枯草芽孢杆菌菌剂的开发应用

32 广西热带农业 2007年第2期(总第109期) 枯草芽孢杆菌菌剂的开发应用 王星云宋卡魏张荣意 (华南热带农业大学环境与植物保护学院，海南儋州 571737) 枯草芽孢杆菌广泛存在于自然中，该菌作为植物病 害生防细菌之一，具有较强的防病作用。由于该菌能产 生耐热的芽孢，既易于生产，剂型加工，又易于存活、定 殖与繁殖Ⅱlo‘批量生产工艺简单，成本也较低，施用方 便，储存期长，而且其制剂的稳定性、与化学农药的相容 性和在不同植物、不同年份防治效果的一致性方面均优 于不产生芽孢的细菌和真菌生防菌株，是一种较理想的 生防微生物。 1枯草芽孢杆菌作为生防因子的应用现状 1．1国外的应用状况 美国迄今已有4株枯草芽孢杆菌生防菌株获得环保 局(EPA)商品化或有限商品化生产应用许可，它们分别是 GB03、MBI600、QST713和解淀粉枯草芽孢杆菌变种 (B．subtilist脚．amyloliquefaciensFZB24)伫Jo美国AgraQuest 公司用枯草芽孢杆菌QST713菌株开发出活菌制剂杀菌 剂S眦眦de懈，并于2000年通过美国环保局(EPA)的登记， 用于防治多种作物的白粉病、霜霉病、疫病、灰霉病等病 害。枯草芽孢杆菌MBl600在英国的MicroBioGroupLtd．、 日本的IdemistuKosanCo．，Ltd．、美国的GustafsonLlc、瑞士 的AndermattBioeontrolAG均已获得注册登记，并进行产 业化生产，用于防治叶部病害(灰霉病、白粉病)和根部病 害(枯萎病、立枯病、腐烂病、根腐病、黑斑病菌)。枯草芽孢 杆菌FZB24在德国、美国等国家进行了注册，并在德 国Bayer公司投入生产，用于防治番茄晚疫病、灰霉病 和小麦白粉病，还可作为增产促进剂D】o澳大利亚开发的 B．subtd／sA—B对麦类和葫萝卜立枯病以及其他土传病 害具有很好的防治和增产作用“Io日本东京技术研究所 的B．subtilisRBl4和B．subtilisNB22分别对Fusariumspp、 Rh／zocton／aspp、Oxysprum和Pseudomonasso／anacearum引 起的番茄病害有良好的防效5】o此外L．R．Cavaglieri等嘲 从玉米根围分离获得生防菌株B．subtilisRC8、RC9和 RCll对玉米轮状镰刀菌(Fusar／umverticillioi如)具有强烈 的抑制作用，并抑制其伏马毒素B1的生产。表1列举了美 国在植物病害防治上已登记注册并商业化生产应用的枯 草芽孢杆菌生防菌剂产品。 TABLE1． SelectedB．subtflis—basedplantdiseasebiocontrolproductsinAmerican 基金顷目：华南热带农业大学科技基"奎(Rnl01412)。 通讯作者：张荣意 万方数据 2007年第2期(总第109期) 广西热带农业 33 1．2国内的应用状况 我国利用枯草芽孢杆菌防治植物病害的应用研究 也达到了世界先进水平，现已开发成功并投入生产的 商品制剂有亚宝、百抗、麦丰宁、纹曲宁、台湾宝等。江 苏省农业科学院植物保护研究所的B916菌株对多种 病原真菌和水稻白叶枯病菌都有显著抑制作用，对水 稻纹枯病田问防效达50％一81％，2002年取得了国家 农药“三证”，年使用面积达6．7万llIIl2以上。南京农业 大学开发的生防菌B3(商品名麦丰宁)对小麦纹枯病 田间防效达50％一80％。