根結(jié)線蟲病生物防治的研究進(jìn)展

根結(jié)線蟲病生物防治的研究進(jìn)展

全世界廣泛分布的根結(jié)線蟲有很多種寄生蟲類型。植物受到嚴(yán)重傷害。疾病發(fā)生后，通常脫落約10%，嚴(yán)重達(dá)到75%以上。同時它能使真菌和細(xì)菌易于侵染植物,是誘發(fā)植物病害的重要原因之一。對于根結(jié)線蟲的防治,歷來以化學(xué)藥劑為主,化學(xué)殺線劑對環(huán)境污染嚴(yán)重,使用過程中對人、畜也不安全,許多殺線劑已被禁用;許多發(fā)展中國家,尤其是熱帶或亞熱帶地區(qū),其氣候均適宜線蟲活動和繁殖,多年生植物和在同一塊地中連年種植的作物,時常受到線蟲非常嚴(yán)重的危害,而發(fā)展中國家需要的食物量很大,必須依靠多年生作物和作物連作,因此很少應(yīng)用輪作防治根結(jié)線蟲;抗性品種的應(yīng)用目前還不廣泛,一是由于受農(nóng)藝性狀限制,二是由于在一個地區(qū)連續(xù)種植一個抗病品種之后,抗病品種的選擇作用使線蟲的群體發(fā)生變化,使該品種不抗的少數(shù)線蟲類型的數(shù)量增加,從而逐漸喪失抗性。由于以上原因,人們除繼續(xù)探索一些高效、低毒、低殘留、高選擇性的殺線劑外,還應(yīng)從生態(tài)角度尋求新的方法,而生物防治是其中之一。根結(jié)線蟲的天敵,主要有真菌、細(xì)菌、病毒、立克氏體、放線菌、捕食性線蟲、渦蟲和原生動物等,其中對真菌和細(xì)菌的生物防治作用研究甚多,而對其他天敵的研究相對較少,目前還不具備應(yīng)用的條件。1天敵細(xì)菌和細(xì)菌1.1環(huán)已木酚化合物pa捕食真菌通過捕食器官來捕食線蟲。其中應(yīng)用于根結(jié)線蟲生防的屬有3個:(1)節(jié)叢孢屬(Arthrobotrys),主要種A.robusta,A.irregularis,A.conoides,A.oligospora,A.dactyloides,其中不規(guī)則節(jié)叢孢(A.irregularis)已制成商品制劑R350,在大田防治根結(jié)線蟲時,如果線蟲密度較低時有一定效果;(2)單頂孢霉屬(Monacrosporium),M.ellipsosporium已用于南方根結(jié)線蟲(Meloidogyneincognita)生物防治;(3)小指孢霉屬(Dactylella),D.oviparasitica對桃園里的根結(jié)線蟲具有控制作用。1.2南方根結(jié)線蟲有效寄生菌種內(nèi)寄生真菌能以粘性或非粘性孢子附著于線蟲體表,或通過線蟲的口腔、肛門或陰門侵入線蟲體,引起線蟲致病或殺死線蟲,目前已應(yīng)用的有兩屬。(1)輪枝霉屬(Verticillium),能寄生根結(jié)線蟲的目前已發(fā)現(xiàn)8種,即V.catenulatum,V.chlamydosporium,V.sinense,V.lamellicola,V.lecanii,V.leptobactrum,V.psalliotae,V.insectorum。其中V.insectorum對南方根結(jié)線蟲有較好的控制作用,用每克土106個孢子接種于南方根結(jié)線蟲卵,有71%~89.1%的雌蟲被寄生。V.chlamydosporium是北方根結(jié)線蟲的卵及成熟雌蟲的有效寄生菌,同時又能侵染南方根結(jié)線蟲的雌蟲。(2)Meriaconiospora,專性寄生于根結(jié)線蟲的二齡幼蟲,溫室防治試驗(yàn)表明,該菌能使根結(jié)線蟲數(shù)量減少。該菌與根結(jié)線蟲的“識別”機(jī)制已有較深入的研究。1.3培養(yǎng)基和培養(yǎng)植物的活性物質(zhì)盡管對捕食性真菌和內(nèi)寄生真菌防治根結(jié)線蟲進(jìn)行了大量研究,但由于根結(jié)線蟲幼蟲在土壤中活動時間極短,使捕食性真菌及內(nèi)寄生真菌與根結(jié)線蟲幼蟲相遇機(jī)會不多,并且這些真菌專化性不強(qiáng),因此其重要性被根結(jié)線蟲卵寄生真菌所代替。