防治水稻种传病害用微生物农药木霉菌的开发

第３０卷第３期　世界农药　２Ｏ０８年６月　ｒｌｄ　Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ　・　ｌ９・　防治水稻种传病害用微生物农药木霉菌的开发　张一宾编译　中图分类号：ＴＱ４５８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—６４８５（２００８）０３—００１９—０３　近年来，为了降低环境风险，人们减少了化学农　成为水稻栽培中重要工作内容。已知的水稻苗期病　药的使用次数。在此形势下，既要减轻对环境的污　害有水稻恶苗病、水稻稻瘟病和水稻胡麻叶枯病等　染，又能有效地提高农业生产率，利用存在于自然界　真菌病害，以及水稻颖枯细菌病、水稻苗立枯病、水　微生物防治病虫害无疑是一个很好的途径。日本组　稻褐斑病等细菌性病害。通常，人们普遍使用化学　合化学发现了对种传病害——水稻恶苗病具有卓越　农药进行种子消毒，而今，由于对苯并咪唑类杀菌剂　防治效果的木霉菌Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　ａｓｐｅｒｅｌｌｕｍ（＝　的抗性日增，以及细菌病害对嗯喹酸（ｏｘｏｌｉｎｉｃ　ａｃｉｄ）　Ｔａｔｒｏｖｉｒｉｄｅ　Ｋ．）ＳＫＴ．１菌株。该菌株除对真菌病害水　的敏感性不断下降，人们极需有新的药剂。　稻恶苗病有效外，对细菌性病害水稻颖枯病和水稻　鉴此，日本静冈县农业试验场与组合化学共同　苗细菌性立枯病等亦有效。但却存在着（１）致效慢；　合作，对从各种作物根圈的土壤中分离而得的８７２　（２）防治对象有限；（３）因利用活体微生物，故贮存的　株真菌菌株进行筛选，结果发现，Ｔ．ａｓｐｅｒｅｌｌｕｍ　ＳＫＴ．１　稳定性差，缺乏流通性；（４）较之化学农药成本较高　菌株对水稻恶苗病等具有很高的效果。同时，对水　等不足之处，使商品化遇到不少困难。　稻种传病害水稻稻瘟病、水稻胡麻叶枯病等也具卓　通过努力，组合化学公司研发了低成本大量培　效。此外，该药剂不仅对上述的真菌病害，同时对细　育技术，并通过制剂加工能使药剂具有很高的稳定　菌病害水稻颖枯细菌病、水稻苗立枯病亦有效。它　性，由此完成了商业化开发。ＳＫＴ－１菌株系对水稻　能同时防治上述各种病害，具有很高的实用性。由　种传病害具有很高抑制效果的菌株，他们成功地开　此，组合化学公司为使该菌株能早日实施产业化，进　发了能获得大量孢子的经济的培育方法，并通过利　行了经济可行的大规模培养，以及能确保稳定贮存　用融合微生物保存技术和化学农药的剂型加工技　的剂型加工，和菌株鉴定的研究开发。　术，解决了微生物农药中常见难题。随之，通过对作　同时，自１９９７年起，由日本农林水产部根据规　用机理的阐明，进一步解决了使用中的问题，充分利　定进行了该药剂的安全性试验。结果表明其对动物　用了微生物农药的特长。　十分安全，无感染性、致病性、毒性及生殖影响。并　本文就水稻种传病害具有很高抑制效果的　．　且对环境及非标生物亦无不良影响。由于其很高的　ａｓｐｅｒｅｌｌｕｍ　ＳＫＴ．１菌株的商品化过程中，其开发沿革、　药效及安全性，并价格也与化学农药相差无几，并有　培养与剂型加工、作用机理等予以介绍。希望这个　很好的货架寿命，故在２００３年及２００４年分别以２个　通过产业．政府．大学等共同合作所开发的微生物农　商品名获得登记后即开始上市销售。　药，能对安全、安心的农业生产有所贡献。　２．生物活性和作用特性　１．开发沿革　由ＳＫＴ－１菌株的孢子悬浮液进行种子处理，当　水稻种传病害，系对在水稻机械移栽时稻苗中　使用以４×ｌＯ４～１×ｌ０６孢子／ｒｎｌ｜的农度时与对照的　多发病害的总称，为防治这些病害，进行种子消毒已　化学农药种菌唑・铜的混剂的效果相当（图１．Ａ）。　维普资讯 http://www.cqvip.com

