淡紫拟青霉研究概况与展望

时间:2015-09-23 18:45 点击:

一、淡紫拟青霉的生物学与生态学特性

    淡紫拟青霉对营养条件要求不高,它不仅能在多种常规培养基上生长,而且能在多种自然基质,如农副产品废料、废渣与植物叶片或植物浸提液中生长。Sosamma,V.K.利用10种植物叶片浸提物来培养淡紫拟青霉,结果表明10种供试植物叶片浸提物均能提供拟青霉正常生长,其中尤以山香属植物产孢量最大;其次是含羞草属植物Mimosa invisa和chromolaea。Mani-A研究并评价了油粕、植物叶片在大量培养淡紫拟青霉方面的功效,结果表明各种油籽粕都是适宜的培养材料。

    尽管淡紫拟青霉能在多种营养基质上生长,但不同的培养基质与不同的培养条件,其产菌率与功效也有所不同。Cargro-J研究表明:利用麦芽培养基在静止状态下生产的菌剂,杀线虫活性特别强。Zaki-FA研究了自然培养基质对淡紫拟青霉产孢及控制线虫效能的影响。选用的自然基质有小米、稻米、燕麦、小麦、鹰嘴豆、绿豆等,在稻米上产孢量最大,为52.8 x 108/g,其次是绿豆,为24.5x107/g,以绿豆为基质的淡紫拟青霉菌剂控制效能最好,能减少根结线虫数78.8%、二龄线虫94.2%;Suebsak -Sontirat认为最合适的培养基是大豆汁或马铃薯汁浸出液,培养条件为31℃、220r/min~270r/min。相关研究表明:菌体生长的最适pH值为中性偏酸,在碱性培养基上生长缓慢;此菌在15℃~35℃都能正常生长,在24℃~25℃条件下生长最为迅速,产孢量最大;湿度对孢子萌发至关重要,RH达到85%时,孢子才开始萌发,98% RH,25℃时,孢子萌发速率最高;含N.S的培养基质能刺激菌体细胞内酶的产生并增加酶的活性,当培养基中添加可溶性淀粉时,能增加此菌对化学合成物的溶解作用。

    淡紫拟青霉施用到土壤中能引起土壤菌系的明显变化,土壤中多种习居菌会抑制淡紫拟青霉孢子萌发,同时此菌也会抑制土壤中其它菌类如放线菌。孙漫红报道了大豆田施用淡紫拟青霉菌剂对根围菌系的影响。在施菌的第1周内,根系微生物的种类明显减少,真菌、细菌和放线菌分别减少16%、27%和37%,4周后菌系趋于平衡,菌剂对大豆根部有一定亲和能力,可以在根围或抑内定殖。

    Mg2+与Cu2+对此菌都有不同程度的抑制作用,其中0.4mol/L以上的Mg2+和0.1X10-3mol/L以上的Cu2+抑制作用明显。紫外线对菌体有明显的抑杀作用,但弱侵染菌系比强株系更为敏感。菌体在紫外线照射下能发生变异,因此,紫外线也可用于菌株的诱变育种,付艳平利用紫外线照射孢子和菌丝原生质体、60Cor射线照射孢子等多种方法,进行诱变育种并筛选强毒力菌株。结果表明以上几种方式都能产生明显诱变效能。紫外线照射孢子效果最佳,获得的诱变株对丝核菌Rhizoctoniasolani拮抗能力比原有菌株提高100%以上。

    分子生物学方面,近几年有较大的进展。Obornik M利用RAPD技术来分析淡紫拟青霉与其它虫生真的菌的关系,研究基因变异与系统发育,反映菌系生活史;应用RAPD技术与酶分析方法研究淡紫拟青霉表现型与基因型及其对线虫的控制效能的影响,结果表明拟青霉的不同菌株有广泛的地理分布,菌株的基因型与其侵染能力没有明显关联。

二、淡紫拟青霉的控害效能

1.对植物病原线虫:淡紫拟青霉对植物根结线虫的寄生作用是秘鲁国际马铃薯研究中心的P.Jatala首先发现的,并在1979年首次报道,该菌是南方根结线虫与白色胞囊线虫卵的有效寄生菌,对南方根结线虫的卵寄生率高达60%~70%。此后,有60多个国家的科学工作者对此菌进行了研究。多年的实践证明:淡紫拟青霉对多种线虫都有防治效能,其寄主有根结线虫、胞囊线虫、金色线虫、异皮线虫、甚至人畜肠道蛔虫,是防治根结线虫最有前途的生防制剂。菲律宾亚州技术中心已将此菌商品化,以BIOCON出售这种真菌制剂。

