生防菌-病原菌-植物互作，国内外产品研发及应用
植物内生菌也被叫做生防菌。植物内生菌以植物体为宿主进行生存和繁衍，内生菌在生物代谢的过程中会形成各种各样的次生生物活性物质，这些次生生物活性物质具有类似于农药的作用，可以对植物体起到杀菌、杀虫、防病、固氮及促进生长等对植物生长有益的生物学作用[1]。
生防细菌发挥生防作用的途径是多种生防机制共同作用的结果，包括竞争作用、抗生作用、诱导抗性。生防菌与病原菌之间的空间竞争包括侵染位点及生态位点的竞争，生防菌能通过优先占领一定的生存空间，在病原菌与植株间形成一个隔离带，使病原菌较难侵入。研究表明，大多数拮抗细菌能够迅速在植物根际大量定殖，造成植物根际的碳源、氮源物质等营养物质缺乏，从而减少病原菌在植物根际存活与定殖的数量[2]。诱导系统抗性通常是指通过非生物或生物因子，激发寄主植物产生化学的或物理的保护结构，使寄主获得系统抗病性，这些诱导因子包括化学物质、非寄主病原物、非病原物、致病力丧失的病原微生物等[3]。植物根际促生细菌（PGPR）可通过其自身的代谢产物或定殖优势直接或间接对植物产生有益的影响，如通过固氮作用、合成铁载体协助宿主植物从土壤中吸收铁离子、合成或促进植物合成生长激素、促进植物根系对多种无机离子的吸收、促进植物根际或叶围污染物质的降解等方式提高植物的抗病性[4]。PGPR的群体感应信号分子、挥发性物质和次级代谢产物等可以作为激发子介导植物产生各种防卫反应[5]。
近十年来植物微生物组相关理论和技术显著促进了植物病害生物防治研究的发展，我国在利用有益真菌防治作物病害研究方面发展迅速。植物内生真菌具有抑制病原菌生长、以及促进宿主植物生长等生防作用。
（1）植物内生真菌的抑菌作用：植物内生真菌可以通过与病原菌竞争生存空间、破坏细胞膜完整性、降解细胞壁等方式影响病原菌菌丝的生长，从而达到抑菌效果。闫思远[6]利用GFP标记的枸杞内生真菌NQ8GII4转化子，将其发酵液灌溉处理枸杞植株，研究结果明确了NQ8GII4菌株在枸杞根茎叶中定植情况及对枸杞促生抗病的影响。王永刚等[7]从白毛蛇中分离出一株内生真菌，经研究发现，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌经该菌发酵提取物(B06e)处理后，病原菌细胞膜表面变得粗糙异常，细胞膜出现大量塌陷，致使细胞外界物质的大批量流入与细胞质等内源物质的大批量外泄，导致菌体细胞的渗透压和代谢调控系统发生紊乱，最终菌体丧失生命活力，达到抑菌效果。王亚楠等[8]发现柳珊瑚链格孢霉属共附生真菌WZL003发酵液的乙酸乙酯提取物中存在抑菌活性较强物质，试验结果发现该蒽醌类化合物能损伤鳗弧菌的细胞壁。
（2）植物内生真菌对宿主植物的促生作用：植物内生真菌能通过促进营养元素的吸收、植物激素的干预和增加光合作用等方式，促进宿主植物的生长。詹寿发等[9]以芒萁为试验材料，从中分离并筛选出具溶磷、解钾、分泌吲哚乙酸(IAA)功能的内生真菌，得到菌株MQ013、MQ039,与此同时测试对玉米幼苗生长的影响，结果表明，这两株内生真菌均具有明显的促进作用。双子叶植物如油菜、大豆等植物的重要病原真菌核盘菌是小麦、水稻等禾本科植物的互惠性内生真菌，具有促进水稻和小麦等植物的生长和抗病作用[10]。
放线菌是一类能产生丰富活性次生代谢产物的微生物资源，其代谢产物具有高效杀灭昆虫、真菌、细菌、线虫、螨类，以及除草和抗病毒功能，在农业领域有着广阔的应用前景。放线菌在自然环境中大量存在，包括土壤、海洋，甚至在动植物体内。链霉菌属是土壤中放线菌中最多的组成部分，人们不断从其代谢产物中发现了许多具有生物活性和经济价值的天然抗生素，如我国研发出的春雷霉素、井冈霉素和中生菌素等[11]。杨勇等[12]大量研究证实了植物内生放线菌可通过自身和产生的次生代谢物作用于植物，促进宿主生长，提高植物对环境耐受力，协助宿主抵御或杀死病虫害。
