杂草植物病原菌资源调查及其在杂草生防上的应用前景

杂草植物病原菌资源调查及其在杂草生防上的应用前景 杂草植物病原菌资源调查及其在杂草生防 上的应用前景 第24卷 1996垒 第1期 3月 河南职技师院 JournalofHenanVocation TechnicalTeachersCollege Vo1.24NO.1 Mar.1996 杂草植物病原菌资源调查及其在杂草生 一 ,}f防上的应用前景s川 高山松 (农艺系,新乡453003)(新乡市植保站,453003) 摘要本文报导了豫北地区19种杂草上植物病原资源共30种.对每种病原菌在杂草生防上的 应用前景给予了并从植病流行的生态学观点探讨了利用经济活动的杂草种群控制在经济上,生态上或环境美化上可以容 许的水平.杂草生物防治在理论上主要依据生物地理学,种群生态学,群落生态学的原理,在 明了天敌一寄主一环境三者关系的基础上,对目标杂草进行调节控制.杂草生物防治具有对环 境安全,控嗣效果持久,防治成本低廉等持点,所以它一出觋就具有强劲的生命力,目前已发展 成为具有独立体系的专门学科.. *病原学名右上角冠以?为作者在河南省的新纪录种,冠以?为《中国真菌总汇未记载种. 收稿日期{1995—06—11. 36 1杂草檀物病原菌资源名录 杂草病害病原菌 叶斑病 黑穗病 锈病 马唐l~’gitariasanguinalis(L)Scop炭瘟病 瘟病 蟋蚌草Eleusineindica(L.)Gaerm.瘟病 时枯病 Chenopodi”malbumL?霜霉病 独行菜LepidiumapetalumWilld霜霉病 荠Capsellabursa—pastoris(L.)R.Br霜霉病 离蕊荠Malcol,~afncana(I』.)R.Br.霜霉病 基蛰暮Amaranthusretf0n”usLA?白锈病皱果苋. viridisL.. 马齿苋PortulacaoleraceaL.白锈病 狗牙根.舢d佣da~ylon(L.)Pets.黑粉病 锈病 . 娘蒿Descurai口ophi口?(L霜霉病 ~chur.’’ 田旋花ConvolvulusarvensisL.白粉病 打碗花Calyste口hederaceaWall白锈病 香附子Cyperusr~undusL- 车前PlantagoaMa~caL. 蓄PolygonumaviculareL. 芦苇PhragmitescommunisTrin 锈病 白粉病 霜霉病 Helminthooriumsetariaew. Ustilagosymherismae(Sehw.)Peck. Ur6q~e$se~riae—italicaeYosh. Colletotrichumcaudatam(Sate.)PK? Piricalariagrisea(Cooke)Sacc. Piricalariag~sea(Cooke)Saee. Hefminto帅l蚴声彻m啪(sch)血1e P~cciniacynodontis(Pers)C~st. P~ccinlaJkuips ErysiphecichoraccarumIX;. P口altaFeld Uromycespolygoni—avicalariae(Pers.)Karat Pse~ocercosporasp. Puccniasp. Brachysporium~hragmitis?. Miyake Ramulariasp. 看麦娘AlopecurusaequalisSobo1.锈病UroraycesalapecuriSeym. 22杂草生物防治的方法杂草生物防治就策略上来讲,一般可分为两种方法,即经典的或 传统的方法(theclassicalortraditionaltactic)和生物或真菌除草荆的方法(thebioherbicide ormycoherbicidetactic)”.传统的方法是指从国外或外地区引进能持久建立种群的专一性 病原微生物来控制杂草的方法.这种方法主要针对那些由于在引入区缺乏自然天敌控制而成 为害草的植物,病原微生物的搜寻就要在杂草起源地进行.当病原微生物在当地释放,定殖下 来而最终发展成为流行状态时,杂草本身处于经济上,生态上及环境美化上可窖许的水平,病 害本身则演化为地方病(endemic)n.生物除草剂方法是将工厂化生产的病原微生物嗣剂大 面积喷洒来防除杂草.这种方法主要是针对本地杂草,病原微生物搜寻主要在当地杂草上进 37 病府 斑疆 霉霉 病孢孢 病斑病蠕隔 锈叶锈短柱 行,病原物作为除草剂作用后,使得寄主植物在最适合病原物侵染的时期,而遭受病原物重重 包围,病害成为流行状态,杂草得以控制,由于生物除草剂对目标杂草选择性强,对环境安全, 无残留,易于控制和大面积应用等特点.近20年来有关生物除草剂的研制已成为杂草生防一 个较为活跃的领域”““. 