    李芳等用麦粒培养淡紫拟青霉,并用此菌防治烟草根结线虫(Meloldogyne javanica),盆栽试验用菌量为50g/每株,2.7周后调查发现:土壤中2龄线虫减少76.3%,根结指数下降43.6%,烟株根生长量增加153.7%,地上部分鲜重增加44.4%。Maheswari-Tu先将番茄苗浸泡在淡紫拟青霉的孢子悬浮液和菌丝悬浮液中,再种到接线虫的土壤中,结果表明:孢子悬浮液处理使卵囊数减少63%~80%,明显优于菌丝悬浮液。Davide等人用此菌浸薯块或直接将菌剂施入土中防治马铃薯金线虫(Cloboclerarestrochiensis),施用菌剂后马铃薯增产20.3%~36.5%;防治秋葵根结线虫,施菌三个月后,线虫比对照减少66%~77%,荚数增加39%~41%,重量增加45%~54%,防治效果与呋喃丹或灭克灵相仿。

    菌剂类型有自然基质(麦粒、米粒、绿豆上长满菌丝)、桔存菌丝粉、发酵液或滤液以及孢子悬浮液等。Cabanillas-E推出5种淡紫拟青霉孢子的制剂类型,它们是alginate Pelipets、diatomaceous earth granules、麦粒、土壤、土壤+几丁质,在麦粒和gran ules中,真菌活力最强,在alginate pelite中活力中等,在土壤及添加几丁质的土壤中孢子活力最低。菌剂施用方法多与播种结合,把种子、块根或块茎浸浴在菌剂中,还可用菌剂做成胞衣种子。

    多种有机肥料、植物残渣对此菌有促长与增效作用。如Rao-MS的试验结果表明楝树(neem)叶片悬液对淡紫拟青霉有明显增效作用。许多含N的化肥、几丁质或其他生防菌也能起增效作用。印度科研人员Maheswari-Tu结合使用巴斯德氏芽菌属(Pasteuria Penetruns)和拟青霉防治番茄根结线虫(Meloidogyne Javarila,并与两者分别使用相对照,结果表明,真、细菌结合效果更为显著,线虫拟制率达到66.2%,根系干重增加33.34%。Bhat-M研究了Glomuo Mosseae与淡紫拟青霉在抑制番茄根结线虫方面的协同增效作用,两种生防菌结合使蕃茄产量增加4倍,卵囊抑制率增加25%。

    有关淡紫拟青霉菌对根结线虫的抑制机理,国内外也有研究报道,华静月认为淡紫拟青霉与线虫卵囊接触后,在粘性基质中,生防菌菌丝包围整个卵,菌丝末端变粗,由于外源性代谢物和真菌几丁质酶的活动使卵壳表层破裂,随后真菌侵入并取而代之。淡紫拟青霉也能分泌毒素对线虫起毒杀作用,Djian-C从拟青霉的发酵液中分离出特异性的杀线虫活性代谢物,利用液相色谱法可纯化出醋酸,这种醋酸只有在羧化结构才对线虫有毒性,线虫的不同几丁质区对醋酸有选择渗透能力。孙漫红研究表明:淡紫拟青霉M-14菌株发酵滤液对大豆胞囊线虫二龄幼虫有较强的抑杀作用,毒性成分是一种蛋白酶。

2.对昆虫:据文献资料,淡紫拟青霉可寄生半翅目的荔枝蝽蟓、稻黑蝽;同翅目的叶蝉、褐飞虱;等翅目的白蚁;鞘翅目的甘薯象鼻虫以及鳞翅目的茶蚕、灯蛾等。

    据林伯欣报道,在荔枝园中,淡紫拟青霉对荔枝蝽能产生较高的自然寄生率,在实验室内处理7d或更长时间可致死荔枝蝽。Rombach-MC利用淡紫拟青霉枯存菌丝粉防治褐飞虱和稻黑蝽,防治褐飞虱的用菌量为1.5g/ha~21g/ha,3周后调查,褐飞虱(Nilaparrata lugens)死亡率达63%~98%。对稻黑蝽的田间试验是在稻田中进行,笼罩住稻黑蝽,向罩内喷菌丝悬浮液或孢子悬浮液,试验分4个小区,结果表明所有小区稻黑蝽数量明显下降。两种处理效果无显著差异。

    研究人员比较了几种虫生真菌对白蚁(Odontoermes wallonesis)的侵染效果,认为白僵菌侵染效果最好,其次是绿僵菌、淡紫拟青霉、玫烟拟青霉。小工蚁最易感染虫生真菌,其次是大工蚁和兵蚁。白蚁感染淡紫拟青霉10d,最高死亡率可达90%,相关研究还发现,拟青霉对甘薯象鼻虫有侵染作用,但在实验室适宜条件下致死率仍较低。

