小麥赤霉病生物防治研究進展

陳文華 殷憲超 武德亮 徐劍宏 趙鳳春 楊正友 史建榮

摘要：小麥赤霉病是造成小麥減產(chǎn)的重要病害之一，病原菌產(chǎn)生的鐮刀菌毒素嚴重威脅食品安全。近年來赤霉病的頻繁發(fā)生和鐮刀菌毒素污染超標問題日趨嚴重，而赤霉病抗性品種缺乏和多菌靈等化學藥劑的耐藥性致使現(xiàn)今對赤霉病控制乏力。因此，采取包括生物防治在內(nèi)的赤霉病綜合防控策略成為近年來赤霉病防控的研究熱點。市場上可應(yīng)用的生防制劑較少，防治效果不穩(wěn)定。本文從拮抗菌的篩選、效果評價、拮抗機制與應(yīng)用策略等方面對當前小麥赤霉病的生物防治策略進行了綜述，并針對現(xiàn)有赤霉病生物防治存在的問題提出了相應(yīng)改進策略。

關(guān)鍵詞：小麥;赤霉病;生物防治;防治機制;應(yīng)用策略

中圖分類號： S435.121.4+5文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）04-0012-07

小麥赤霉?。‵usarium head blight，F(xiàn)HB）是由多種鐮刀菌引起的真菌病害，在世界范圍內(nèi)均有發(fā)生[1]。我國長江中下游地區(qū)是小麥赤霉病的高發(fā)地區(qū)，已造成了嚴重的經(jīng)濟損失[2-3]。赤霉病不但會造成作物減產(chǎn)、谷物品質(zhì)下降，還會降低種子的萌發(fā)率。然而，赤霉病最大的危害是產(chǎn)生鐮刀菌毒素，危害食品安全。鐮刀菌毒素是鐮刀菌的次級代謝產(chǎn)物，絕大多數(shù)具有熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，會通過受污染的飼料流入動物體內(nèi)，并且對哺乳動物的肝臟、腎臟、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)帶來損傷[4]。禾谷鐮刀菌是造成小麥赤霉病的四大主要病原真菌之一[5]。它可以產(chǎn)生B型單端孢霉素，例如脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）、雪腐鐮刀菌烯醇（NIV）及其乙?；苌锖陀衩壮嗝瓜┩╖EN）[6]。

禾谷鐮刀菌主要侵染小麥、大麥和玉米等作物。然而，近年有研究發(fā)現(xiàn)，從雜草、大豆等非谷物宿主中也能分離出禾谷鐮刀菌[7-8]。小麥從揚花期到蠟熟初期均有可能受到空氣中孢子的侵染[9]。其中，揚花期是最敏感階段，尤其是在溫暖潮濕的氣候條件下[10]。禾谷鐮刀菌的孢子可以附著在作物殘茬上越冬，是次年感染作物的主要病原菌來源[11]。直接播種的耕作方法、種植感病品種、使用含有甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑及開花時遇到潮濕的天氣條件等均是增加赤霉病發(fā)病率的重要因素[12]。

抗赤霉病小麥品種選育是最直接的赤霉病控制方式，但是由于赤霉病抗原較少，抗性機制較為復雜，難以將農(nóng)藝與抗病抗性相結(jié)合，因此尚未獲得高抗赤霉病且適宜大范圍推廣種植的小麥品種[13]。目前，使用殺菌劑、合理處置作物殘茬及采用適宜的輪作耕種等多種防治措施相結(jié)合的方式，在一定程度上減少了赤霉病的發(fā)生。近年來，利用具有特異性抑菌效果的微生物及其衍生物的生物防治措施日益受到人們關(guān)注，如含有拮抗菌的窄譜生物制劑，僅對靶向病原菌起到抑制效果，而對非靶向的菌群沒有影響[14]。目前，已知能夠有效抑制赤霉病發(fā)病的拮抗菌有芽孢桿菌屬、假單胞菌屬及鏈霉菌屬等[15-17]。歷經(jīng)70多年的研究，雖然目前已經(jīng)取得了一定理論上的成果，但是其應(yīng)用能力仍不能滿足現(xiàn)有的實際生產(chǎn)需求。