－２０・　世界农药　第３０卷　另外，如（图１一Ｂ）所示，对水稻颖枯细菌病以２×１０５　—皆有可能作为微生物农药。　１×１０６孢子／ｍＬ的浓度与晤喹酸具有相同的效　果。ＳＫＴ－１菌株的分子孢子和经离心分离洗净的分　生孢子对水稻恶苗病和水稻细菌性苗立枯病有抑制　发病的活性，而其上清液和经热处理后被杀灭的分　子孢子则无此活性。由此可见，必须是活菌才能呈　现抑病活性。　寥　、一　ｌ　秧　苗　发　藿　病　蠹　图１　ＳＫＴ一１对水稻恶苗病（Ａ）和对细菌性颖枯病（Ｂ）　的生物防治效果　随后，在对苯菌灵具抗性的水稻上接种水稻恶　苗病菌，以探讨ＳＫＴ－１菌株的防治效果。结果获得　了令人欣喜的高效，但必须在播种时至播后３　５　ｄ　内有ＳＫＴ－Ｉ活菌存在。另外，其的“Ｅｃｏｐｏｐｕ￣’’制剂　（音译）则必须在苯菌灵类处理体系于发绿后才可使　用，而不可在播时使用。　３．培养和剂型；０ｎ－ｒ　已得知将木霉菌于液态状进行振荡培养，仅产　生低浓度的水中孢子。然而为了使该微生物农药实　施产业化，则必须可大量培养均一品质的有用微生　物，以能廉价生产则至关重要。为此，探讨了ＳＫＴ．１　菌株的液态培养以在水中形成孢子的方法，从而确　立了经济有效的大规模生产方法。此系采用传统的　酿造培养技术，高效率地大量培养ＳＫＴ－１菌株的气　生孢子（分生孢子）。以各种方法培育所得的气生孢　子，其与水生孢子有某些不同。前者有较厚的细胞　壁，孢子表面有不规则的锥形突起。相比较，水生孢　子的细胞壁则相对较薄，孢子表面也较圆滑（图２Ａ　—Ｄ）。但此两种孢子对水稻恶苗病具有同样高的　防治效果（表１）。由上结果可见，此两种分子孢子　；　图２　Ｔ．ａｓｐｅｒｅｌｌｕｍ　ＳＫＴ－１空气中（Ａ、ｃ）及水生孢子（Ｂ、Ｄ）　ｓＥＭｓ（Ａ、Ｂ）、ＴＥＭｓ（Ｃ、Ｄ）。　注：白色箭头表示液泡，黑色箭头分别表示各类型孢子的线粒体。条　状标记表示厚度为ｌｔ￣ｔｍ。　表１两种孢子对水稻恶苗病的生物防治活性　注：　种子萌发后播种，生长１８ｄ后统计比健康植株高几厘米，较纤　细、黄绿色的染病植株发病率。　相同字母代表ＴｕＫｅｙ多范围检验　差异不显著（Ｐ＜Ｏ．０５），每处理设３次重复。　’日本东京组合化学工　业株式会社，Ｔｅｃｌｅａｄ　Ｃ　ｆｌｏｗａｂｌｅ稀释２００×　Ｅｃｏｐｏｐｕ￣水生孢子为有效成分，故经液体培养所得　水中孢子通过精制后加工成水悬浊状制剂。该制剂　的孢子在１０％以下可保存４个月，另外　Ｅｃｏｐｏｐｕｄｏｌａｙ＊＂￣（音译）的有效成分为气生孢子，鉴于　其疏水性强，水中悬浊性极差。但是，ＳＫＴ－１菌株的　气生孢子的效果上佳，为此，进行了气生孢子水悬浊　液的工业可湿性粉剂的剂型研究。结果，制得了能　在水中均匀悬浊的可湿性粉剂。再则，Ｅｃｏｐｏｐｕ。必　须在冷藏中保存，而Ｅｃｏｐｏｐｕｄｏｌａｙ则能在室温保存　半年，仍能保持活菌数和生物活性。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　张一宾：防治水稻种传病害用微生物农药木霉菌的开发　丝可溶解后者细胞壁，呈现溶菌作用。ＳＫＴ一１菌株　４．作用机理　作为微生物农药的木霉菌属的生物效果，其各　种菌株各有不同，有具抗生、寄生、竞争营养或生活　这种溶菌，认为具有与其他有益微生物相同的壳质　酶和Ｊ３—１，３一葡聚糖酶等细胞壁溶解酶。预测环境温　度是呈现细胞壁溶解酶酶活的首要条件，而其宜与　丝状菌生长程度相一致。引人注目的是ＳＫＴ一１菌株　场所以及诱导抗性等形成病原菌一植株一有用微生物　的适宜生长温度为２７～３２℃，与水稻发芽及生长合　三者之间复杂关系。对此，必须进行病原菌与有用　微生物在植物组织及器官上的动态调查，并由此确　立有效的使用方法及确认安全性等，这是微生物农　药商品开发中的基本要求。　