楊 凡，姜華艷，蔡毓新，唐艷領(lǐng)，馬 凱，史宣杰，常高正，劉景堂

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 鄭州 450002；2.河南省慶發(fā)種業(yè)有限公司 鄭州 450002；3.河南省種業(yè)發(fā)展中心 鄭州 450046）

自Berkeley[1]首次報(bào)道根結(jié)線蟲以來，根結(jié)線蟲已是全球性難以控制和防治的土傳病害，可以感染3000 多種植物，包括蔬菜、豆類、谷物、雜草、灌木和果樹以及草本和木質(zhì)觀賞植物等，其中侵染瓜類、茄果類、十字花科類等作物最為嚴(yán)重，當(dāng)無寄主存在時(shí)，可在土壤中存活1 年以上[2]。世界范圍內(nèi)大約有14%的植物損傷都是由線蟲造成的[3-4]。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，植物根結(jié)線蟲一般造成經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)22%～55%，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致絕收，世界上每年因根結(jié)線蟲病造成經(jīng)濟(jì)作物損失高達(dá)1800 億美元[5]。經(jīng)調(diào)查，我國蔬菜根結(jié)線蟲以南方根結(jié)線蟲和爪哇根結(jié)線蟲為主，造成黃瓜[6]、辣椒[7-8]、番茄[9]等經(jīng)濟(jì)作物損失尤其嚴(yán)重，常年發(fā)病率一般為11%～35%，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)75%，甚至絕收。20 世紀(jì)50 年代最早在山東和河南發(fā)現(xiàn)根結(jié)線蟲，半個(gè)世紀(jì)以來，全國各地均有根結(jié)線蟲發(fā)生，且危害日趨加重，尤其是黃淮海地區(qū)常年種植的設(shè)施及保護(hù)地根結(jié)線蟲極為泛濫[5，10-11]。根結(jié)線蟲在作物根部形成根結(jié)，破壞作物根系對(duì)水分、礦物質(zhì)及養(yǎng)分的吸收，導(dǎo)致作物生長受阻，加劇植株減產(chǎn)或死亡[12]。此外，土壤中病原微生物易通過作物根部傷口侵入，形成復(fù)合侵染，協(xié)同加重根結(jié)線蟲病發(fā)生，造成更大損失[13]。相關(guān)研究表明，根結(jié)線蟲會(huì)加重枯萎病、蔓枯病及冠癭病的發(fā)生[14]。當(dāng)前對(duì)根結(jié)線蟲病防治最經(jīng)濟(jì)簡單和有效的方法依然是化學(xué)藥劑防治，但在線蟲防治過程中易出現(xiàn)農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染、線蟲產(chǎn)生抗性、土壤中微生物種群數(shù)量失衡、人畜共存受到威脅等問題[6，13，15]。因此，如何安全、高效、環(huán)境友好地防治根結(jié)線蟲病的發(fā)生已成為設(shè)施蔬菜高效生產(chǎn)急需攻克的重大卡脖子難題。

1 淡紫紫孢菌防控蔬菜根結(jié)線蟲作用機(jī)制

近年來環(huán)保、高效、對(duì)非靶標(biāo)生物低毒的殺線微生物被廣泛研究[16-17]。淡紫紫孢菌（Purpureocillium lilacinum）2011 年前又名淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus），Jennifer 等[18]通過擴(kuò)增其ITS、18S rDNA和TEF 3 個(gè)序列，將其劃分為糞殼菌綱（Sordariomycetes），肉座菌目（Hypocreales），蛇形蟲草科（Ophiocordycipitaceae），紫孢霉屬（Purpureocillium）。淡紫紫孢菌作為多種植物根系內(nèi)生習(xí)居菌，可以寄生及毒殺根結(jié)線蟲、異皮線蟲、劍線蟲、金色線蟲、穿孔線蟲、螺旋線蟲、珍珠線蟲、腎形線蟲和孢囊線蟲等多種植物線蟲，還能抑制多種植物病原真菌及植物病原細(xì)菌和昆蟲病原體等，克服了傳統(tǒng)化學(xué)藥劑帶來的諸多弊端，具有安全無污染性、流行觸殺性、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是極具推廣潛力的生防菌[19-22]。袁夢蕾等[23]通過在黃瓜育苗基質(zhì)中添加淡紫紫孢菌微菌核，大田移栽30 d 后，黃瓜根結(jié)線蟲防效達(dá)80%。楊凡等[24]前期研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌pt 361菌株對(duì)黃瓜根結(jié)線蟲卵寄生率達(dá)72.61%，菌株混合發(fā)酵液對(duì)黃瓜根結(jié)線蟲幼蟲致死率達(dá)95.20%。還有研究表明，淡紫紫孢菌和粉紅螺旋聚孢霉菌株聯(lián)合使用，溫室黃瓜根結(jié)線蟲防效顯著高于單一菌株使用效果[25]。