在我国台湾省，光华化工有限 责任公司于2000年以商品名“台湾宝”完成了登记，这 是台湾第一个有自主知识产权的农药。云南农业大学 表2 和中国农业大学共同研制的微生物农药“百抗”已获得 农业部登记注册，并在多个省推广使用，面积约4667 hm20百抗的主要有效成分是枯草芽孢杆菌B908，大田 应用中对水稻纹枯病防效达70％以上。在我国北京农 业大学陈延熙等(1985)研制的增产菌已在全国lO多个 省、市的50余种作物推广使用，主要用于防治水稻稻 瘟病、小麦纹枯病和油菜菌核病等，田间增产率达10％ 一50％。“增产菌”成为我国第一个生物制剂方面的专 利，达到国际领先水平。于1991年“增产菌”被中国专利 局授予中国专利金奖。表2列举了我国在植物病害防 治上已登记注册并商业化生产应用的枯草芽孢杆菌生 防菌剂产品。 我国已注册的枯草芽孢杆菌菌剂产品 2菌剂的开发、生产和应用 2．1首先是菌剂的研制 生防菌剂从实验室走向田间是一个复杂的过程。阻 碍许多生防菌田问应用的一个重要问题是菌剂的货架 储藏期短，可以将它制成干粉剂型，以延长菌剂的储藏 期。因为枯草芽孢杆菌能够产生耐热抗逆的芽孢，便于 茵剂的研制和剂型的加工，这也是市场上由Bacillus开 发的菌剂较多的一个主要原因。要成功的开发和利用生 防菌剂。第一是要经过一系列精细的菌种选育。第二是 工业化生产培养基的优化筛选和发酵工艺的最佳培养 条件的确定，从而使菌剂在工业化生产时芽孢数、活菌 生长量和拮抗效价上达到最佳。第三是对菌剂剂型的设 计和配方上要使产品贮存时间(货架期)、对助剂和活性 剂等的溶解性、稳定性等达到最佳。如江苏省农业科学 院植物保护研究所从20世纪90年代初起与国际水稻所 合作，开展生物防治水稻病害的研究，通过土壤拮抗细 菌的系统筛选和理化诱变选育菌种，获得对多种病原菌 有很强抑制作用、对水稻病害有良好防效的枯草芽孢杆 菌菌株B一916。研究表明拮抗细菌B一916具有优势种 群竞争能力、分泌抗生素，对水稻植株有抗性诱导作用 和持续控制病害作用，通过对B一916生物学研究，组建 万方数据 34 广西热带农业 2007年第2期(总第109期) 了生物活体杀菌剂B一916田间高效施用技术，构建了 产业化发酵工艺流程和产品质量检测方法。在国内外率 先将枯草芽孢杆菌与井冈霉素进行复配(商品名为纹曲 宁)，2002年取得了国家农药“三证”。微生物农药“纹曲 宁”不仅能发挥井冈霉素作用速度快，防效稳定的优势， 同时还保持B一916能在水稻根围定殖、分泌抗生素、诱 导水稻产生抗病性等特点，达到了优势互补、用量减少、 防效提高的目的。与国内现有防治水稻纹枯病、稻曲病 的化学药剂相比，持续期增长，防效提高、无毒无残留， 是水稻产业化生产理想的无公害投入品盯lo 2．2生防菌生态学的研究 生物均具有一定的生态适应性，在一定生态系统中 引入生防菌，它能否适应其被引入的生态环境，能否在 病菌的寄主植物上定殖、增殖以及与相应病原物竞争决 定着生物防治的成败，这些都与生防菌的定殖和生物学 特性紧密相关。通过对微生物生理机制的研究，也有助 于选择合适的助剂。生防菌剂中的各种辅加成分、pH值 及含水量等在很大程度上影响着微生物农药的稳定性 和活性。运用分子生物学技术，了解生防菌的生物学特 性，确定工业化生产培养基的优化筛选和发酵工艺的最 佳培养条件，组建了生物活体杀菌剂田间高效施用技 术：了解生防菌株在植物根围或叶围的定殖情况，运用 先进的测试手段，检测生防细菌产生的拮抗物质防 治病害发生发展的作用阈值，提高生防菌的应用效果 才更具有说服力。