植物根际促生细菌的生防机制

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1、植物根际促生细菌的生防机制作者：纪春艳李金波田忠摘要:农业生产中化学农药的应用带来污染问题，而近年对根际促生细菌安全、有效防治病害的研究引起人们高度的重视。本文对PGPR的生防机制，田间应用及发展前景做一阐述。关键词：根际促生菌；诱导系统抗性；抗生素拉物根际(rhizosphere)是指生物和物理特性受到根影响的紧密环绕根的区域。这一概念首先由徳国微生物学家LorenzHiltner(1904)采川，川以描述豆科梢物根系与细菌的特殊关系。在复杂的根际微生物区系中，日益受到人们关注的根际冇益细尚被称为根际促生菌(Plantgrowth-promotingrhiz

2、obacteria,筒称PGPR),最早由Kloepper等提出，指与根密切关系并强定殖于根系，能促进椬物生长的细苘(7)。PGPR依掘其作川方式不同分为三类：固誠作川(Biofertilization),植物生长作用(Phytostimulation),生防作用(Biocontrol)。自1978年Burr和Schroth在马铃薯上率先报道PGPR以米，大g研究事实证实丫PGPR对黄瓜、番茄、拟南芥、萝卜、水稻、康乃馨等多种梢物具有促生防病作用。属于PGPR的类群很多，除了报道最多的焚光假维胞菌(FluorcsccnsPseudomonasspp.),其它还

3、有Arthrobacter、Serratia、Erwinia^Bacillus、Pseudonionos、Agrobacterium^}-o从80年代末到现在，有关PGPR的国际专门研讨会已举行四届，对PGPR的研究已成为国际上的热门课题。一根际促生细菌的生防机制1抗生、溶菌作用：抗生素(Antibiotics,有的文献采用AFManti-fungalmetabolites)是一类小分子化合物，谷低浓度卜*抑制微生物的生长或代谢。抗生作用一直以来都被汄为是假单胞荫的秉要伞防作用。己经分离鉴定的由PGPK产生的抗中/素主要备吩嗪(Phenazines)、藤黄绿脓

4、谢素(Pyoluteorin)、硝毗咯尚素(Direlintrin)、托酌酮(Tropolone)、2，4-已二酰藤黄酿(Pyocyunim)、苯二酪(Phyloroglucinol)等。Howell等的研究表明：菌株P5产生的藤黄绿脓菌素、硝吡咯菌素与P5本身抑制棉猝倒病的效果相似。荧光假单胞菌2-79和致金色假单胞菌30-84产生的吩嗪可以抑制小麦全蚀病，不能产生吩嗪的Tn5突变体与野生型相比，只存在20%的牛防活性，通过基因互补作川恢S其产生吩嗪能力，则100%恢复了生防活性。关于抗生素对病原菌的抑制机理，一般汄为主要足引起细胞壁融解，原生质泄露，致使孢

5、子和尚丝畸形等原因（4,13）。H前对假单胞菌产生抗生素的基因及基因调控研究已成为热点，突变序列分析表明编码这些抗生素合成酶的菽因可能是成簇存在的，其表达rti相应调控元件控制。大多数抗生素的基因调投元件主耍是粮体调投及定位感应（globalregulationandquorumsensing）,与整体凋控有关的gacS/gacA基因编码双组分凋控系统，艽信号途径未知。定位感应则与在AHL合成酶（LuxR）作用下信号分了AHL（N-酰基高丝氨酸内酯）的产生有关（11）通过基因修饰可以提高PGPR的牛.防效果。将控制PCA生物合成的质粒导入Phi产生菌株中，可提

6、高对小麦全蚀病的生防活性。硝毗咯菌素（Prn）已开发作为农用汆菌剂，已获得来自荧光假单胞菌BL914控制Pm生物合成的基因簇，卯已构建表达转Prn基因茼株（2）。0前，进行遗传改良的相关基因还包拈：来fcjBacillusthurjngiensis松基因，Serratiamsrc6sc6nschiA基W及Enterobacterc/mc况的ACC脱M酶®因。2HCN：多种假单胞菌能产生HCN而与抑制病害有关。CHAO中由hcnABC基因簇控制HCN生物合成，将hen转入菌株P5巾得到的熏组苘生防活性显著提高（19）。3竞争和定殖：（1）兗争：微生物之间的兗争包

7、括两个方面，即营养竞争和生态位竞争。在植物根际存在一些分泌物较多，水分湿度人，适合细菌生长和繁殖的冇利生态位点，PGPR抢先占领这些位点，冇效利用根际背养，从而阻止病原菌的营养利川及生态位的建立（1）。（2）定殖过程：PGPK所其有的良好根际定殖能力对其抑病、促生作用至关熏要。PGPR的定殖能力是桁：在K引入盾在固冇的根际微生物群落竞争下，能在自然土壤屮沿根分布、增殖丼存活几周。Howie等提出荧光假单胞菌定殖于小麦根部有两个阶段。阶段1:细菌接触根部并随伸长的根尖被转运；阶段2:细菌局部定殖，在与原有微生物竞争的小生境范围内增殖并存活。引入细菌的最终命运很大

8、程度上在阶段2。由于PGPK迅速定殖，