迄今為止，關(guān)于淡紫紫孢菌防控根結(jié)線蟲作用機(jī)制研究鮮有報(bào)道[26]。在查閱、參考已有淡紫紫孢菌研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者前期對(duì)淡紫紫孢菌菌株P(guān)l36-1及突變菌株分析研究，認(rèn)為淡紫紫孢菌主要通過菌絲寄生、胞外酶降解及產(chǎn)生毒素毒殺等3 種方式作用于根結(jié)線蟲卵或幼蟲。

1.1 菌絲寄生

淡紫紫孢菌主要通過菌絲侵入并寄生植物根結(jié)線蟲卵和幼蟲。Jatala[27]首次報(bào)道并證明了這一現(xiàn)象。Dackman 等[28]從植物根部南方根結(jié)線蟲卵囊和幼蟲中分離得到了多株淡紫紫孢菌菌株，通過盆栽復(fù)接試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些菌株均能再次寄生或侵染根結(jié)線蟲卵囊和2 齡幼蟲。高學(xué)彪等[29]利用淡紫紫孢菌侵染南方根結(jié)線蟲卵，寄生率為92.60%。Holland 等[30]研究表明，淡紫紫孢菌通過菌絲膨大形成吸附胞和侵入釘侵入爪哇根結(jié)線蟲卵囊、卵、幼蟲和雌蟲成蟲，并在體內(nèi)繁殖生長。楊凡等[24]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌菌絲接觸植物根結(jié)線蟲卵囊、卵和幼蟲等表面產(chǎn)生特殊結(jié)構(gòu)（吸附胞），從而吸附在根結(jié)線蟲卵囊、卵殼表面和幼蟲表皮，其次接觸菌絲吸附胞末端凸出，生長形成侵入釘，通過機(jī)械壓力直接穿刺侵入卵囊、卵殼或幼蟲表皮后繼續(xù)生長向四周擴(kuò)展。劉國坤等[31]采用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，隨著淡紫擬青霉接種時(shí)間延長，根結(jié)線蟲卵殼內(nèi)菌絲增多。接種5 d 后，卵殼表面菌絲呈網(wǎng)狀密集生長，卵出現(xiàn)畸形縊縮，接種7 d 后，根結(jié)線蟲未成熟的卵（胚胎發(fā)育期）比成熟的卵更易被淡紫紫孢菌侵染，其胚胎發(fā)育期卵寄生率為98.20%，成熟卵寄生率為88.63%，原因還不清楚。Khan 等[32]在多種線蟲研究中也證明了淡紫紫孢菌菌絲形成侵入結(jié)構(gòu)直接穿透線蟲體壁或卵殼，從而侵染寄生根結(jié)線蟲卵和幼蟲。在相關(guān)功能基因挖掘方面，謝家廉[33]發(fā)現(xiàn)預(yù)測了淡紫紫孢菌中有357 個(gè)基因與菌絲附著胞形成有關(guān)，并且在侵染過程中起主要作用。后期隨著分子生物學(xué)及新技術(shù)發(fā)展，將會(huì)逐步揭開淡紫紫孢菌菌絲侵染線蟲卵和幼蟲的作用機(jī)制。