3杂草病原微生物在杂草生防上应用现状及前景 3.1传统方法用于杂草防除的历史成就70年代澳大利亚从杂草起源地地中海引进锈菌 (PucciniachondHlHna)用于防治麦田杂草灯心草粉苞苣(chodrilla血ncea)是国际上首例利用 引进病原微生物开展杂草生防的成功例证”.60,70年代初期在伊朗,希腊,南斯拉夫,意大 利,法国和葡萄牙发现P.chondrillina对该杂草有极强侵染力.澳大利亚于70年代初引进并 从中分离出一个品系IT一36是普通窄叶灯心草粉苞苣的专性病原物.该品系能使幼苗和老 植株致死,田间释放后很快建立种群并流行,其死亡率可达50,70,在试验区可达90, 100”.Delfoss等(t985)评述灯心草粉苞苣的生物防治是利用引进病原菌防治外来杂草的 最好的例证,是澳大利亚杂草生防史上的一个新的里程”,该杂草每年防治费用可节省25.96 百万美元..最近寄生中叶型和阔叶型灯心草粉苞苣的P.chondrillina 其它品系已在希腊 和土耳其分离出来,有待应用和评价..智利于70年代通过引进多孢锈菌(phragmidiuio- lace-am)用于防治黑莓获得成功”.80年代初,美国杂草(Ageratian’paHa)由于从该杂草起源 地加勒比海地区引进一种小尾孢菌(Cercosporellaageratia)使得该杂草在美国的夏威夷获得 了成功的防治.目前这方面的工作基本上还处于开发阶段. 3.2生物除草剂的研究进展早在30年代苏联乌克兰谷物研究所就利用镰刀菌(FusaH” orobanches)的菌丝体成一种称之为”的生物除草剂,可防治烟草,奠合烟,大麻及向日葵田 寄生杂草列当,取得了大面积生防效果..目前国际上至步有3种生物除草被开发出来并且商 品化,已经大面积应用.其一是De,zine制剂,它是一种棕桐疫霉(phytophthorapalmivora), 1981年由美国伊利诺伊Abbott实验室取得登记”,用于土壤处理防治柑桔园中的奠伦藤 (Morreniaod~am).其二是Collego,由美国阿肯色州大学与Upjohn公司共同发开发的一种 盘长孢状刺盘孢合萌专化型 (Colletotrlchumgloeosporioldesspaeschynomen)制剂.美国环保 局在1982年10月批准正式登记,用于防除水稻和大豆田中的弗吉尼 亚合萌(Aeschynomene virginia),其应用,贮藏和使用方式与一般苗后茎叶除草剂类似”.其三是NoMal制剂,由加 拿大philomBios开发的一种长盘孢状刺盘孢锦葵专化型(c.gloeosporiode~f.spmalvae)的干 粉状制剂”,该制剂是从锦葵属杂草Malvapusilla上分离获得,用其孢子悬浮接种这一杂草 后17—20天,杂草被杀死.对其作为真菌除草剂进一步开发研究后于1992年商品化,在加拿 大草原地和美国北部平原麦区的麦田及其它作物田中防治Malvapusilla.到目前为止,国际 上已对50多种杂草,近100种杂草病原微生物作了研究报导”.其中真菌约83种,细菌3 种,线虫3种,病毒6种,并已从真菌中的AtL-n~aspp.,Ascotdspp.,Bo/artsspp., Cercosporaspp.,Colletotrichumspp.,CocMibolssp.,Dendryphiellasp.,Dre chsleraspp., Entylomasp.,Epiccosorussp.,Fusariumspp.,Leptosphaeriasp.,Nymbyasp. ,Microsphaera spp.,phomaspp.,phompsisspp.,Pucciniaspp.,Sclerotiniaspp.等的不同种类作为潜在的真 菌除草作了大量的研究.预计近年还将会有新的生物除草剂品种被 开发并商品化. 38 3.3我国生物除草剂的研究现状我国是应用生物除草剂防除杂草工作开展较早的国家, 1963年,山东省农科院植保所从济南罹病的大豆菟丝子上分离获得Colletotrichumgloeospori- oides,该菌对我国大豆田中的几种菟丝子 (c.au~ralis,C.chinemis,C.maritima)侵染致死,是 一 种对大豆菟丝子有特殊防效的微生物制剂.6o年代中后期在2o多个省,区开展了”鲁保一 号”菌剂的生产和应用,推广面积达6o万公顷,防除效果在85以上,每亩受害田可挽回损失 3o,5O,取得了巨大的经济效益.