枯草芽孢杆菌防治恩施州白术根腐病研究

摘要：根腐病是造成白术减产的重要因素，现阶段没有有效的化学药剂可以防治根腐病，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是植物病害的重要生防细菌，通过探讨枯草芽孢杆菌的生防机制，为白术（Atractylodes macrocephala）根腐病提出绿色防治方法。

关键词：白术（Atractylodes macrocephala）；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）；防治；根腐病；恩施州

中图分类号：S567.23+3；S482.2+92 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4648-02

白术（Atractyodes macrocephala）是菊科多年生草本植物，以根茎入药，有治脾虚食少、腹泻、汗出、胎动不安等功效[1]，现代医学证明白术根茎含有挥发油、苍术酮等，具有降低血糖和利尿的作用，而且对肠炎有较好的治疗效果。白术在浙江、湖南、贵州、湖北和重庆等地均有种植[2]，随着白术药用价值的不断开发，其经济效益逐年提高，现在武陵山区已成为白术的重要种植区域。

每年12月下旬至次年2月上旬为白术播种期，8～9月为花期，9～10月为结果期，11月可收获幼苗，然后再移栽，移栽年11月可收获。即第一年为育苗，第二年才是大面积种植。

1 白术根腐病发生和危害

1.1 白术根腐病发生和症状描述

实地调查恩施州白术根腐病的发生情况后发现，该病始发于每年5月中下旬，随着温度升高，湿度增强，植株萎蔫，叶片变皱，和其他植株相比区别较明显，植株根部出现半圆形小黑斑；6～7月达到盛发期，中上部叶片变黄，主茎变为黑褐色，只有叶上部保持绿色，植株根部腐烂，有腥臭味，大部分根部出现湿腐，组织中空，发病率30%～90%；当雨水较多时，该病可导致田块减产70%以上；发病后期为每年的8～9月，整株变褐、天气干燥时全叶片干枯，植株易从土中拔出，只剩下表皮和纤维组织，同时可见根部有白色菌丝。

1.2 白术根腐病的危害

1.3 白术根腐病的致病菌

白术根腐病的致病菌研究是防治的基础，杨成前等[3]报道重庆白术根腐病的主要致病菌为尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum），指出白术根腐病为土传病害。臧少先等[4]报道白术根腐病的发生是3种病原菌导致的。You等[5]研究表明白术根腐病是由镰刀菌属（Fusarium）的真菌类病原菌侵染所致，为土传病害。赵新林等[6]发现角担菌属（Ceratobasidium sp.）的真菌类病原菌在恩施的分布范围、侵染力、发病速度均高于镰刀菌属的，该菌属的真菌类病原菌已成为恩施州白术种植区白术根腐病的主要致病菌。

2 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）防治白术根腐病的必要性和机制

2.1 枯草芽孢杆菌防治白术根腐病的必要性

白术多生于山区，白术根腐病的发生目前没有有效的防治措施，化学药剂治标不治本，且易污染水源和土壤，不利于维护生态平衡。枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性细菌，广泛存在于土壤、植物体表，该菌对人和其他动物无害，而且不会影响环境，具有很强的抗菌活性和极高的抗逆能力，因此利用枯草芽孢杆菌防治植物真菌病害是一个理想的选择。赵新林等[6]筛选分离一株枯草芽孢杆菌，该菌对灰霉病、纹枯病、核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、角担菌等均有很好的抑制效果。

2.2 枯草芽孢杆菌防治白术根腐病的潜能分析

枯草芽孢杆菌作为众多真菌病害的生防菌，有其独特的防治机理，主要有竞争性、代谢产物的拮抗性、诱导抗病性和促生作用[7]。

2.2.1 竞争性 竞争性主要体现在枯草芽孢杆菌对营养物质的争夺和生存空间的占领来抑制病原物的发生和发展。枯草芽孢杆菌能在4～40 ℃的范围内生长，且存在于水、土壤、植物的体表和体内，能够在这些地方大量的增殖，可以有效地干扰植物病原菌侵染植物体表，从而达到预防病害发生的效果。

2.2.2 代谢产物的拮抗性

1）抑菌蛋白。枯草芽孢杆菌在代谢过程中会产生一些抑制真菌菌丝生长发育的物质，主要是酶类和活性蛋白，其产生的酶类主要包括几丁质酶、Bacillomycin D synthetase B（607.23 kD）、Bacillomycin D synthetase A（448.21 kD）等。这些抑菌蛋白可以导致真菌菌丝生长畸形，菌丝溃解。刘振宇等[8]研究表明枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质导致桑炭疽病的菌丝出现畸形，使细胞壁破裂，内生物质泄露。

2）细菌素。顾觉奋等[9]研究表明枯草芽孢杆菌能够产生Subtilin和subtilosin两种细菌素，其热稳定性强、分子量低、具有强碱性，可以抑制多种真菌菌丝的生长。其中细菌素Subtilin的研究比较透彻，其前体结构是56个Aa小肽，其中24个Aa是信号肽。Foldes等[10]证明枯草芽孢杆菌IFS201对霉菌、酵母等均有抑制效果。