1.2 胞外酶降解

淡紫紫孢菌除了菌絲寄生根結(jié)線蟲卵或幼蟲外，還會(huì)分泌甘露聚糖酶、絲氨酸蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、β-葡聚糖苷酶、脂質(zhì)降解酶等胞外酶，降解根結(jié)線蟲卵殼或線蟲表皮核黃素、幾丁質(zhì)層、脂質(zhì)層及相關(guān)蛋白，幫助菌絲穿透卵殼或幼蟲體壁，進(jìn)而影響根結(jié)線蟲卵孵化或幼蟲生長發(fā)育。張雯等[34]、肖炎農(nóng)等[35]、張春龍等[36]研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌發(fā)酵液產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶，可以降解線蟲體壁和卵殼，對(duì)根結(jié)線蟲幼蟲有一定的抑制和致死作用。Bonants等[37]研究表明，絲氨酸蛋白酶有助于淡紫紫孢菌穿透線蟲卵或幼蟲體壁，并有研究者[38]將編碼絲氨酸蛋白酶基因Ver112轉(zhuǎn)入淡紫紫孢菌中，殺線蟲活性顯著增強(qiáng)。Yang 等[39]研究表明，淡紫紫孢菌產(chǎn)生磷脂酶D 可以降解線蟲卵殼和幼蟲表皮，同時(shí)發(fā)現(xiàn)線蟲卵壁或幼蟲表皮可以誘導(dǎo)pld基因表達(dá)。Khan等[32]通過透射電鏡觀察表明，幾丁質(zhì)酶可水解線蟲卵細(xì)胞卵黃層，幾丁質(zhì)層出現(xiàn)大空泡，從而暴露脂質(zhì)層；絲氨酸酶則與脂質(zhì)層等發(fā)生反應(yīng)，使脂質(zhì)層徹底消失，幾丁質(zhì)層大量水解，最終導(dǎo)致卵細(xì)胞死亡。趙培靜等[40]采用Folin-酚法和DNS 法研究了淡紫紫孢菌發(fā)酵液中幾丁質(zhì)酶和蛋白質(zhì)酶活力，發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶產(chǎn)酶達(dá)到頂峰時(shí)間比蛋白質(zhì)酶早，同樣幾丁質(zhì)酶活性比蛋白酶要高，原因與培養(yǎng)基中添加殼聚糖和蛋白胨的量有關(guān)。還有報(bào)道指出，淡紫紫孢菌產(chǎn)生新型葡糖苷酶（α-glucosidase）、乙酰膽堿酯酶等酶類水解糖類和脂類，從而降解線蟲體壁和卵[20，41-43]，致死線蟲和抑制卵孵化，其作用機(jī)制有待深入研究。

1.3 毒素毒殺

淡紫紫孢菌還可分泌產(chǎn)生一些相關(guān)毒性次級(jí)代謝產(chǎn)物或毒素麻痹毒殺線蟲。有學(xué)者從淡紫紫孢菌發(fā)酵液中分離出了可以直接影響線蟲卵、幼蟲和雌蟲生長發(fā)育的代謝產(chǎn)物醋酸，濃度為0.044 mol?L-1時(shí)，顯著抑制線蟲活性[44]。白灰制菌素（Leucinostatin）作為線蟲活性指示劑，是一類九環(huán)脂肽類活性物質(zhì)，由白灰制菌素A、B、C、D、F、H、S 和K 等組分組成[19-20，45]。楊凡等[24]通過對(duì)淡紫紫孢菌pt361發(fā)酵液檢測分析認(rèn)為根結(jié)線蟲幼蟲致死率和白灰制菌素的產(chǎn)生有關(guān)。Yang 等[46]首次闡明了Zn（II）2Cys6 轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白rolP在侵染線蟲早期上調(diào)表達(dá)，具有促進(jìn)白灰制菌素A 和抑制白灰制菌素B合成的作用，并報(bào)道了白灰制菌素A 對(duì)幼蟲具有強(qiáng)烈致死作用，對(duì)卵寄生影響不顯著。崔香等[47]從淡紫紫孢菌發(fā)酵液中分離了7 種腦苷脂類活性物質(zhì)，具有抗植物寄生線蟲、抗腫瘤及肝細(xì)胞損傷等作用，同時(shí)還能誘導(dǎo)孢子或子實(shí)體形成、細(xì)胞分化等。還有研究表明，從淡紫紫孢菌中分離的白僵菌素、麥角甾醇、D-甘露糖醇等通過細(xì)胞毒性、免疫抑制、細(xì)胞凋亡等作用于植物線蟲幼蟲[48]。