最近由高昭远等应用真菌遗传学方法筛选出了遗传性 状稳定,产孢量大致病力强的S:单孢变异株,解决了生产上应用致病力退化等问题,产孢量提 高3O,5O,防效稳定在9o.1985年该菌由张天宇定名为胶孢炭疽菌菟丝子专化型(c. gloeospori~’desPenz.Sace.f.sp.cucuta):.1979年新疆啥密植检站从自然罹病枯死埃及列当 植株中分离得镰刀(F.orobanches)并将其制成生菌剂”F798,采用割茎涂液方法防除埃及列 当,收到了95%以上的生防效果,未发现感染其它作物”.云南省农科院应用拉宾黑粉菌 (Ustilagorobozhorstiana)防治旱田杂草马唐(Digtariasonguinalis)进行了初步试验.云南省微 生物所对紫茎泽兰斑病的尾孢菌(Cercosporaeupatorii)进行了微生物学基础研究江西宜春 地区报导了稗草上的团粒黑粉菌4.Tolysporiumbullatum).江苏省建湖县在狗牙根上发现一种 专性寄生的锈病(Pucciniacyncaontis).作者于1991~1995年间对河南省北部地区杂草病原 微生物资源进行了调查研究,共整理鉴定出19种杂草上病原菌3O种,其中易进行人工培养而 制成菌剂的有9种,活体营养物21种.前者属经风险性测定等研究后适宜作为生物除草剂开 发大面积应用的一个类群,后21种则难进行人工培养制成大量的菌剂作为生物除草剂应 用,自然界这类病原物对杂草的滋生有一定抑制作用.调查中发现蟋蟀草叶枯病菌 (Helminthosporiumnodulosum)致病力强,田间自然抑草效果达864,株高降低54.4,根 系鲜重下降82.O,加强这一资源的开发与应用研究,将为我国生物除草剂的研制与应用开 辟新前景. 4前景展望 4.1杂草生物防治是持续农业的一个重要组成部分持续农业是当代世界农业的发展趋势, 越来越多的人认识到人类将面临着环境与资源的严重挑战,保护生态环境,维护生物多样性, 持续合理地利用资源,发展持续农业,已成为世界农业发展的主旋律.大量化学品对农业的投 入,带来严重的环境问题,破坏了生态平衡.抗化学药剂的有害生物的出现并导致有害生物的 再度猖獗,严重影响了农业长期发展的基础.如大量除草剂的投放使用,非但没有解决草害的 问题,反而带来了耐药性杂草种群的上升,抗除草剂杂草的出现,环境的恶化及对非目标经济 植物的伤害,生物除草剂具有对目标杂草专一性强,选择性高,对环境安全,无残留,持续的生 防效果等优点,正是发展持续农业所要求的.我国杂草病原微生物十分丰富,应尽快组织杂草 学家,植物病理学家,生态学家,工业微生物发酵方面的专家,政府官员,植保官员等组成协作 组,使我国这一生物资源得以尽快开发应用,以适应持续农业的发展,减轻化学农药给环境造 成的压力. 4.2杀草谱单一的问题大多数真菌除草剂具有很强的专一性,两种或两种以上真菌作为一 种单独的产品混合使用防治多种杂草,则会大大加强其市场潜力和除草效果.如Collego与C. gloeosporioidesf.sp.jussuaeae混合使用进行温室和田间试验,对稻田弗吉尼亚合萌和丁香蓼 39 属杂草Ludwigiadecurrens幼苗效果分别达96和100”近年将上述混合物与Col— letotrichumtruncatam混合使用可有效地防除上述两种杂草和刺黄花穗.另外生物和除草 剂与其它农药的混用也选出了一些适宜的组合..达到了与IPM的结合作者在调查中发现 几乎所有的恶性农田杂草上均可发现卜一2种病原微生物,这就为复合型生物除草荆的开发提 供了物质基础.如蟋蟀草与马唐均为豫北旱作花生,棉花等作物上恶性杂草.开发蟋蚌草叶枯 菌与马唐炭疽病的复合剂型将会有巨大的市场潜力. 4.3对环境安全性评价随着生防作用物的大量研究与开发,美国,加拿大,澳大利亚等国家 对其环境安全性评价日益重视,并制定了相应的管理法规笔者认为大多数用作生物除草 剂的病原菌来自当地自然罹病的寄主植物,对环境压力不大,长期的协同进化过程中已使病原 物与环境保持着生态学上可以互容的水平,自然界杂草,病原物,及环境三者构成了较稳定的 三角关系,生物除草剂防除杂草的原理是在原来三角关系的基础上加入人为干预,造成病害流 行.从而达到控制杂草危害之目的.这种方法在作了严格的风险性测定之后,一般来说与引进 病原菌的风险性相比要小的多”.现代植病流行学已为此提供了理论基础. 4.4从檀病流行的生态学观点看农田杂草生物防治人们在考查了自然生态系和农业生态 系中植物病害流行的特点及历史上植物病害发生流行的原因后,得出这样一个概念:病害的流 行大都是人类引起的.农业生态是在人为操纵下所形成的,与自然生态系比较有如下特点:其 复杂性不如自然生态系,组成成分较均匀一致,物种多样性差,稳定性差,病害易成为流行状 态.