in development and pathogenicity in Fusarium graminearum［J］. Frontiers in Microbiology，2019，10：393.

［68］Zhang L L，Sun C M.Fengycins，cyclic lipopeptides from marine Bacillus subtilis strains，kill the plant-pathogenic fungus Magnaporthe grisea by inducing reactive oxygen species production and chromatin condensation［J］. Applied and Environmental Microbiology，2018，84（18）：e00445-e00418.

［69］Kumar P，Dubey R C，Maheshwari D K. Bacillus strains isolated from rhizosphere showed plant growth promoting and antagonistic activity against phytopathogens［J］. Microbiological Research，2012，167（8）：493-499.

［70］Yu C J，Liu X，Zhang X Y，et al. Mycosubtilin produced by Bacillus subtilis ATCC6633 inhibits growth and mycotoxin biosynthesis of Fusarium graminearum and Fusarium verticillioides［J］. Toxins，2021，13（11）：791.

［71］Zubair M，F(xiàn)arzand A，Mumtaz F，et al. Novel genetic dysregulations and oxidative damage in Fusarium graminearum induced by plant defense eliciting psychrophilic Bacillus atrophaeus TS1［J］. International Journal of Molecular Sciences，2021，22（22）：12094.

［72］Farzand A，Moosa A，Zubair M，et al. Transcriptional profiling of diffusible lipopeptides and fungal virulence genes during Bacillus amyloliquefaciens EZ1509-mediated suppression of Sclerotinia sclerotiorum［J］. Phytopathology，2020，110（2）：317-326.

［73］Hobley L，Ostrowski A，Rao F V，et al. BslA is a self-assembling bacterial hydrophobin that coats the Bacillus subtilis biofilm［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2013，110（33）：13600-13605.

［74］牛永艷，朱瑞清，毛 婷，等. 多黏類芽孢桿菌SWS-15玉米促生效果測定及其廢水發(fā)酵條件優(yōu)化［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2021，49（22）：204-209.

［75］Zalila-Kolsi I，Ben Mahmoud A，Ali H，et al. Antagonist effects of Bacillus spp.strains against Fusarium graminearum for protection of durum wheat （Triticum turgidum L. subsp. durum）［J］. Microbiological Research，2016，192：148-158.

［76］Tang Q Y，Bie X M，Lu Z X，et al. Effects of fengycin from Bacillus subtilis fmbJ on apoptosis and necrosis in Rhizopus stolonifer［J］. Journal of Microbiology，2014，52（8）：675-680.

［77］Vurukonda S S K P，Giovanardi D，Stefani E. Plant growth promoting and biocontrol activity of Streptomyces spp. as endophytes［J］. International Journal of Molecular Sciences，2018，19（4）：952.

［78］Mendis H C，Thomas V P，Schwientek P，et al. Strain-specific quantification of root colonization by plant growth promoting rhizobacteria Bacillus firmus I-1582 and Bacillus amyloliquefaciens QST713 in non-sterile soil and field conditions［J］. PLoS One，2018，13（2）：e0193119.

［79］連玲麗，謝荔巖，陳錦明，等. 生防菌EN5的定殖能力及其對根際土壤微生物類群的影響［J］. 植物保護，2011，37（2）：31-35.

［80］Pereira P，Nesci A，Castillo C，et al. Impact of bacterial biological control agents on fumonisin B1 content and Fusarium verticillioides infection of field-grown maize［J］. Biological Control，2010，53（3）：258-266.

收稿日期：2022-09-12

基金項目：云南省教育廳科學研究基金（編號：2022Y710）；云南省科技計劃（編號：202101BA070001-140）；2021年度云南省專業(yè)學位研究生教學案例庫建設項目；2022年度云南省研究生導師團隊建設項目。

作者簡介：楊冰娟（1997—），女，廣西欽州人，碩士研究生，從事植物病害生物防治研究。E-mail：ybj1216@163.com。

通信作者：黃 敏，博士，副教授，從事植物病害生物防治研究。E-mail：huangmin@kmu.edu.cn。