淡紫紫孢菌主要通過菌絲機(jī)械壓力、胞外酶降解及毒素或代謝產(chǎn)物麻痹毒殺等一種或多種方式協(xié)同作用于植物寄生線蟲卵或幼蟲。還有學(xué)者認(rèn)為淡紫紫孢菌受周圍根際環(huán)境因子變化或線蟲效應(yīng)子等識(shí)別信號(hào)刺激，導(dǎo)致淡紫紫孢菌等有益菌群在根際大量定殖和代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致線蟲卵及幼蟲被寄生或殺死[49]。下一步筆者將結(jié)合高通量測序、基因組學(xué)等現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)揭示淡紫紫孢菌防病關(guān)鍵因子，攻克淡紫紫孢菌寄生植物根結(jié)線蟲卵和幼蟲技術(shù)卡點(diǎn)等難點(diǎn)，為進(jìn)一步闡明其作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

2 淡紫紫孢菌定殖

淡紫紫孢菌能否大量在靶標(biāo)植物根部定殖、生長及其能否驅(qū)動(dòng)或抑制植株根際土壤微生物群關(guān)系到田間防效的穩(wěn)定、持久。淡紫紫孢菌被證明在白木香[50]、大豆[51]、黃瓜[23]等作物根內(nèi)、根表皮及皮層細(xì)胞內(nèi)部均可定殖。成儒萍等[52]研究表明，淡紫紫孢菌PL221在施入作物根際20 d 后，菌株孢子數(shù)量顯著高于施入土壤的初始數(shù)量106個(gè)?g-1；但隨著時(shí)間延長，孢子數(shù)量逐漸降低。潘江禹等[53]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌和固體發(fā)酵物拌土混施大田較菌劑單獨(dú)直接施入大田更有利于淡紫紫孢菌孢子在根際周圍存活。楊凡等[24]在淡紫紫孢菌定殖土壤研究中發(fā)現(xiàn)淡紫紫孢菌固體發(fā)酵物在土壤中存活60 d 后，孢子含量仍在106個(gè)?g-1以上。也有研究報(bào)道淡紫紫孢菌和蝦殼粉、牛糞、雞糞或農(nóng)用糞肥一起施用可促進(jìn)淡紫紫孢菌生長和產(chǎn)孢，提高淡紫紫孢菌根際定殖能力，使其長期保持種群優(yōu)勢[54-55]。前人研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌施入土壤的濃度過低，易受其他微生物抑制或拮抗，無法抵達(dá)植物根部定殖和存活，不能在根際形成優(yōu)勢菌群，起不到防病促生和抑制有害微生物的作用[51，54]。此外，菌株對(duì)農(nóng)藥耐藥性也是菌株能否田間大量定殖的主要原因，Yang 等[56]通過紫外線誘變獲得耐多菌靈50、100 μg?mL-1的淡紫紫孢菌突變菌株，大田定殖及根結(jié)線蟲防效試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，且闡明了β-tubulin 基因位點(diǎn)改變與菌株耐多菌靈的關(guān)系。淡紫紫孢菌在土壤中雖分布廣泛，但不同寄主品種、栽培措施、操作制度等導(dǎo)致土壤中環(huán)境多變，淡紫紫孢菌田間定殖效果不穩(wěn)定，因此需深入研究以揭示影響淡紫紫孢菌定殖的主要因子，篩選馴化適宜田間大量定殖生長的生防菌株。

3 淡紫紫孢菌發(fā)酵

淡紫紫孢菌廣泛運(yùn)用的前提必須是低成本、高效益規(guī)模化生產(chǎn)。當(dāng)前該菌國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵以固體發(fā)酵和液體發(fā)酵2 種模式為主。固體發(fā)酵與液體發(fā)酵相比，具有設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本低、孢子繁殖能力強(qiáng)、耐貯藏、易運(yùn)輸、保質(zhì)期長及產(chǎn)物加工方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 固體發(fā)酵原材料對(duì)孢子產(chǎn)量的影響