生物农药（biological pesticide）一般指利用细菌、真菌、病毒等生物活体或其代谢过程中产生的信息素、生长素等生物活性物质或生物体直接提取物制成的制剂。生物农药主要包括微生物农药、生物化学农药和植物源农药[13]。目前，在我国已取得登记的微生物农药主要有57种，其中细菌农药苏云金杆菌是一种使用最为广泛的杀虫用微生物，解淀粉芽孢杆菌是登记株系最多的品种，目前已用于水稻细菌性条斑病、烟草青枯病、水稻白叶枯病、番茄青枯病、白菜软腐病等细菌性病害以及草莓白粉病、番茄立枯病等真菌性病害的防治[13]。生物化学农药包括化学信息物质、天然植物生长调节剂、天然植物诱抗剂等。植物源农药也得到了广泛应用，其中包含的化学物质都具有杀虫和较强的抗菌性，目前在我国已登记26种。国际上细菌剂产品有来自农杆菌、泛菌及嗜菌等;真菌剂方面真菌产品包含多项菌种, 其中数量较多为木霉菌;杀虫剂方面细菌类杀虫剂有各种苏力菌产品及其他芽孢杆菌, 真菌类杀虫剂有白僵菌、黑僵菌、酵母菌等;除草剂产品则有仙人掌杆菌、炭疽病菌、锈病菌等微生物菌种[14]。
[1] 陈泽斌,靳松,张永福,等.植物内生菌生物防治研究进展及存在的问题[J].昆明学院学报, 2014, 36(03): 40-47.
[2] Elad Y, Chet L. Possible role of competitionfor nutrients in biocontrol of Pythium damping-off by bacteria [J]. Phytopathology.1987, 77: 190-195.
[3] 杨波.烟草赤星病拮抗细菌筛选及其16S rDNA PCR-RFLP分析[D].杭州:浙江大学, 2005.
[4] FIRA D, DIMKIC I, BERIC T, et al. Biological control of plant pathogens by Bacillus species [J]. Journal of Biotechnology, 2018, 285:44-55.
[5] YAN Li, HELOIR M C,ZHANG Xun, et al, Surfactin and fengycin contribute to the protection of a Bacillus subtilis strain against grape downy mildew by both direct effect and defence stimulation[J]. Molecular Plant Pathology, 2019, 20(8): 1037-1050.
[6] 闫思远.枸杞内生真菌Fusarium nematophilum NQ8GII4遗传化体系的建立及在宿主植中的定殖[D].银川:宁夏大学, 2020.
[7] 王永刚,杨光瑞,陈凯,等.内生真菌链格孢菌醋酸乙酯提取物对金黄色葡萄球菌抑菌机制的研究[J].中草药, 2018, 49(3): 619-625.
[8] 王亚楠,郑彩娟,邵长伦,等.柳珊瑚共附生真菌Alternaria sp.(WZL003)抑菌化合物的分离及其作用机制初步研究[J].中国海洋药物, 2015, 34(2): 10-16.
[9] 詹寿发,卢丹妮,毛花英,等.2株溶磷、解钾与产IAA的内生真菌菌株的筛选、鉴定及促生作用研究[J].中国土壤与肥料, 2017(3): 142-151.
[10] TIAN Binnian, XlE Jiatao, FU Yanping,et al. A cosmopolitan fungal pathogen of dicots adopts an endophytic lifestyle on cereal crops and protects them from major fungal diseases[J]. The IsME Journal, 2020, 14(12): 3120-3135.
[11] 刘倍伶.土壤放线菌11-9-3的鉴定及其代谢产物杀虫活性成分研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2019.
[12] 杨勇,李昆太.放线菌资源及其活性物质研究概述[J].生物灾害科学, 2019, 42(1):8.
[13] 杨峻,侯燕华,林荣华,等.我国生物农药登记品种清单式管理初探[J].中国生物防治学报， 2022, 38(4): 812-820.
[14] 何树文,达世彩.生物农药的国内外发展动态[J].湖北植保,2013,(05):60-62.