根結(jié)線蟲寄生真菌的研究歷史不長,目前已報道的種類有:Acremoniumstrictum,A.spp.,Alternariaalternata,Arthrobotrysoligospora,Aspergillusspp.,Aureobasidiumpullulans,A.sp.,Catenariaanguillulae,Cylindrocarpondestructans,C.didymum,C.gracile,C.heteronema,C.olidium,Dactylellaoviparasitica,Fusariumequiseti,F.lateritium,F.proliferatum,F.oxysporum,F.solani,F.sp.,Gliocladiumcatenulatum,G.roseum,G.virens,Humicolafuscoatra,Idriellalunata,Nectriaradicicola,Paecilomyceslilacinus,P.sp.,Penicilliumspp.,Pseudopulosporakendrickii,Rhizoctoniasolani,Trichodermahamatum,T.harzianum,Trichosporiumpopulaeum,Verticilliumcatenulatum,V.chlamydosporium,V.lamellicola,V.leptobactrum,V.insectorum,V.cephalosporium,V.fungicola,V.sinense,V.sp.,Volutellaciliata,Xenokylindriaobovata。目前研究最多的是Paecilomyceslilacinus,這是一種重要的卵寄生菌,同時也可侵染幼蟲及成蟲,廣泛分布于土壤中,尤其是在植物根際及根內(nèi)。最近的研究表明,P.lilacinus可以產(chǎn)生促進(jìn)生產(chǎn)的物質(zhì)。Cayrol等(1989)報道了P.lilacinus的培養(yǎng)濾液中有殺線蟲的物質(zhì),已被各國學(xué)者廣泛用于根結(jié)線蟲的生防并成為商用制品。Verticilliumspp.也能有效地寄生根結(jié)線蟲卵,被認(rèn)為是最有希望用于根結(jié)線蟲生物防治的真菌。1.4根結(jié)線蟲的多次感染對寄生根結(jié)線蟲的細(xì)菌研究不多,但巴氏桿菌Pasteuriapenetrans能夠侵染根結(jié)線蟲已有廣泛研究。P.penetrans由于其具有內(nèi)生孢子,易于附著線蟲體壁和侵染線蟲,寄生后又可產(chǎn)生大量孢子,再次侵染,且性能穩(wěn)定,對許多寄生線蟲防效顯著,但存在致病力和形態(tài)上的分化,從根結(jié)線蟲上分離的只能侵染根結(jié)線蟲,防治根結(jié)線蟲效果好,如每千克土壤用600g孢子粉處理可以降低Meloidogynejavanica線蟲28.1%。由于P.penetrans為專性寄生菌,必須依靠線蟲才能大量繁殖,而線蟲的生長又必須通過寄主植物來實(shí)現(xiàn),因此大量生產(chǎn)P.penetrans制劑存在很大困難。用根際細(xì)菌如Pseudomonasspp.和Bacillusspp.防治根結(jié)線蟲近些年已開始研究,Becker等(1987,1988)報道根際細(xì)菌對南方根結(jié)線蟲(M.incognita)有防效,減少了根結(jié)數(shù),根系增大,根重增加。2控制自然防控Kerry(1988)將線蟲的生物防治概括為兩大類型,一是自然控制(naturalcontrol),即通過土壤本身存在的生物調(diào)控來抑制有害線蟲的群體數(shù)量。二是引入控制(inducedcontrol),即將天敵生物制成生防劑施入土壤中,直接防治線蟲。