產(chǎn)孢量是衡量淡紫紫孢菌作為生防菌的重要生物學(xué)指標(biāo)。淡紫紫孢菌固體發(fā)酵對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)要求不高，原材料組成以農(nóng)副產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)固體廢棄物如米糠、山土、酒渣、園林樹葉、麩皮、玉米粉、玉米秸稈等為主[57-59]。國外許多學(xué)者用濾泥、甘蔗渣、脫脂大豆餅、咖啡殼等為原材料固體發(fā)酵淡紫紫孢菌，孢子含量在2.18×108～1.53×1010個(gè)?g-1[60-61]。國內(nèi)潘滄桑等[58]使用啤酒廠廢液及廢渣培養(yǎng)淡紫紫孢菌，其孢子含量為3.40×106個(gè)?g-1；黃永兵等[59]以玉米秸稈、玉米粉和米糠為原料，篩出淡紫紫孢菌Pl36-1菌株固體發(fā)酵最佳產(chǎn)孢配方（m玉米秸稈∶m米糠∶m玉米粉=6∶4∶15），產(chǎn)孢量達(dá)7.77×109個(gè)?g-1（干質(zhì)量）。汪軍等[62]則利用麩皮、甘蔗渣、玉米粉、殼聚糖等進(jìn)行淡紫紫孢菌固體發(fā)酵，產(chǎn)孢量達(dá)8.22×1010個(gè)?g-1。還有研究表明菌草、麩皮混合物疏松、通氣、比表面積大，適宜淡紫紫孢菌大量產(chǎn)孢[63]。當(dāng)前對(duì)淡紫紫孢菌固體發(fā)酵原材料選擇還處于摸索或試驗(yàn)階段，下步將加大對(duì)固體發(fā)酵原材料特性和配方的探索。

3.2 影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵的其它因素

淡紫紫孢菌雖已大規(guī)模培養(yǎng)或生產(chǎn)制成相應(yīng)菌劑，但生產(chǎn)成本高、質(zhì)量和效果參差不齊、貨架期短等。筆者在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)了影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵主要因子，有以下幾個(gè)：（1）碳、氮源是淡紫紫孢菌生長所需主要營養(yǎng)成分，碳氮比過高、過低導(dǎo)致淡紫紫孢菌菌體的衰老與自溶或菌體生長過于旺盛、不產(chǎn)孢等，一般固體發(fā)酵碳氮比應(yīng)控制在20∶1～30∶1[64]。（2）溫度是影響淡紫紫孢菌生長繁殖和產(chǎn)孢最重要因素之一。多項(xiàng)研究結(jié)果表明，淡紫紫孢菌適宜發(fā)酵溫度為20～30 ℃，在28 ℃時(shí)生長最好。溫度過高，該菌株菌絲生長過快，培養(yǎng)基內(nèi)部溫度迅速上升，超過菌株耐受溫度，不利于菌株生長和分生孢子大量產(chǎn)生；溫度過低則影響淡紫紫孢菌酶促反應(yīng)速率，菌絲生長緩慢或不生長，延長生產(chǎn)發(fā)酵周期[65]。（3）發(fā)酵時(shí)間對(duì)淡紫紫孢菌產(chǎn)孢量有重要影響。研究表明，淡紫紫孢菌固體發(fā)酵周期普遍為8～10 d，孢子產(chǎn)量較高，時(shí)間過長，淡紫紫孢菌代謝能力降低，孢子產(chǎn)量開始下降，時(shí)間過短，該菌株還在進(jìn)行營養(yǎng)生長，產(chǎn)孢量低下[57]。（4）接種量影響淡紫紫孢菌固體發(fā)酵質(zhì)量。接種量一般在106個(gè)?g-1?mL-1，接種量過小菌絲生長緩慢，滿足不了孢子萌發(fā)條件，發(fā)酵周期延長，顯著增加能耗及人工成本，且雜菌污染概率會(huì)增加，影響菌劑產(chǎn)品質(zhì)量[57]。（5）此外，固體發(fā)酵料水比、初始pH 值、無機(jī)鹽、固體菌劑干燥過程等對(duì)淡紫紫孢菌菌體生長、孢子萌發(fā)、產(chǎn)孢量、菌劑有效活菌數(shù)及使用效果均有一定影響[61-62，65]。下步需探明淡紫紫孢菌規(guī)?；腆w發(fā)酵試驗(yàn)條件下相關(guān)參數(shù)及主要因子，以期為該菌今后大批量工業(yè)化培養(yǎng)提供技術(shù)支撐及理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 淡紫紫孢菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用