起先，为获得有效防治效果，ＳＫＴ一１菌株从播种　至播后３～５ｄ必须能生存，除作用特性外，对作用机　理亦应进行详细的讨论。其工作如下，将ＳＫＴ一１菌　株与水稻恶苗病菌两个菌株制成ＧＦＰ（ｇｒｅｅｎ　ｌｆｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ）引入菌株，在原位上（种籽上）用共　建Ｌ／一　一显微镜（ＳＥｎ）进行观察。在对ＧＦＰ引入　接种恶苗病种子，及用ＧＦＰ引入ＳＫＴ一１菌株孢子悬　浊液进行浸渍处理，再予催芽，２４　ｈ后观察两菌接　触，结果发现水稻恶苗病菌菌丝中ＧＦＰ消失。随　即，在催芽处理５　ｄ后，在没用药剂处理种子的子叶　叶鞘中观察到水稻恶苗病菌菌丝，而经ＳＫＴ一１菌株　处理过的种子并无观察到，取而代之在子叶叶鞘表　面则观察到ＳＫＴ一１菌株的菌丝。　另一方面，用电子显微镜（ＳＥＭ）观察野生菌株，　结果发现随着ＳＫＴ－１菌株的菌丝伸长，水稻恶苗病　菌的菌丝的细胞壁被溶解，形成ＳＫＴ一１菌株的分生　孢子。再则，ＳＫＴ－１菌株经用天然基质和人工基质　进行试验，得知会产生包括纤维素、淀粉酶、果胶酶、　Ｊ３—１，３一葡聚糖酶、壳聚糖酶、壳质酶等细胞壁溶解酶　的糖水解酶（Ｓ．Ｗａｔａｎａｂｅ等）。据此，认为ＳＫＴ－１菌　株的主要作用机制为该菌株在水稻胚芽部位与水稻　恶苗病菌菌丝接触，从而溶解了水稻恶苗病菌菌丝，　抑制了发病。　５．今后发展　由上可见，在浸种时附着于种子上的木霉菌　ＳＫＴ－１菌株，当稻种进行催芽～出芽加温时孢子发　芽、菌丝伸长而呈现抑制发病。在永山孝三等进行　的研究中，经ＳＥＭ和ＣＳＥｎ观察发现，在稻种上　ＳＫＴ一１菌株与水稻恶苗病菌相互作用中，前者的菌　适温度相吻。这表明ＳＫＴ一１菌株有望成为理想的水　稻用微生物农药。　Ｉｎｂａｒ等（１９９６年）通过对Ｔｒ／ｎｃｈｏｄｅｒｍａ　ｈａｒｚｉａｎｕｍ　与Ｓｃｌｅｒｏｔｉｎｉａ　ｓｃｌｅｒｏｔｉｕｍ的相持培养，前者的菌丝在后　者菌丝的周边形成包围，显示菌寄生样。但是，ＳＫＴ－　１菌株在水稻恶苗病菌菌丝周围则未观察到包围　状。故而认为，ＳＫＴ一１菌株的作用特性，不仅为出现　溶菌，而且还可能具有竞争抗性、营养和生活场所，　以及全株诱导抗性（ＩＳＲ）等作用。关于木霉菌Ｔ２０３　菌株对黄瓜斑点细菌病菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｓｙｒｉｎｇａｅ　ｐｖ．　１ａｃｈｒｙｍａｎｓ）的抑病机理，据Ｉ．Ｙｅｄｉｄｉａ等（１９９９，２００３　年）和Ｍ．Ｓｈｏｒｅｓｈ等（２００５年）报道，发现通过对茉莉　酮酸一乙烯过程的基因调节，导致黄瓜体内微细防御　素积累，从而诱发全株抗性。今后，对于木霉菌　ＳＫＩＴ－１菌株的新的抑病机理，亦应从诱导全株抗性　的角度去探讨。事实上，几乎所有报道均认为Ｔ．　ｈａｒｚｉａｎｕｍ微生物农药的作用机理系使水解酶与抗　菌物质呈现相乘作用所致，但至今尚无木霉菌产生　抗菌物质的报道。　鉴于ＳＫＴ一１菌株存在多种作用机理，故而只要　加工成适宜的制剂，掌握合理的施用方法及时问，就　有可能用于多种作物防治多种病害。目前，除水稻　外，进一步确认该药剂对果树的纹羽病　（Ｈｅｌｉｃｏｂａｓｉｄｉｕｍ　ｍｏｍｐａ和Ｒｏｓｅｌｌｉｎｉａ　ｎｅｃａｔｒｉｘ）及蔬菜病　害的防治效果，并已在经田问试验得以确认。　６．结　语　随着人们对环境污染及负荷的日趋关注，利用　存在于自然界的微生物作为农药已为人们所关注。　木霉菌ＳＫＴ一１菌株的研究、开发正应此所需。目前，　该药剂已在水稻上应用，通过进一步研究、开发，定　将会在更多的领域得以应用。同时，此药剂的开发　也将更加推动人们进行天然微生物作为农药的开　发