2.1桃根結(jié)線蟲群落自然控制是指通過土壤中本身存在的拮抗生物來控制線蟲數(shù)量。根結(jié)線蟲的自然控制在一些地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。Ferris等(1976)在加尼福尼亞發(fā)現(xiàn)一個受根結(jié)線蟲嚴(yán)重侵染的桃園中,一些年后根結(jié)線蟲種群密度自然降低了。隨后對這一現(xiàn)象進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了侵染根結(jié)線蟲卵的寄生真菌Dactylellaoviparasitca(Stirling和Mankau,1978)。Stirling(1979)全年取樣發(fā)現(xiàn)D.oviparasitica侵染卵百分率為20%~60%,Stirling(1979)認(rèn)為實(shí)際寄生率遠(yuǎn)高于此,原因是許多寄生卵在計(jì)算前已經(jīng)消失;把D.oviparasitica加入滅菌土能減少桃樹根結(jié)和降低土壤中線蟲數(shù)量。Mckenry和Kretsch(1987)提出設(shè)想:桃園根結(jié)線蟲種群數(shù)量降低是由于樹齡增大,導(dǎo)致抗性增加。在非洲毛里求斯、南非和澳大利亞發(fā)現(xiàn)專性寄生菌Pasteuriapenetrans能夠抑制根結(jié)線蟲的繁殖力(Williams,1960;Spaull,1984),在溫室里經(jīng)過長期培養(yǎng)根結(jié)線蟲,由于P.penetrans寄生而使根結(jié)線蟲降到低水平。Minton和Sayre(1989)在連續(xù)20多年栽植根結(jié)線蟲寄主的小塊土地上,發(fā)現(xiàn)花生根結(jié)線蟲(Meloidogynearenaria)種群降到只輕微影響植物產(chǎn)量水平,同時在抑制性土壤中M.arenaria大多數(shù)線蟲都被P.penetrans(條線蟲多于25個孢子)寄生。對于非?；宰匀豢刂片F(xiàn)象的估計(jì)是相當(dāng)困難的。2.2對根結(jié)線蟲的防治人為用線蟲的天敵防治線蟲的方法不是現(xiàn)在提出的。Cobb(1917,1920)、Thorne(1924)試圖用捕食性線蟲Mononchusaquaticus和Iotonchusamphigonicus來防治Heteroderaschachtii。用天敵真菌防治線蟲的歷史始于1937年(Linford,1937;linford,1938),用捕食線蟲真菌Monacrosporiumellipsosporium來防治根結(jié)線蟲,但未獲得成功。以后的Mankau&Wu(1985)、Cayrol(1983)等用捕食線蟲真菌進(jìn)行了大量的防治試驗(yàn),用天敵真菌Arthrobotrysirregularis制成的制劑R350,以麥粒作基物,大田防治每公頃施1.4t菌劑對番茄根結(jié)線蟲有一定防效。在根結(jié)線蟲危害很輕時,溫室防治試驗(yàn)比單獨(dú)使用化學(xué)劑和其它方法均好。用Paecilomyceslilacinus制成的防治根結(jié)線蟲制劑在菲律賓已大量生產(chǎn),商品名為Bioact,以麥粒、稻谷等有機(jī)物作基物生產(chǎn),大田每公頃施用0.4t,對根結(jié)線蟲有顯著防治效果,極大地降低線蟲在大田的群體密度。用13個P.lilacinus分離物防治南方根結(jié)線蟲,來自秘魯?shù)姆蛛x物防效最好,線蟲根結(jié)、根部壞死和線蟲繁殖力分別被抑制了76%、90%和84%,番茄生長茂盛。Verticilliumspp.有8個種可以寄生在異皮科線蟲上,能有效地侵染根結(jié)線蟲卵,V.chlamydosporium是有效用于作物根結(jié)線蟲生物防治的真菌。