木霉菌产业化发展现况.docx
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1、植物-木霉-病原菌三角是一个由众多过程组成的复杂网络。木霉菌是一种无毒的机会性植物共生菌,是一种低成本、高效、生态友好的生物防治剂。它们可以建立在各种病理系统中,对土壤平衡的影响最小,并且不会损害有助于控制病原体的有机体,这种共生关系导致植物获得对病原菌的抗性,改善发育过程和产量,促进养分吸收和肥料利用效率。对其他竞争性病原菌的存在作出反应,阻止其发展的主要特征是拮抗、竞争和寄生。还包括植物生长调节剂、酶、铁载体、抗生素等靶向代谢物的生物合成和刺激过程。木霉属真菌门,半知菌亚门,丝抱纲,丝抱目,有性生殖阶段为肉座目,肉座科,种类超过250种,在土壤、空气和植物体表面等生态环境中大量分布。自19
2、32年发现木霉具有拮抗作用以来,木霉菌的研究得到了深入发展和木霉菌的应用也更加广泛。分类对木霉属真菌的最早描述可追溯到1794年,从18世纪后期真菌的正式分类学记录开始,并在1865年提出了与Hypocrea菌种性态的联系,木霉菌属中普遍存在的真菌营养和植物腐生真菌,直到1969年才开始发展识别概念,1984年Bissett将木霉属分为5个组:木霉组、长枝木霉组、梗组、肉座组及土星抱木霉组,并描述了27个木霉种。到2006年,木霉菌已包含100多个系统发育定义的属。与其他常见真菌类似,过去二十年,随着分子生物学的普及以及木霉菌在人们生活中占据的地位的提高,木霉菌急剧转变为物种丰富的属,目前,已
3、知的木霉菌有250余种,生防制剂中应用最为广泛以哈茨木霉、深绿木霉和绿色木霉等为主。生防特性随着对木霉菌研究的深入,木霉菌优异的生防性能也被更好的熟知和利用。一些木霉菌菌株能够为植物提供营养和激素。另一些则改变植物内部激素的稳态、加强光合作用和碳水化合物的代谢。木霉菌的生防机制大致体现在四个方面。1、代谢物的杀菌作用。木霉菌能产生多种抗生物质,且极具优势,能产生70种以上的代谢产物以抵抗真菌病害的侵染。其大部分依靠分泌特殊代谢物来抑制病原微生物的增殖,例如6-戊烷基-a-毗喃酮(6-Penthy1-a-pyrone)、阿拉霉索(a1amethicins),harzianicacid等。2、胞外
4、酶溶菌作用。木霉菌产生的几丁质酶和BT,3-葡聚糖酶在植物对病原真菌的抗性中起重要作用,通过水解植物病原真菌的细胞壁,来抑制病原菌抱子萌发,引起其死亡。3、诱导植物抗性作用。木霉菌菌株诱导植物防御反应和系统抗性的能力对于植物抵御广泛的病毒、细菌和真菌病原体至关重要。在木霉菌与寄主植物根系的相互作用过程中,木霉菌能激活植物的防御系统,促进植保素、黄酮类化合物、糖昔类等物质的合成,抵抗病原菌的侵染,提高植物的抗病水平。除了活菌外,木霉菌代谢产物或其基因表达产物也能诱导植物合成抗菌物质,最终提高植物对病原菌的抗性水平。在植物与木霉菌的相互作用过程中,木霉菌株可以释放的许多激发子来诱导植物内传递的不同
5、类型的信号,从而触发防御蛋白的表达,例如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)或活性氧(ROS),在木霉菌与寄主植物相互作用过程中大量产生的菇类、备体和安曲酮等低分子量化合物中,许多似乎是有效的诱导子。根据木霉菌菌株、植物种类以及生物和非生物条件的不同,真菌激活的植物防御反应主要是两种类型的系统抗性:诱导系统抗性(ISR)和系统获得性抗性(SAR)。4、重寄生作用。即木霉菌与病原菌作用时,可以与病原菌菌丝平行生长,或缠绕在病原菌菌丝上产生附着胞,吸取寄主菌丝营养物质进行生长繁殖。5、竞争作用。木霉菌生长迅速,与病原菌的竞争作用为对生存空间和营养的争夺。可以将木霉菌进行大量繁殖,通过其多种生防机制来达到
6、控制病害的目的。6、共生作用。木霉菌的有益作用,不仅限于与病原体作斗争;它们还被证明可以与植物形成共生体,增强了植物的系统抗性,对木霉菌在植物中传递的信号的感知需要MAPK途径来传递,从而在植物中全面诱导系统抗病性反应。7、改善根系生长环境,促生作用。木霉菌作为植物生长促进剂被广泛报道,不同的菌株可以表现出不同程度的促进植物特性。健壮根系、增加地上部生物量、提高植物生长和发育速度的能力,都是其促进生长最常见的表现;由于一些限制因素,如作物类型、生长条件和配方类型,促生效果可能会有很大的不同。目前各种机制已被提出,包括控制次要病原体,提高植物对养分吸收,增加碳水化合物代谢和光合作用,以及促进植物
7、激素合成。有证据表明木霉菌很可能是通过影响叫味乙酸、赤霉素和乙烯等激素的平衡来刺激植物生长的。木霉菌可以减轻植物根部损伤,促进植物侧根生长;木霉菌能够分泌植物激素类物质(如玉米素、赤霉素等)促进植物生长或分泌有机酸(如葡萄糖酸、柠檬酸、延胡索酸等)酸化植物根际土壤环境,促进植物对矿质元素的吸收,有效的促进植物生长。8、对一些重金属具有不同程度的富集和吸附作用。如深绿木霉T.atrovidide对一些重金属包括Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+等具有生物富集和生物吸附作用,在小麦根部接种棘抱木霉T.aspere11umT34,提高了小麦对Fe2+、Cu2+Mn2+、Zn2+的吸附能力。产抱机
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