4.1 防治害蟲

淡紫紫孢菌不僅寄生或致死植物根結(jié)線蟲，且對(duì)害蟲也有顯著防治效果。鄧嘉茹等[66]研究表明，淡紫紫孢菌12ID-1 接種埃及吹綿蚧7 d 后，埃及吹綿蚧死亡率達(dá)100%。謝欽銘等[67]發(fā)現(xiàn)，濃度為1×109個(gè)?L-1淡紫紫孢菌水劑防治荔枝椿象，成蟲死亡率達(dá)到92.41%。徐偉松等[68-69]用淡紫紫孢菌甲醇粗提物處理菜蚜和菜粉蝶時(shí)發(fā)現(xiàn)淡紫紫孢菌對(duì)菜蚜防治效果為92.24%，大田防治效果是1.3%魚藤氰乳油防治效果的500 倍，另對(duì)菜粉蝶3 齡幼蟲發(fā)育抑制率高達(dá)73.34%。Angelo 等[70]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過寄生可以降低鐮形扇頭蜱雌蟲營養(yǎng)指數(shù)，從而導(dǎo)致雌蜱蟲產(chǎn)卵率下降和卵發(fā)育不完全。還有前人研究發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌對(duì)人畜共患鉤蟲、狗和羊寄生的泡狀帶絳蟲及牛肉絳蟲等均有顯著寄生和致死效果[71-72]。除此之外，淡紫紫孢菌對(duì)切葉蟻、燈蛾、茶蠶、埃及伊蚊、蔗根土天牛、甘薯象鼻蟲、葉蟬、溫室粉虱等有顯著寄生和致死效果[20，73-76]。至于淡紫紫孢菌對(duì)害蟲寄生或致死作用機(jī)制報(bào)道較少，還有待深入研究。

4.2 抵御植物病原菌

淡紫紫孢菌能夠產(chǎn)生多種功能酶如果膠酶、細(xì)胞裂解酶、脂質(zhì)酶、葡聚糖酶、絲氨酸蛋白酶與幾丁質(zhì)酶等拮抗或寄生多種植物病原菌[19-20]。前人研究表明，淡紫紫孢菌及其代謝產(chǎn)物顯著抑制尖孢鐮刀菌菌絲生長、菌絲溢縮扭曲和分枝現(xiàn)象增多、孢子畸形及萌發(fā)率降低等[77]。史懷[78]提取了淡紫紫孢菌發(fā)酵液粗提物，經(jīng)鑒定為β-葡萄糖苷酶，闡明了該酶主要通過溶解尖孢鐮刀菌細(xì)胞壁及產(chǎn)生相關(guān)抗生素抑制尖孢鐮刀菌菌絲生長和孢子萌發(fā)，并指出了淡紫紫孢菌抑菌能力與該酶活性呈正比。李紹鋒等[79]從茶樹內(nèi)分離出的淡紫紫孢菌對(duì)10 種植物病原菌均有較強(qiáng)抑菌作用，但促進(jìn)擬盤多毛孢生長。王明祖等[80]研究表明，淡紫紫孢菌通過抗生物質(zhì)顯著抑制和拮抗黃瓜炭疽病、玉米小斑病、小麥赤星病、油菜猝倒病、棉花枯萎病、大豆疫霉、水稻惡苗病等病原菌生長。Yang 等[81]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌Pl36-1突變菌株無菌濾液對(duì)油菜核盤菌具有較強(qiáng)的抑制作用，田間防效顯著且穩(wěn)定，其代謝產(chǎn)物經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)有白灰制菌素D 產(chǎn)生，并驗(yàn)證了PGH31基因?qū)Π谆抑凭谼 產(chǎn)生有負(fù)調(diào)控作用。另有報(bào)道指出淡紫紫孢菌定殖作物根際通過物理屏障及代謝產(chǎn)物產(chǎn)生抑病區(qū)域，可以有效降低和抑制棉花枯萎病及病毒病等危害[82-83]。

