小麦茎基腐病的生物防治研究初探
目 录
1 引言.................................................................................................................................2
1.1 小麦茎基腐病影响小麦生产........................................................................................2
1.2 生防细菌在小麦病害防治中的意义............................................................................3
1.3 生防细菌防治小麦病害的作用机理............................................................................3
1.4 课题研究的目的以及意义........3
2 实验材料和方法...3
2.1 实验材料..4
2.2 主要设备.4
2.3 实验设计........6
2.4 病情调查和生防效果的计算8
3 结果与分析9
3.1 病原菌接种后小麦幼苗发病症状9
3.2 不同生防细菌作用小麦茎基腐病病情指数差异比较9
3.3 不同生防细菌小麦茎基腐病抗病性鉴定分析10
结论16
致谢17
参考文献18
1 引言
小麦是我国重要的粮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
食作物，历年种植面积达2300万 hm2[1]。小麦禾谷镰刀菌是影响小麦高产、稳产的主要致病菌之一[2]。禾谷镰胞菌可以引起两种主要的小麦病害，即赤霉病和茎基腐病，小麦茎基腐病在澳大利亚、北美、阿根廷等国家和地区的小麦种植区发病严重，已经引起当地小麦育种者和病理学者的广泛关注。但小麦茎基腐病的生物防治研究不多，进展不太大，尚未有田间大规模应用的成功报道[3]。
随着植病防治策略的改变以及公众对环境与健康问题的日益关注, 生物杀菌剂的地位越来越重要[4,5]，但是进入产业化的品种很少 ,主要原因是生物杀菌剂的作用范围一般比较窄, 或者仅对某一种病害有效,或者增产效果不明显[6]。因此，对小麦茎基腐病的生物学防治的研究具有重要意义。
1.1 小麦茎基腐病影响小麦生产
小麦茎基腐病是由多种病原真菌引起的一种土传病害，又被称作旱地脚腐病、镰刀根腐病和镰刀茎基腐病等[7]。小麦茎基腐病经常与其他原因引起的根茎腐烂病害混淆。在我国，针对田间发现的小麦茎基腐烂有初步研究。禾谷镰胞菌引起小麦赤霉病，在苗期可以引起叶鞘基腐。小麦感染茎基腐病后表现出苗期枯萎、植株矮小、穗数降低、麦粒干瘪等，严重影响小麦产量。我国是全球小麦赤霉病受害面积最大的国家之一，主要的致病菌为小麦镰孢菌，长江中下游麦区和东北春麦区东部及华南冬麦区受害尤为严重。每年受害面积约700万hm2，占全国小麦总面积的1/4，每年因赤霉病危害损失小麦产量约200万t-300万t，恶化籽粒品质，病原菌中还产生次生代谢物DON毒素[8]，食用毒麦引起人畜中毒，丧失商用价值[9]。
目前，对茎基腐病和小麦赤霉病的防治主要采取化学防治、选育抗病品种、加强田间管理等措施。但由于育种周期长以及田间管理的局限性，化学防治是最常用的防治方法。近年来，化学农药的残毒和对环境的污染问题越来越引起人们的关注，所以土传病害的生物防治已经逐渐引起人们的重视[ 10]。而细菌由于其自身的优势，在生物防治中表现出很好的发展前景 [ 11,12]。因此，生防细菌的研究和开发有着重要的现实意义。
1.2 生防细菌在小麦病害防治中的作用
生物防治作为新型的小麦赤霉病和茎基腐病防治措施具有很好的生产应用价值。人们已经从多种生态环境下的寄生植物、非寄生植物及土壤中获得了颉颃菌株，包括细菌和真菌，还有少数关于放线菌的研究[13]。禾谷镰刀菌的许多生物防治因子资源都来自植物内生菌,包括细菌、放线菌和真菌等。内生菌因其能产生活性代谢产物抑制病原菌定殖和生长,以及对植物产生多种影响许多报道表明,禾谷镰刀菌的许多寄主植物中存在有大量拮抗活性较强的内生菌。国内外学者大都认为,植物内生菌作为生物防治资源的优势主要在于,一方面内生菌产生的小分子多糖、抗生素、大分子抗菌蛋白或细胞壁降解酶类对植物无害,并能干扰病原菌与寄主植物的细胞识别、抑制病原真菌细胞分裂生长和孢子繁殖;另一方面内生菌通过生态位点的竞争,迅速占领病原菌可能的侵染位点,对氧气、水分和营养产生“控制”效应,从而抑制病原真菌的侵染和扩展[14]。另外,近来有报道发现一些来自非寄主植物的内生菌也能有效拮抗禾谷镰刀菌。土壤中某些特定的细菌和真菌、微生物次生代谢物、新型的分子生物学合成方法和绿色荧光蛋白也是理想的生物防治因子来源。生物防治策略具有生物防治资源来源广泛、环境友好型等特点,各个国家和地区的学者及研究人员都在积极探索和评估生物防治方法在禾谷镰刀菌防治手段上的应用前景和潜在价值。