井岗霉素和拮抗细菌B一916协同 作用防治水稻纹枯病有显著的增效作用。井岗霉素对 水稻纹枯病的EC50为0．032mI／0．08m2，B一916发 酵液的EC50为0．031mI／0．08m2，5％井岗霉素和 B一916发酵液(2×1010efu／m1)按1：1混合的复配 剂对水稻纹枯病的增效系数为1．97，有明显的增效作 用。田间小区试验结果表明：单用B一916发酵液对水 稻纹枯病有一定的防效，但是对水稻纹枯病防治效果 不稳定且一段时间后就显著下跌。纹曲宁的防效明显 好于B一916处理的防效，同时也明显高于井岗霉素 处理的防效。用B一916一咖发光基因工程菌菌落计 数法测定了纹曲宁中的B一916在水稻根叶围的定殖 状况。结果表明：井岗霉素对B一916水稻根叶围定殖 有促进作用，能减缓B一916群体数量大幅度下降，帮 助B一916发挥生物防治作用。这是井岗霉素和枯草 芽孢杆菌B一916协同作用的增效机理之一口】o 2．3避免植物病原菌对生防细菌的拮抗物质产生抗 性 在自然界，病原菌的抗药性广泛存在，要避免病 原菌抗性产生，通过研究生防菌与靶标生物之间的生 态学关系，采取相应的措施加强生防菌在生态上的优 势，从而提高其防效。目前常采用与化学农药或抗生 素复配防病或混合菌株研制生防菌剂。 与化学农药或抗生素复配防病：使用化学或抗生 素药剂的目的是在生防微生物在适应土壤生态环境 并定殖、繁殖过程中与其它微生物群落的竞争，形成 优势种群之前，复配使用化学农药或抗生素先发挥化 学药剂杀虫抑菌速度快、防治效果稳定的优势，同时 为生防微生物在植物根、叶周围定殖和繁殖、分泌抗 生素、诱导植物产生抗病性等造就条件，使之有足够 的群体数量来克服包括病原菌在内的土壤习居微生 物的排斥作用。通过复配协同作用达到优势互补、用 量减少、防效增强、持效期长的目的，因此拮抗微生物 与化学农药或抗生素复配防病具有广阔的应用推广 前景。杀菌剂如多菌灵、杀虫双等对可防治小麦赤霉 病的枯草芽孢杆菌B4和B6菌株的生长没有抑制作 用，可进行混用恤】o江苏省农业科学院研究发现，枯草 芽孢杆菌生防菌株B一916不仅与井冈霉素按一定比 例进行复配后可提高防病效果；和化学药剂戊唑醇 (tebuconazole)协同作用后，对抑制蚕豆枯萎病病原菌 (Fusariumspp)菌丝生长和防治蚕豆枯萎病均有显著 的增效作用。抑制作用远远大于单独使用B一916或 同量的戊唑醇，达到优势互补，用量减少，防效提高的 目的。并且使稻田生态环境中的微生物群落合理分 布，形成生物多样化的稻田生态系统【9】。 与其它拮抗微生物协同防病：如枯草芽孢杆菌作 为生防菌还可以与其它拮抗菌混合使用，如将互融的 两种以上的抗生体之间没有拮抗、寄生、溶解或竞争 等互斥关系)混合，将有利于混合菌株对植物不同部 位的全面占领。由于混合菌剂能适应不同环境条件并 生存繁衍，因此可望实现多种抗生菌功能互补、多种 病害兼防、作用持久的协同防治的效果(例如表1中的 BioYield、HiStickL+subtilex，表2中的增产菌、根健宝 等)。生防制剂产品威绿达(VmIDA)就是绿色木霉、毛 壳菌和枯草芽孢杆菌混合使用，目前在浙江省蔬菜作 物中的使用累计推广面积达到333．3hm2[10]o 我国在生防菌剂的研究、开发、生产和应用都还 存在突出的一些问题：①研究开发和生产脱节；②制 剂化困难，产品质量稳定性差；③生产工艺落后，产品 一致性不高；④生产企业规模小；⑤应用推广难度大。