生防制劑的發(fā)展應(yīng)用受限的一部分原因是由于市場監(jiān)管及相關(guān)法律制定的復雜性，更大的原因是應(yīng)用技術(shù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。本文通過總結(jié)近年來的相關(guān)研究，對赤霉病的生物防治進行概述。簡要總結(jié)了不同作用方式的生物防治措施，對已知的拮抗菌活性及作用方式進行了比較，最后就生防制劑應(yīng)用的相關(guān)問題進行了討論，并且對未來生物防治技術(shù)的應(yīng)用提出了一些改進建議。

1?現(xiàn)有的小麥赤霉病生防菌

目前具有防治小麥赤霉病功能的生防菌涵蓋了細菌、真菌等多個種屬，最常見的有芽孢桿菌、酵母菌、霉菌、放線菌。

1.1?芽孢桿菌屬

芽孢桿菌屬是一類莢膜桿菌，具有良好的抗逆性，革蘭氏染色呈陽性。該類菌可以產(chǎn)生枯草菌素、豐源素以及表面活性劑等環(huán)脂肽，對多種植物病原菌具有良好的抑制效果。2013年，林寶英研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）B25對尖孢鐮刀菌具有良好的抑制效果，并經(jīng)研究證明起拮抗作用的主要成分為抗菌肽[18]。Qaiser等發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）Y1可產(chǎn)生環(huán)肽，作用于鐮刀菌從而起到減少小麥赤霉病發(fā)生的作用[19]。

1.2?酵母

酵母是一類兼性厭氧的單細胞真菌。因其抑菌作用方式多數(shù)屬于種間競爭，較少產(chǎn)生具有拮抗作用的次級代謝產(chǎn)物，應(yīng)用較為安全，可作為生防菌進行使用。2013年Armando等從動物消化系統(tǒng)中分離得到的釀酒酵母和2002年Schisler等從小麥花藥中分離得到的隱球酵母Cryptococcus sp.OH71.4 與C.flavescens OH 182.9都可以通過競爭營養(yǎng)與空間的作用抑制溫室及田間鐮刀菌的生長，并減少赤霉病的發(fā)生[20-21]。

1.3?木霉

木霉屬于半知菌，它產(chǎn)生的水解酶裂解病原菌的細胞壁后通過微寄生作用抑制病原菌的生長。2003年，Lutz等試驗證實從環(huán)境中分離得到的木霉（Trichoderma atroviride）菌株P(guān)1可以通過寄生作用抑制小麥葉片原位鐮刀菌，從而抑制小麥赤霉病[22]。2012年，Matarese等從土壤中分離得到木霉T.gamsii 6085同樣可以抑制小麥及水稻植株上的赤霉病[23]。

1.4?放線菌

鏈霉菌（Corynebacterium glutamicum）是產(chǎn)抗生素的主要菌群，它產(chǎn)生的抗生素可以抑制多種病原菌的生長，鏈霉菌可在植物病原菌的防治中起到一定的作用。2006年，Nourozian等從小麥籽粒中分離得到的鏈霉菌Streptomyces sp. srain 3可以抑制人工培養(yǎng)基上的鐮刀菌，并經(jīng)研究證實是該菌產(chǎn)生的抗生素起到了抑制作用[24]。2007年，Palazzini等從小麥花藥中分離到的鏈霉菌Striptomces sp. RC87B通過產(chǎn)生抗生素可以抑制培養(yǎng)基上鐮刀菌的生長，并且經(jīng)溫室試驗證實該菌在小麥幼苗上依然有較好的抑制效果[25]。