3）抗生素。枯草芽孢杆菌可以分泌伊枯草菌素、表面活性素和抗霉枯草菌素，它们对真菌和酵母有很强的抑制效果，同时对某些致病细菌也有很强的抑制效果。伊枯草菌素包括A、B、C、D、E家族，有报道称和枯草芽孢杆菌同源性很近的解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）也可以产生伊枯草菌素，张桂英等[11]研究表明伊枯草菌素对黑穗病菌有显著的拮抗效果。

4）促生作用。枯草芽孢杆菌存在于植物的各个部位，是一类习居菌，在植物体内有很强的适应性，胡小加等[12]研究表明枯草芽孢杆菌对油菜（Brassica campestris）、小麦（Triticum aestivum）等作物苗期有较好的促生作用。蔡学清等[13]证明枯草芽孢杆菌对辣椒（Capsicum annuum）有显著的促生效果，还可以促进辣椒体内生长激素的合成，利于植物长高。

2.2.3 诱导抗病性 枯草芽孢杆菌的诱导抗病性表现在通过产生过氧化氢酶、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、超氧化物歧化酶等植物抗性蛋白，从而抵御病原物的侵害，使植物产生抗病性。杜立新等[14]研究发现BS-208菌株对番茄灰霉病有很好的诱导抗性，接种BS-208菌株后苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性明显升高。

3 枯草芽孢杆菌使用情况及展望

枯草芽孢杆菌可以有效地抑制病原菌，同时对环境无害，所以在国内外均有科研单位和公司进行规模化生产。例如美国已经开发出枯草芽孢杆菌GB03 用来防治镰刀菌、曲霉（Aspergillus）等。国内保定瑞谷生物科技有限公司开发的全水溶枯草芽孢杆菌菌粉在棉花（Gossypium）、小麦、辣椒、番茄（Solanum lycopersium）、玉米（Zea mays）等农作物上显示出很好的防治效果。

综上所述，枯草芽孢杆菌在理论上已经开展了比较详细的研究，证明其对多种植物病原菌有很好的抑制效果，国内外均有成熟的产品，在实际中得到了广大用户的肯定。枯草芽孢杆菌的生产工艺不复杂，很多发酵设备价格不高，为未来枯草芽孢杆菌的生产提供了便利的条件，其不污染环境、对人畜无害的优点，成为防治白术根腐病的最佳选择。

参考文献：

[1] 李顺鹏.微生物学指导[M].北京：中国农业出版社，2007.

[2] 阮时宝，谭 峰.白术的历代应用研究[J].福建中医学院学报，2007，17（4）：43-45.

[3] 杨成前，宋廷杰，吴中宝，等.白术根腐病发生危害与防治调查[J].中药材，2007，30（5）：517-519.

[4] 臧少先，安信伯，石丽军，等.白术根腐病症状类型及病原鉴定[J].河北农业大学学报，2005，28（3）：73-76.

[5] YOU J M，LIN X M，GUO J，et al. First report of root rot on atractylodes macrocephala（largehead atractylodes rhizome） caused by Ceratobasidium sp. in China [J]. Plant Disease，2013，97（1）：139.

[6] 赵新林，赵思峰.枯草芽孢杆菌对植物病害生物防治的作用机理[J].湖北农业科学，2011，50（15）：3026-3029.

[7] 程洪斌，刘晓乔，陈红漫.枯草芽孢杆菌防治植物真菌病害研究进展[J].上海农业科学，2006，22（1）：109-112.

[8] 刘振宇，柳韶华，赵春青，等.枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）对桑炭疽病菌的抑制作用[J].蚕业科学，2005，31（4）：409-412 .

[9] 顾觉奋，何文杰. Lantibiotic：一类新颖的抗菌肽研究进展[J].国外医药（抗生素分册），2001，22（6）：274-278.

[10] FOLDS T， BANHEGYI I，HERPAI Z，et al. Isolation of Bacillus strains from the rhizosphere of cereis and in vitro screening for antagonism against phytopathogenic pathogenic and spoilage micro-organisms[J]. Journal of Applied Microbiology， 2000，89（5）：840-846.

[11] 张桂英，廖咏梅，张君成.甘蔗黑穗病菌拮抗性芽孢杆菌的抗菌作用与伊枯草菌素A的产生有关[J]. 广西科学，2004，11（3）：269-272.

[12] 胡小加，江木兰，张银波.枯草芽孢杆菌Tu-100对几种作物的促生效果[J].中国油料作物学报，2005，27（4）：92-94.

[13] 蔡学清，何 红，胡方平.内生菌BS-2对辣椒苗的促生作用及对内源激素的影响[J].亚热带农业研究，2005，1（4）：49-52.

[14] 杜立新，冯树亮，王容燕，等.拮抗BS-208菌株对番茄灰霉病诱导抗性的初步研究[J].华北农学报，2005，20（6）：84-87.