1.3 生防细菌防治小麦病害的作用机理
生防细菌防治小麦病害的作用机理包括产生抗菌物质、种群竞争、诱导抗病性等多方面[15]。生防细菌主要是通过产生拮抗物质、 与病原进行营养和位点的竞争、 利用代谢产物抑制病原的生长和代谢及诱导植物抗性机制的表达等方式达到生防的效果， 减轻植物病害[16]。
1.3. 1 竞争作用
竞争作用是生防微生物发挥作用的重要机制之一，竞争作用主要包括营养竞争和空间位点竞争。植物内生防细菌在植物体内具有很好的定殖和繁殖能力，何红等研究表明， 枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)BS-2和 BS-1菌株可通过浸种、灌根和涂叶等接种方法进入番茄等多种非自然宿主植物体内定殖[17]。某些表现出生防潜力的细菌不能有效的抑制病原菌的生长，通常也是由于其弱的竞争能力所致 [18] 。
1.3. 2 拮抗作用
拮抗作用主要指两种或两种以上的微生物共同生长时, 一种微生物在同化作用中产生某种或某几种特异的次生代谢产物( 如抗菌素等抗菌物质)，改变其微环境，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。许多报道都已证实，细菌在离体条件下可产生抗真菌的次生代谢物，而且在活体条件下也能产生作用[18]。
1.3. 3 诱导植物抗病性
生防细菌不但能直接抑制植物病原菌的生长与繁殖，而且能通过诱发植物自身的抗病潜能从而增强植物的抗病性，即具有诱导植物产生抗病性的作用[19]。
1.3. 4 促进植物生长
在植物根际生活的一类具有刺激植物生长和抑制植物病原菌等综合作用的细菌群叫促进植物生长根际细菌[19]。如固氮作用、促进营养物质的溶解、促进菌根功能、调节根部乙烯的产生等。事实上, 生防细菌对植物病原物的抑制通常并非某一机制的单独发挥，而更多的是两种或两种以上抑菌机制协同作用的结果。
0级，外层叶鞘无明显症状；
1级，第一叶鞘褐枯小于叶鞘长度的1/4；
1 引言.................................................................................................................................2
1.1 小麦茎基腐病影响小麦生产........................................................................................2
1.2 生防细菌在小麦病害防治中的意义............................................................................3
1.3 生防细菌防治小麦病害的作用机理............................................................................3
1.4 课题研究的目的以及意义........3
2 实验材料和方法...3
2.1 实验材料..4
2.2 主要设备.4
2.3 实验设计........6
2.4 病情调查和生防效果的计算8
3 结果与分析9
3.1 病原菌接种后小麦幼苗发病症状9
3.2 不同生防细菌作用小麦茎基腐病病情指数差异比较9
3.3 不同生防细菌小麦茎基腐病抗病性鉴定分析10
结论16
致谢17
参考文献18
1 引言
小麦是我国重要的粮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
食作物，历年种植面积达2300万 hm2[1]。小麦禾谷镰刀菌是影响小麦高产、稳产的主要致病菌之一[2]。禾谷镰胞菌可以引起两种主要的小麦病害，即赤霉病和茎基腐病，小麦茎基腐病在澳大利亚、北美、阿根廷等国家和地区的小麦种植区发病严重，已经引起当地小麦育种者和病理学者的广泛关注。但小麦茎基腐病的生物防治研究不多，进展不太大，尚未有田间大规模应用的成功报道[3]。
随着植病防治策略的改变以及公众对环境与健康问题的日益关注, 生物杀菌剂的地位越来越重要[4,5]，但是进入产业化的品种很少 ,主要原因是生物杀菌剂的作用范围一般比较窄, 或者仅对某一种病害有效,或者增产效果不明显[6]。因此，对小麦茎基腐病的生物学防治的研究具有重要意义。