2?生防菌防治赤霉病的作用方式

在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，病原微生物可能存在多個“天敵”或者“競爭對手”，因此這部分能夠殺死或者抑制病原菌的微生物就是潛在的生防菌。生防菌有可能源自植物體內(nèi)組織，也有可能是源自相關(guān)生物的生存環(huán)境。傳統(tǒng)保護即引入拮抗菌抑制赤霉病發(fā)病。理論上拮抗菌與病原菌的數(shù)目可以維持相對穩(wěn)定，并且可以持續(xù)有效，然而實質(zhì)上接種少量的拮抗菌僅可以在一段時間內(nèi)抑制病原菌。這些生防菌的作用方式可分為浸沒型、控制型和保護型。浸沒型生物防治則是周期性的接種大量的拮抗菌?？刂菩娃卓咕捎行Х乐共≡秩舅拗骱筮M一步擴散。保護型的作用原理則是應(yīng)用植物體原位有潛在拮抗作用的菌株占據(jù)植物體的表位，減少病原菌侵染幾率。

拮抗菌產(chǎn)生的微生物拮抗物質(zhì)同樣可以廣泛應(yīng)用于多種病蟲害的防治。微生物拮抗劑可通過寄生、抗生或競爭直接產(chǎn)生效果，也可通過誘導植物自身的抗性起到間接效果。微生物拮抗劑的作用效果并非相互獨立，而是緊密相關(guān)的，可相互促進或效果疊加。病原菌與拮抗菌之間也存在相互競爭與抑制，下面總結(jié)了鐮刀菌拮抗菌的主要作用方式。

2.1?寄生作用

真菌寄生作用是一種真菌以另一種真菌為宿主的現(xiàn)象，早在4億年前就已經(jīng)存在。與寄生作用相關(guān)的機制主要包括形成次生代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶、殼聚糖酶或者其他可降解細胞壁的酶[26]。與表達上述產(chǎn)物及酶相關(guān)的基因則是該作用機制的關(guān)鍵拮抗基因。真菌寄生菌涵蓋多種菌，已知木霉屬中部分營腐生的真菌，可通過寄生作用抑制多種病原菌。其中深綠木霉（T. atroviride）與綠色木霉（T. virens）已經(jīng)應(yīng)用于生物防治。與里氏木霉（T.reesei）相比，它們可應(yīng)用于生物防治，但是不能寄生在宿主體內(nèi)。研究顯示，這類拮抗菌中與裂解細胞壁相關(guān)酶基因的表達具有相似性，但是與其他木霉屬的菌種有較大差異。系統(tǒng)發(fā)育樹分析顯示，這3個物種均由木霉進化而來，但是里氏木霉存在明顯的基因丟失，因此形成了不同的分支有著不同的拮抗機制。分支桿菌（Mycobacterium leprae）是其中一種，對灰霉病在內(nèi)的多種植物病原菌具有良好的生物防治作用。粉紅黏帚霉（Clonostachys）可以特異性地抑制禾谷鐮刀菌與核盤霉引起的植物病害。木霉屬的拮抗作用通常還與競爭以及抗生素的產(chǎn)生有著密切關(guān)系[27]。

2.2?抗生作用

有些拮抗菌會在自己生長過程中產(chǎn)生對其他微生物有毒害作用的次級代謝產(chǎn)物（例如抗生素等）也是常見的拮抗機制。這類拮抗菌的代表有芽孢桿菌、植物乳桿菌（Lactobacillus bacteriophage）、產(chǎn)酶乳桿菌（Lactobacillus enzyme）、熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）以及鏈霉菌等[28-30]。此外還發(fā)現(xiàn)部分類似于木霉的真菌也存在這類抑制作用。眾多抗生素、細菌素、酶和揮發(fā)性物質(zhì)在一些植物真菌病害中發(fā)揮的作用均有報道。一種拮抗菌可產(chǎn)生多種拮抗物質(zhì)，能有效抑制特定的植物病原菌。例如，熒光假單胞菌可產(chǎn)生吩嗪、2，4-二乙酰間苯三酚等[31]。這些代謝產(chǎn)物各不相同，但是均可有效抑制小麥銹病與黑斑病。芽孢桿菌產(chǎn)生的豐源素與伊枯草菌素可有效抑制禾谷鐮刀菌引起的小麥赤霉病。2013年，Dunlap等通過對拮抗菌解淀粉芽孢桿菌AS43.3進行全基因組測序發(fā)現(xiàn)，有9個基因簇與產(chǎn)生抑制赤霉病的次級代謝產(chǎn)物有關(guān)，其中5個非核糖體多肽合成酶基因編碼的3種脂肽分別是伊枯草菌素、豐源素、表面活性素，一種含鐵因子為桿菌素，一種為溶桿菌素。發(fā)現(xiàn)了3組聚酮酸合成酶基因編碼的殺菌成分例如細菌素、難溶蛋白及巨泌乳素，此外還發(fā)現(xiàn)了1個核糖體生物合成簇編碼的抗生素——苯乙肼（PZN）[32]。上述拮抗物質(zhì)并非涵蓋所有拮抗菌抑制病原菌的物質(zhì)。