其 解决方法是：①加强农药管理，实现可持续发展；②加强 中试研究，加速实现产业化；③健全产品质量标准，加强 万方数据 2007年第2期(总第109期) 广西热带农业 35 三江县茶产业现状及发展对策 何金旺1章德纲2覃瑞设3 (1广西三江侗族自治县农业局，545500；2广西三江侗族自治县和平乡农业服务中心； 3广西三江侗族自治县古宜镇农业服务中心) 三江侗族自治县位子广西北部，地处湘、黔、桂三省 (区)交界处，介于2502l’一26003’N，108053’一109047’E， 属中亚热带南岭湿润气候区、山地谷地气候区，境内年 平均气温17—19℃，年极端最高气温39．55℃、极端最 低气温一5．4℃，≥10℃活动积温5691．4℃，无霜期平 均为320d，平均降雨量1548nlln，平均空气相对湿度 81％，平均日照时数1334．3h，晨昏多雾，昼夜温差较大， 山区立体气候较为明显，为茶树最适宜栽培区Ⅱ】o该县 属云贵高原余脉边缘丘陵地带，境内山峦连绵起伏，沟 壑纵横交错，溪流密布，树木葱茏莹绿，森林覆盖率高达 77％，常年云雾缭绕，极利于茶叶优良品质的形成。境内 无工矿企业污染，茶树多在土坡土岭上筑梯而植，并以 施用猪牛粪、沼液等农家肥为主，病虫害发生少，所产茶 叶多为无公害茶叶。该县不仅自然环境优越，而且种茶 和饮茶历史悠久，并形成自己独具民族特色的“打油茶” 饮食文化。本地茶树品种“牙已茶”和“高露茶”于20世 纪50年代已被列入广西优质茶树种质资源，所产茶叶 在当地及周边地区市场上小有名气。但该县早期种植茶 叶以自用为主，少有销售。1989年，该县首次引种无性系 茶树良种“福云6号”，1991年开始建第一座茶厂试制绿 茶，因茶叶品质优良而远销江苏、浙江和安徽等地，之后 茶园面积逐年扩大，经过十多年的不断发展，至2006年 ，E扒驴电≯q驴q哥嘲争电争叫争埘卜召、痧、妒、驴、妒《争卅争卅矿、‘争q妒q旁q穸吲争q争q卜趔h审、矿、驴、矿、妒、矿、驴、驴、毋、矛、驴谚《争电争司争卅争卅争趔^趔卜趔卜d卜司卜《争五争趔ht矿、 产品质量的监督和管理；④加大宣传力度，充分发挥价 格的杠杆作用。 参考文献 【1】MonicaLE，ElizabethADJ，WilliamEBJ，eta1． Viabilityandstabilityofbiologicalcontrolagentsoncot- tonandsnapbeanseeds．Pest．Manag．Sci．，2001，57 (8)：695—706 【2】OfficeofPesticideProgram：biopestieide．2001，in http：／／www．elm．gov／pestieides／biopestieides． 【3】PaulitzTC，BelangerRR．Biolo百ealcontrolingreen- housesystems．AnlIRRevPhytopathol，2001，39： 103—133 【4】BakerKF．Evolvingconceptsofbiologicalcontrolof plantpathogens．Ann．Rev．Phytopath01．，1987，25： 67—85 【5】Asaka0．ShodaM．BioeontrolofRhizoctoniasolanidamp- ing—o缸oftomato稍啦BacillussubtilisRBl4．Apm． 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