农田杂草生态系作为农业生态系子系统与天然草场相比较有以下几个方面差别:一方面在 生物群落组成方面物种数目和种类多样性大大减少,现有农田杂草就某种作物来讲一般是以 2,3种杂草作为优势种群,在农田易形成小片群落;在环境方面,通过农田旌肥,灌溉等措施, 保证了农田杂草对水分,养分的需求,同时为植物病原菌的萌发,侵入剖造了条件在演化与演 替方面,农田杂草生态系与天然草场相比是比较年轻的,对在寄主一病原物关系中出现的变化 常常不能恢复到原来的稳定状态,病害易成为流行状态.基于上述原因,如果通过引进,培育一 种强毒性病原物,则可以在一定程度上抑制农田杂草的种群,达到控制农田杂草为害之目的. (新纪录鉴定由河南农大王守正教授审定,奉院甘贤友教授审阅全文,在此一并致谢.) 参考文献 1万方浩,王韧.世界杂蕈生防的历史成就及我国杂蕈生防的现状与建议.生物防治通报,1991.7(2)81, 87 2万方特.杂草生物聍治的传统方法及理论.生物防治通报,1992,8(2)e131,】38 3王之樾等.应用镰刀菌防治瓜列当生物醅冶通报,1985,l(1)24,28 4李橱汉等.有关真苗除草荆的研究进展.生物簖治通 报,1994.10(I)35,39 5林冠伦.8o年代我国杂草生防的主要成就.植物保 护,1991,17(1)}27~29 8刘志海,朱全让.鲁保一号菌.济南科技出版社,19871~179 7高昭远,于静娥菟丝子生物防除——鲁保一号的研究进展.生物防 治通报.1992,8(4):173~175 8曾士迈.杨演植病流行学北京e农业出版社,9,63 9Goeden,RD.Acapsulehistoryofbiologicalcontrolofweeds.BioeontrolNewsandInformation,1988.9 (2)}55,81 19CharudattanR-?H-1.Walker.Biologicalcontrolofweedswithplatopathogens.N.Y.JohnWBey 40 Sons,i982t29,188 llTeBeest,D.O.,X.B.Yang.C.R.Cisar.Thestatusofbiologicalcontrolofweedswithfungipathogens Ann.Rev.phytopathel,199Z,30:637~658 12Watson.A.K.Currentstatusofbioherhicidedevelopmentandprospectforr iceinAsia(SeeRef.).1992一 (18):367,379 13TeBeest.Microbialcontro10fweeds.NewYork,chapman&Hall,1990-1,284 HJ.M.Culen.EvaluatingtheSuccessoftheprogrammeforthebiologicMcontrolofchondriliajuncea.Pro: ceedingtheFouthInternationalSymposiumonBiologics1ControlofWeeds,1978?U7,121 15Delfosse.E.S.eta1.InPestsandParasiteasMigrants.(eds.byGibbs,A.J.andH.R.C.Meischke)?1985, 11,177 16Oehrens.Biologicalcontroloftheblackberrythroughtheintroductionofrust,Phragmidiumviolaceum,in chile.FA0PlantPint.Bul1.1977,2526,28 InvestigationontheResourceofWeedPathogensandIts ProspectinBiologicalControlofWeeds Zlm~gXifueta1. (DepartmentofplantProtection) ABSTRACT 30WeeddiseasescollectedinnorthernregionofHenanprovincearereported,whichare distributedin19weedspecies.Thepotentla1useforeverypathogeninbiologi calcontrolare ..tedandthefeasibilityofbiologicalcontrolofweedwithplantpathogensisdiscussed fromtheviewofecologicalepithytology,anditisadvancedthatHelminthosporiumnodulo— sumisaveryhopefulbiologicalfungus.Itseffectofnaturalcontrolis86.4. KEYWORDSWeed,Pathogen,resource,biologicalcontrol