2.3?競爭作用

自然界中不同菌種間的競爭是微生態(tài)中常見的現(xiàn)象，不同菌群位于相同的生態(tài)位且營養(yǎng)需求相同就會影響彼此的生長動力學曲線。土壤中存在大量的拮抗菌與植物真菌病原菌競爭營養(yǎng)與空間從而抑制土壤中病原菌孢子的萌發(fā)。拮抗菌可以在特定的條件下比病原菌更高效地利用營養(yǎng)物質(zhì)，這種競爭是生物防治的重要機制，如熒光假單胞菌通過競爭微量元素（例如鐵）抑制病原菌的生長從而減少病害[33]。同時還有研究發(fā)現(xiàn)，在解淀粉芽孢桿菌AS43.3中存在競爭優(yōu)勢的含鐵細胞表達的基因簇。隨著高通量測序技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其高效率、低成本等特點有利于我們在更深層次上了解多種拮抗菌的拮抗機制。

2.4?其他作用方式

2018年，Chen等通過研究假單胞菌與鐮刀菌的互作過程發(fā)現(xiàn)，細菌分泌的一種酰胺類化合物（苯那嗪-1-羧基酰胺）可以直接影響真菌蛋白FgGcn5的活性[34]。FgGcn5是SAGA絡(luò)合物的組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶，可以導致鐮刀菌中H2BK11、H3K14、H3K18和H3K27等相關(guān)組蛋白去乙?；?，從而抑制真菌生長與霉菌毒素合成。因此，拮抗細菌可以通過操縱真菌組蛋白修飾來抑制植物致病性真菌的生長和毒素的產(chǎn)生。

3?生防效率評價方法

3.1?體外生防效果評價

拮抗菌通過產(chǎn)生拮抗物質(zhì)對病原菌起抑制作用，或者通過菌體自身的生長競爭抑制病原菌。因此我們須要針對不同的病原菌及不同的作用方式選擇適合的測評方法。常用的測評方法為擴散法，在適合的培養(yǎng)基上涂布或者澆注病原指示菌，將蘸有拮抗菌發(fā)酵液的濾紙片干燥后放置到平板上，根據(jù)抑菌圈的大小判斷其生防效果。該方法適用于拮抗細菌生防效果的判斷，但是無法判斷拮抗菌是否抑制病原菌的生長，是否能夠殺死病原菌，更不適用于測定拮抗劑的最小抑菌濃度。牛津杯法與此方法類似，只是將拮抗物質(zhì)或者拮抗菌的發(fā)酵液直接加到培養(yǎng)基的孔洞中，省去載體的使用，減少雜菌的污染。毒素培養(yǎng)基的方式則適用于測定抗真菌藥物的活性，在相應(yīng)的培養(yǎng)基中加入拮抗物質(zhì)或者特定的毒素，根據(jù)其抑菌率測評其抑菌效果。該方法適用于霉菌毒素降解菌生防效果的測評?？咕荻仍嚰垼‥test）是目前已經(jīng)商業(yè)化的測評方法，將已經(jīng)篩選得到的拮抗菌或拮抗物質(zhì)制備成帶梯度的試紙條，按照擴散方法中的方式進行操作，該方法可較為準確地測定最低抑菌濃度，從而更準確地判斷生防效果[35]。