由于土壤抑制作用等因素,使引入生防制劑的防效極不穩(wěn)定。Kerry(1989)詳細(xì)地討論了生防制劑的特性及類型,提出了生防制劑應(yīng)具備下列特性:①迅速在土壤中定殖;②有持久性;③強(qiáng)致病性;④防效顯著;⑤容易生產(chǎn)和應(yīng)用;⑥易貯存;⑦成本低;⑧與農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)措施相適應(yīng);⑨無公害。Jatala(1985)發(fā)現(xiàn)P.lilacinus寄生南方根結(jié)線蟲卵的效果好即是一例。3生物科學(xué)發(fā)展的新趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,人類對生存環(huán)境的刻意追求,農(nóng)業(yè)資源的持續(xù)利用、保護(hù)與再生、野生生物的物種多樣性以及環(huán)境保護(hù)等方面的研究形成現(xiàn)代生物科學(xué)發(fā)展的新趨勢,現(xiàn)代生物防治的理論、方法和技術(shù)也不可避免地面臨新的問題。3.1生物制劑的毒性傳統(tǒng)生物防治的“無生態(tài)破壞、無副作用、無環(huán)境污染”的涵義隨著現(xiàn)代生物防治的深入研究和領(lǐng)域的擴(kuò)展已受到新的沖擊,活體微生物的應(yīng)用可能對其它自然界微生物群,人、畜體內(nèi)的微生物群產(chǎn)生生態(tài)干擾。線蟲的天敵真菌對哺乳動物的毒性惟一有關(guān)的是Paecilomyceslilacinus,該菌可以侵染眼睛,引起人的面部損傷并也可侵染家畜(Chandler等,1980),但在許多實(shí)驗(yàn)室里將P.lilacinus制成菌劑已有10多年歷史,并沒有引起明顯的傷害,這個危險是很小的。因此在生物制劑釋放前要進(jìn)行毒性測定,以確保人的安全和對環(huán)境最小的影響(Sayre,1986)。某些生防作用物存在一定風(fēng)險,但如果應(yīng)用這種作用物所獲得的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其有限的可忽略的風(fēng)險,則這種生物作用物可有條件地加以應(yīng)用,因此在公正評價生防作用物的利弊、防止可能出現(xiàn)的各種研究失誤、健全生物防治研究工作的規(guī)范化程序等方面,應(yīng)加強(qiáng)對生防作用物風(fēng)險評價。3.2影響根結(jié)線蟲防治的一些重要因素3.2.1對生物自然發(fā)生系統(tǒng)的了解抑制線蟲土壤是指由于土壤中各因子抑制線蟲增長,使線蟲種群處在低密度。線蟲分布的變化以前往往歸結(jié)于物理因子或栽培歷史的影響,但不可否認(rèn)有些地方線蟲的抑制是由于生物因子而造成的,如果對生物的自然發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)一步很好地了解,才能使這個系統(tǒng)發(fā)展更快。研究應(yīng)集中在對線蟲拮抗的微生物或增強(qiáng)自然控制的效力,使其擴(kuò)展到其它地區(qū)。3.2.2生物毒力與生物化學(xué)及基因性質(zhì)的關(guān)系一些線蟲的拮抗物存在著多樣性問題,這個問題應(yīng)當(dāng)值得注意。選擇有毒力的線蟲天敵是生物防治的第一步,還應(yīng)加強(qiáng)對生物化學(xué)或基因性質(zhì)等因子與毒力關(guān)系的研究,以便進(jìn)一步了解天敵生物毒力分化的機(jī)制。同時,應(yīng)加強(qiáng)其它特性的研究,如寄主?；?、根際定殖能力、腐生競爭能力以及在無寄主和極限環(huán)境下生存能力的研究,這樣才能對篩選出來的拮抗物是否能用于生物防治有全面的了解。3.2.3從群致病力方面當(dāng)評價寄生物的生物防治效果以及增強(qiáng)對線蟲種