4.3 調(diào)節(jié)植物生長

淡紫紫孢菌在促進(jìn)植物種子萌發(fā)、調(diào)節(jié)植物生長、增加產(chǎn)量等方面也有一定作用。多項(xiàng)研究表明，淡紫紫孢菌在防治煙草根結(jié)線蟲病的同時(shí)，可促進(jìn)不同時(shí)期煙葉生長，改善煙株綜合農(nóng)藝性狀并提高產(chǎn)品質(zhì)量，其中上等煙比例增加16.25%，每667 m2產(chǎn)值增加了589.34 元[84]。虢雅潔等[85]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過誘導(dǎo)并提高百合種球中的氧化還原等保護(hù)酶活性及病程相關(guān)蛋白，減少和抑制尖孢鐮刀病原菌對(duì)百合的毒害作用，從而促進(jìn)健康生長。還有研究指出淡紫紫孢菌解磷、解鉀，分泌植物生長素類似物，可促進(jìn)番茄等作物幼苗生長，增強(qiáng)耐逆抗病性[86]。劉杏忠等[87]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌可產(chǎn)生類似NAA 物質(zhì)，對(duì)黃瓜子葉和小麥胚芽鞘等生長有促進(jìn)作用。此外，許多報(bào)道發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌能分泌具有刺激作物種子萌發(fā)和生長的12、14、28、36 kDa 等蛋白組分，預(yù)測這些組分可能與類植物生長素功能蛋白有關(guān)[88-90]，但其結(jié)構(gòu)和功能有待進(jìn)一步挖掘和驗(yàn)證。

4.4 降解有機(jī)磷農(nóng)藥

淡紫紫孢菌可通過表面絡(luò)合作用、螯合作用、氧化還原等與重金屬離子結(jié)合改變金屬存在形態(tài)及其生物有效性。李芳等[91]發(fā)現(xiàn)，淡紫紫孢菌通過菌體分泌有機(jī)磷降解酶或者菌體本身吸附作用等降解辛硫磷。葉和松[92]試驗(yàn)表明，淡紫紫孢菌菌株發(fā)酵液可以有效降解鉛、錫等重金屬，明顯提高有效態(tài)重金屬鉛和錫濃度，顯著提高植物根部相對(duì)電導(dǎo)率。Sharma 等[43]報(bào)道，淡紫紫孢菌可將廢液中六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻從而達(dá)到凈化廢水功效。另有研究報(bào)道，淡紫紫孢菌對(duì)生物可降解塑料具有顯著降解作用，同時(shí)使可疑致癌物聯(lián)苯類化合物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)[47，83]。因此淡紫紫孢菌不僅作為生防菌防治病蟲害，且可作為去污環(huán)保菌凈化環(huán)境。

5 討論與展望

隨著集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤衰退、肥效低、農(nóng)藥殘留和環(huán)境惡化等已成為嚴(yán)重威脅土壤和人類健康的卡點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來，在“兩減”政策推動(dòng)下，土壤微生物資源大力挖掘和運(yùn)用，是提高土壤肥力、促進(jìn)植物和農(nóng)產(chǎn)品健康、人類健康及生存的星球健康重要保障。淡紫紫孢菌分泌果膠酶、纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、絲氨酸蛋白酶、乙酸、酚酸和倍半萜、白灰制菌素、擬青霉酰胺等多種次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有殺蟲、抑菌、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、降解重金屬及農(nóng)藥殘留等功能，是目前極具推廣潛力的線蟲及其他病蟲害的生防菌和功能菌[19，93]。淡紫紫孢菌對(duì)線蟲卵和幼蟲有強(qiáng)寄生和致死作用，但因種植品種局限、菌株特異性、土壤抑制、環(huán)境因子限制等很難像化學(xué)農(nóng)藥那樣進(jìn)行商品化生產(chǎn)，在推廣和田間防效方面還有諸多問題需要解決。隨著各種學(xué)科交互發(fā)展和生物工程技術(shù)不斷革新，一些新科學(xué)技術(shù)和操作手段將越來越多用于分析揭示該菌株功能基因、防病作用機(jī)制，以及優(yōu)化改良菌株，提高菌株定殖、生長發(fā)育和生防能力，為淡紫紫孢菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推廣奠定基礎(chǔ)。