1.1 小麦茎基腐病影响小麦生产
小麦茎基腐病是由多种病原真菌引起的一种土传病害，又被称作旱地脚腐病、镰刀根腐病和镰刀茎基腐病等[7]。小麦茎基腐病经常与其他原因引起的根茎腐烂病害混淆。在我国，针对田间发现的小麦茎基腐烂有初步研究。禾谷镰胞菌引起小麦赤霉病，在苗期可以引起叶鞘基腐。小麦感染茎基腐病后表现出苗期枯萎、植株矮小、穗数降低、麦粒干瘪等，严重影响小麦产量。我国是全球小麦赤霉病受害面积最大的国家之一，主要的致病菌为小麦镰孢菌，长江中下游麦区和东北春麦区东部及华南冬麦区受害尤为严重。每年受害面积约700万hm2，占全国小麦总面积的1/4，每年因赤霉病危害损失小麦产量约200万t-300万t，恶化籽粒品质，病原菌中还产生次生代谢物DON毒素[8]，食用毒麦引起人畜中毒，丧失商用价值[9]。
目前，对茎基腐病和小麦赤霉病的防治主要采取化学防治、选育抗病品种、加强田间管理等措施。但由于育种周期长以及田间管理的局限性，化学防治是最常用的防治方法。近年来，化学农药的残毒和对环境的污染问题越来越引起人们的关注，所以土传病害的生物防治已经逐渐引起人们的重视[ 10]。而细菌由于其自身的优势，在生物防治中表现出很好的发展前景 [ 11,12]。因此，生防细菌的研究和开发有着重要的现实意义。
1.2 生防细菌在小麦病害防治中的作用
生物防治作为新型的小麦赤霉病和茎基腐病防治措施具有很好的生产应用价值。人们已经从多种生态环境下的寄生植物、非寄生植物及土壤中获得了颉颃菌株，包括细菌和真菌，还有少数关于放线菌的研究[13]。禾谷镰刀菌的许多生物防治因子资源都来自植物内生菌,包括细菌、放线菌和真菌等。内生菌因其能产生活性代谢产物抑制病原菌定殖和生长,以及对植物产生多种影响许多报道表明,禾谷镰刀菌的许多寄主植物中存在有大量拮抗活性较强的内生菌。国内外学者大都认为,植物内生菌作为生物防治资源的优势主要在于,一方面内生菌产生的小分子多糖、抗生素、大分子抗菌蛋白或细胞壁降解酶类对植物无害,并能干扰病原菌与寄主植物的细胞识别、抑制病原真菌细胞分裂生长和孢子繁殖;另一方面内生菌通过生态位点的竞争,迅速占领病原菌可能的侵染位点,对氧气、水分和营养产生“控制”效应,从而抑制病原真菌的侵染和扩展[14]。另外,近来有报道发现一些来自非寄主植物的内生菌也能有效拮抗禾谷镰刀菌。土壤中某些特定的细菌和真菌、微生物次生代谢物、新型的分子生物学合成方法和绿色荧光蛋白也是理想的生物防治因子来源。生物防治策略具有生物防治资源来源广泛、环境友好型等特点,各个国家和地区的学者及研究人员都在积极探索和评估生物防治方法在禾谷镰刀菌防治手段上的应用前景和潜在价值。
1.3 生防细菌防治小麦病害的作用机理
生防细菌防治小麦病害的作用机理包括产生抗菌物质、种群竞争、诱导抗病性等多方面[15]。生防细菌主要是通过产生拮抗物质、 与病原进行营养和位点的竞争、 利用代谢产物抑制病原的生长和代谢及诱导植物抗性机制的表达等方式达到生防的效果， 减轻植物病害[16]。
1.3. 1 竞争作用
竞争作用是生防微生物发挥作用的重要机制之一，竞争作用主要包括营养竞争和空间位点竞争。植物内生防细菌在植物体内具有很好的定殖和繁殖能力，何红等研究表明， 枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)BS-2和 BS-1菌株可通过浸种、灌根和涂叶等接种方法进入番茄等多种非自然宿主植物体内定殖[17]。某些表现出生防潜力的细菌不能有效的抑制病原菌的生长，通常也是由于其弱的竞争能力所致 [18] 。
1.3. 2 拮抗作用
拮抗作用主要指两种或两种以上的微生物共同生长时, 一种微生物在同化作用中产生某种或某几种特异的次生代谢产物( 如抗菌素等抗菌物质)，改变其微环境，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。许多报道都已证实，细菌在离体条件下可产生抗真菌的次生代谢物，而且在活体条件下也能产生作用[18]。
1.3. 3 诱导植物抗病性
生防细菌不但能直接抑制植物病原菌的生长与繁殖，而且能通过诱发植物自身的抗病潜能从而增强植物的抗病性，即具有诱导植物产生抗病性的作用[19]。
1.3. 4 促进植物生长
在植物根际生活的一类具有刺激植物生长和抑制植物病原菌等综合作用的细菌群叫促进植物生长根际细菌[19]。如固氮作用、促进营养物质的溶解、促进菌根功能、调节根部乙烯的产生等。事实上, 生防细菌对植物病原物的抑制通常并非某一机制的单独发挥，而更多的是两种或两种以上抑菌机制协同作用的结果。
0级，外层叶鞘无明显症状；
1级，第一叶鞘褐枯小于叶鞘长度的1/4；
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