植物根際促生細(xì)菌的生防機(jī)制

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1、植物根際促生細(xì)菌的生防機(jī)制作者：紀(jì)春艷李金波田忠摘要:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用帶來污染問題，而近年對根際促生細(xì)菌安全、有效防治病害的研究引起人們高度的重視。本文對PGPR的生防機(jī)制，田間應(yīng)用及發(fā)展前景做一闡述。關(guān)鍵詞：根際促生菌；誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性；抗生素拉物根際(rhizosphere)是指生物和物理特性受到根影響的緊密環(huán)繞根的區(qū)域。這一概念首先由徳國微生物學(xué)家LorenzHiltner(1904)采川，川以描述豆科梢物根系與細(xì)菌的特殊關(guān)系。在復(fù)雜的根際微生物區(qū)系中，日益受到人們關(guān)注的根際冇益細(xì)尚被稱為根際促生菌(Plantgrowth-promotingrhiz

2、obacteria,筒稱PGPR),最早由Kloepper等提出，指與根密切關(guān)系并強(qiáng)定殖于根系，能促進(jìn)椬物生長的細(xì)苘(7)。PGPR依掘其作川方式不同分為三類：固誠作川(Biofertilization),植物生長作用(Phytostimulation),生防作用(Biocontrol)。自1978年Burr和Schroth在馬鈴薯上率先報(bào)道PGPR以米，大g研究事實(shí)證實(shí)丫PGPR對黃瓜、番茄、擬南芥、蘿卜、水稻、康乃馨等多種梢物具有促生防病作用。屬于PGPR的類群很多，除了報(bào)道最多的焚光假維胞菌(FluorcsccnsPseudomonasspp.),其它還

3、有Arthrobacter、Serratia、Erwinia^Bacillus、Pseudonionos、Agrobacterium^}-o從80年代末到現(xiàn)在，有關(guān)PGPR的國際專門研討會(huì)已舉行四屆，對PGPR的研究已成為國際上的熱門課題。一根際促生細(xì)菌的生防機(jī)制1抗生、溶菌作用：抗生素(Antibiotics,有的文獻(xiàn)采用AFManti-fungalmetabolites)是一類小分子化合物，谷低濃度卜*抑制微生物的生長或代謝?？股饔靡恢币詠矶急粴?yàn)槭羌賳伟a的秉要傘防作用。己經(jīng)分離鑒定的由PGPK產(chǎn)生的抗中/素主要備吩嗪(Phenazines)、藤黃綠膿

4、謝素(Pyoluteorin)、硝毗咯尚素(Direlintrin)、托酌酮(Tropolone)、2，4-已二酰藤黃釀(Pyocyunim)、苯二酪(Phyloroglucinol)等。Howell等的研究表明：菌株P(guān)5產(chǎn)生的藤黃綠膿菌素、硝吡咯菌素與P5本身抑制棉猝倒病的效果相似。熒光假單胞菌2-79和致金色假單胞菌30-84產(chǎn)生的吩嗪可以抑制小麥全蝕病，不能產(chǎn)生吩嗪的Tn5突變體與野生型相比，只存在20%的牛防活性，通過基因互補(bǔ)作川恢S其產(chǎn)生吩嗪能力，則100%恢復(fù)了生防活性。關(guān)于抗生素對病原菌的抑制機(jī)理，一般汄?yàn)橹饕阋鸺?xì)胞壁融解，原生質(zhì)泄露，致使孢

5、子和尚絲畸形等原因（4,13）。H前對假單胞菌產(chǎn)生抗生素的基因及基因調(diào)控研究已成為熱點(diǎn)，突變序列分析表明編碼這些抗生素合成酶的菽因可能是成簇存在的，其表達(dá)rti相應(yīng)調(diào)控元件控制。大多數(shù)抗生素的基因調(diào)投元件主耍是糧體調(diào)投及定位感應(yīng)（globalregulationandquorumsensing）,與整體凋控有關(guān)的gacS/gacA基因編碼雙組分凋控系統(tǒng)，艽信號途徑未知。定位感應(yīng)則與在AHL合成酶（LuxR）作用下信號分了AHL（N-?；呓z氨酸內(nèi)酯）的產(chǎn)生有關(guān)（11）通過基因修飾可以提高PGPR的牛.防效果。將控制PCA生物合成的質(zhì)粒導(dǎo)入Phi產(chǎn)生菌株中，可提

6、高對小麥全蝕病的生防活性。硝毗咯菌素（Prn）已開發(fā)作為農(nóng)用汆菌劑，已獲得來自熒光假單胞菌BL914控制Pm生物合成的基因簇，卯已構(gòu)建表達(dá)轉(zhuǎn)Prn基因茼株（2）。0前，進(jìn)行遺傳改良的相關(guān)基因還包拈：來fcjBacillusthurjngiensis松基因，Serratiamsrc6sc6nschiA基W及Enterobacterc/mc況的ACC脫M酶?因。2HCN：多種假單胞菌能產(chǎn)生HCN而與抑制病害有關(guān)。CHAO中由hcnABC基因簇控制HCN生物合成，將hen轉(zhuǎn)入菌株P(guān)5巾得到的熏組苘生防活性顯著提高（19）。3競爭和定殖：（1）兗爭：微生物之間的兗爭包

7、括兩個(gè)方面，即營養(yǎng)競爭和生態(tài)位競爭。在植物根際存在一些分泌物較多，水分濕度人，適合細(xì)菌生長和繁殖的冇利生態(tài)位點(diǎn)，PGPR搶先占領(lǐng)這些位點(diǎn)，冇效利用根際背養(yǎng)，從而阻止病原菌的營養(yǎng)利川及生態(tài)位的建立（1）。（2）定殖過程：PGPK所其有的良好根際定殖能力對其抑病、促生作用至關(guān)熏要。PGPR的定殖能力是桁：在K引入盾在固冇的根際微生物群落競爭下，能在自然土壤屮沿根分布、增殖丼存活幾周。Howie等提出熒光假單胞菌定殖于小麥根部有兩個(gè)階段。階段1:細(xì)菌接觸根部并隨伸長的根尖被轉(zhuǎn)運(yùn)；階段2:細(xì)菌局部定殖，在與原有微生物競爭的小生境范圍內(nèi)增殖并存活。引入細(xì)菌的最終命運(yùn)很大

8、程度上在階段2。由于PGPK迅速定殖，