5.1 淡紫紫孢菌分子機(jī)制研究

新一代測序和分子生物學(xué)技術(shù)等新型研究手段出現(xiàn)，為更深入闡明淡紫紫孢菌作用機(jī)制和功能提供了新思路。Prasad 等[94]首次公布了淡紫紫孢菌印度株全基因組序列，基因組大小為40.02 Mb，并預(yù)測了30 個(gè)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成基因和13 266 個(gè)編碼蛋白質(zhì)基因。謝家廉[33]發(fā)現(xiàn)與淡紫紫孢菌印度株相比，淡紫紫孢菌Pl36-1重復(fù)序列誘導(dǎo)點(diǎn)突變機(jī)制較弱，同時(shí)鑒定了357 個(gè)基因與附著胞形成有關(guān)。劉娟等[95]采用免疫沉淀聯(lián)合質(zhì)譜技術(shù)從淡紫紫孢菌中鑒定到482 個(gè)受淡紫紫孢菌PICYP6 特異捕獲蛋白。楊凡[19]通過對(duì)359 株淡紫紫孢菌T-DNA 插入突變體表型及致病力變化研究，闡明了不同基因與淡紫紫孢菌寄生線蟲卵和殺死線蟲的關(guān)系。Wang等[96]首次闡明了由10 個(gè)C-A-PCP 模塊組成的非核糖體合成酶Lcs A 為leucinostatin 核心合成基因。至今只有3 個(gè)淡紫紫孢菌全基因組序列公布，下步將借助組學(xué)手段，從生理生化、分子、蛋白質(zhì)組和代謝組學(xué)等水平上解析淡紫紫孢菌防病或誘導(dǎo)植物抗病機(jī)制、優(yōu)化改造“智能菌株”，實(shí)現(xiàn)原有菌株無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜功能。

5.2 淡紫紫孢菌次級(jí)代謝產(chǎn)物

真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物作為新藥重要來源已被廣泛運(yùn)用到很多領(lǐng)域中。迄今為止淡紫紫孢菌次級(jí)代謝產(chǎn)物研究僅限于Leucinostatins、Acremoxanthone和Paecilomide3 種，且合成途徑及調(diào)控機(jī)制仍不明確，原因在于淡紫紫孢菌在不同培養(yǎng)條件下導(dǎo)致次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的種類或數(shù)量不同。因此下步將重點(diǎn)放在改變培養(yǎng)條件提高次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量、提高化學(xué)物質(zhì)分離檢測效率與精度等方面，從而利于次級(jí)代謝產(chǎn)物分離與結(jié)構(gòu)功能鑒定。通過基因敲除、過表達(dá)等現(xiàn)代分子生物學(xué)手段敲除、缺失、誘導(dǎo)或激活沉默基因或基因簇，進(jìn)一步明確次級(jí)代謝產(chǎn)物合成與調(diào)控機(jī)制。

5.3 淡紫紫孢菌核心微生物組

目前，對(duì)根結(jié)線蟲等土傳病蟲害生物防治研究主要集中在生防菌、病原菌和植物三者互作關(guān)系上，而忽視了微生物組在植株根際的作用，造成了單一有益菌常因根際定殖能力不強(qiáng)而無法實(shí)現(xiàn)田間穩(wěn)定長效抑病的現(xiàn)象[97]。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者將特定的功能微生物組與有機(jī)肥混合起來，研制了防治根結(jié)線蟲、青枯病和枯萎病等土傳病害的生物菌劑或生物類有機(jī)肥，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但不同區(qū)域、不同病害抑病土壤核心微生物組成與協(xié)同作用存在差異，調(diào)控方向不明確，效果因種植制度、土壤環(huán)境變化及人為擾動(dòng)等而不穩(wěn)定[98-100]?，F(xiàn)階段影響蔬菜根結(jié)線蟲病發(fā)生關(guān)鍵微生態(tài)因子尚不明確，以淡紫紫孢菌為主的核心微生物組功能有待提高。未來將著重分析不同生境下環(huán)境特征與土壤微生物組多樣性及功能之間的相關(guān)性，闡明土壤微生物、植物根系以及環(huán)境之間互作耦合機(jī)制，挖掘關(guān)鍵微生物因子，揭示核心菌群時(shí)空演化規(guī)律與根結(jié)線蟲的關(guān)系，定向提升核心微生物組功能，激發(fā)并提高植物免疫力，實(shí)現(xiàn)土壤及病蟲害等精準(zhǔn)靶向調(diào)控。