3.对植物病原菌:王明组研究了淡紫拟青霉36-1菌株对植物病原菌的拮抗效能,它们是玉米小斑病、小麦赤霉病、黄瓜炭疽病菌、棉花枯萎病和水稻恶苗病,淡紫拟青霉36-1菌株活菌体液对其菌丝生长抑制率分别为80.22%、80.50%、77.71%、75.30%和61.36%;处理柑桔果面,青、绿霉扩展抑制率为65.97%。批量处理柑桔,好果率为78.44%,比对照高54.44%。肖炎农研究证明淡紫拟青霉菌株36-1对水稻恶苗病和纹枯病具有拮抗活性,Abdul利用淡紫拟青霉、厚壁轮枝菌及楝树提取物60EC控制棉花细菌性枯萎病与棉花卷叶病毒病,结果表明:拟青霉菌能明显降低棉花(NIAB-18、CIM-240品种)的病毒性病害,并有效抑制细菌性枯萎病。相关研究还证实:淡紫拟青霉能显著降低向日葵和纳豆根癌病的发病率,并且能抑制由镰孢菌属引起的蕃茄根腐病。研究人员还从温室中筛选出高拮抗力的菌株,喷洒在小麦叶片上,用以控制小麦叶斑病。相关研究证实,此菌对其它植物病原菌的拮抗活性来源于肽类衍生物leucipstain lilicon,它能起类似抗生素的作用。

三、淡紫拟青霉次生代谢物的生理功效

1.促进植物生长:在拟青霉的培养过程中,特别是在特殊培养基与深层发酵培养过程中,该菌能产生丰富的衍生物,其一是类似吲哚乙酸产物,它最显著的生理功效是低浓度时促进植物根系与植株的生长,因此在植物根系施菌不仅能明显抑制线虫侵染,而且能促进植株营养器官的生长,同时对种子的萌发与生长也有促进作用。

2.产生多种功能酶:此菌能产生丰富的几丁质酶,几丁质酶对几丁质有降解作用,它能促进线虫卵的孵化,提高拟青霉菌对线虫的寄生率,此外还能产生细胞裂解酶、葡聚糖酶与丝蛋白酶,Galvez-Mariscal研究表明:在高效菌株中蛋白酶和葡聚糖酶、淀粉酶活性高出1.2~4.2倍和20~120倍,这些酶促进细胞分裂。

3.降解效应:Somaseknar研究发现,淡紫拟青霉能促进难溶磷酸盐的溶解,实验室研究证实:拟青霉菌的增溶效果达到30%,其它线虫拮抗菌达到20%~40%。同类研究还表明,拟青霉还能促进许多化学聚合物(如农药,制革废水等)的分解,这证明淡紫拟青霉具有一定的环保效应。

四、小结与展望

    综上所述,淡紫拟青霉作为一种生防菌确有其独特的优势:首先与化学农药相比,它具有安全性,至今未发现此菌有三致作用(致畸、致突变、致癌),基本上对人畜是安全的,但这是相对的,已有许多医学临床报告,表明此菌是一种机会真菌,在人畜免疫力下降或免疫缺失情况下,能侵染人体或动物皮肤和组织器官;其二,此菌有多重控害功效与生理功效,特别是对植物病原线虫的控害功效最为显著;其三,多方面研究表明该菌具有显著的兼容性,主要表现在:拟青霉与农药相容性较高,只有少数的杀菌剂(如CuSO4)对此菌有抑制作用,杀虫剂对此菌的抑制作用很弱,Raddy-pp利用拟青霉与化学杀线虫剂虫螨威与甲拌磷结合防治线虫,取得良好防效,许多化肥特别是含N化肥对此菌还有促长作用,淡紫拟青霉与多种生防菌有相互增效作用;要想大面积推广应用生防制剂,其经济性也是不可缺少的,而淡紫拟青霉在这方面可谓独具优势,许多廉价的农产品下脚料可用于大量生产菌剂,其生产原料成本低廉,生产条件也比较容易控制。

    随着生物技术的发展,学科间协作及渗透作用增强,人类将从真菌次生代谢物中获得更多的利益,具有遗传多态性和生态可塑性的淡紫拟青霉也有可能成为天然的生化制剂“车间”。Cayrol-JC从淡紫拟青霉等虫生真菌的发酵液中提取杀线虫活性物;德国学者Anke.H已筛选到高毒力的杀线虫真菌,从中提取多种杀线虫活性次级代谢物。因此,淡紫拟青霉的应用研究不能只局限在寄生效能,另一个重要的研究领域应该是真菌衍生物(如毒力代谢物、抑菌素、促生物等),应用现代生物工程技术,采用诱导与定向培养方式可促使虫生真菌生成特殊的生化产品,可以预料:淡紫拟青霉在此研究领域也有诱人前景。
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