3.2?原位生防效果評價

篩選得到的生防菌或制備得到的生防制劑最終都要應(yīng)用到植物體上確定其原位生防效果。作用于麥穗的生防制劑，可通過整穗噴灑拮抗劑后接種病原菌，或?qū)⑥卓箘┡c病原菌混合后接種到宿主，通過宿主的發(fā)病情況確定其抑菌效果。作用于作物根際土壤的拮抗劑可處理土壤后播種或處理種子后播種，通過發(fā)病率確定其生防效果。此外還應(yīng)該檢測拮抗菌對土壤質(zhì)量的影響。土壤質(zhì)量指標包括物理指標（土壤地質(zhì)）、化學指標（C/N）和生物指標（微生物豐富度）等。通過上述指標可以描述土壤變化，評價質(zhì)量與功能。指標應(yīng)有一定的適應(yīng)性、應(yīng)用的廣泛性與實用性，從而對土壤的環(huán)境進行長期的生態(tài)監(jiān)控[36]。

新一代測序技術(shù)的使用將有利于評估拮抗菌群對土壤原位生態(tài)環(huán)境的影響，這類新型技術(shù)的發(fā)展能為拮抗菌的實際應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，也有可能成為未來監(jiān)測管理的關(guān)鍵性技術(shù)。

4?生防菌應(yīng)用策略

目前已篩選到眾多對禾谷鐮刀菌有抗性的真菌和細菌，并在可控條件下進行了體外及植物體原位等試驗，均表現(xiàn)出一定的抑菌效果。小麥主要在3個時期易受赤霉病感染：萌發(fā)期種子易在土壤中受到土壤殘留病原菌的侵染;揚花期花藥易受空氣或雨水中彌散孢子的感染;蠟熟期小穗同樣易受空氣中孢子的侵染。因此在小麥的整個生長周期中或許需要多種拮抗菌的共同作用方能達到更好的防治效果，但這是一個漫長而復雜的過程。因此，可以緊密結(jié)合小麥的生長周期、病原菌繁殖特點、拮抗菌的來源及作用位點等多因素采取合理的聯(lián)合防治措施，這可以使生物防治技術(shù)的應(yīng)用具有更好的針對性。

4.1?拮抗菌處理田間殘茬減少田間菌源量

赤霉病的主要病原菌禾谷鐮刀菌具有在稻茬等作物殘茬上越冬的特性，通過來年形成子囊孢殼并在溫濕度適宜時彈射子囊孢子的作用方式來侵染小麥麥穗[37]。因此用拮抗菌處理作物殘茬，可以從源頭減少病原菌，減輕病害的發(fā)生。營腐生的真菌通過營養(yǎng)或者空間競爭來限制禾谷鐮刀菌的生長，是可應(yīng)用于田間處理作物殘茬的拮抗菌種。哈茨木霉（Microsphaeropsis sp.）和粉紅黏帚菌（C. rosea）等對殘茬上的病原菌有較好的抑制效果[38]。此外鏈霉菌屬的菌株RC87B也表現(xiàn)出這一活性[39]。2007年Inch等探索了拮抗菌的最佳使用時間，研究表明，在接觸病原菌前24 h內(nèi)接種拮抗菌效果較好，抑制率可高達90%，因為拮抗菌優(yōu)先占據(jù)該生態(tài)位，才可以更有效地抑制禾谷鐮刀菌[40]。

4.2?拮抗菌處理種子或土壤保護小麥種子

有些微生物處理種子可以促進種子萌發(fā)，促進植株生長并對其起到保護作用。有研究顯示，有益微生物可以短時間內(nèi)（一般不超過15 d）保護植株[41]。還有一類拮抗菌可以定殖在植物某一特定組織中，可促進植物生長并且與土傳病原菌進行競爭，從而抵抗病原菌[42-43]?？紤]到拮抗菌的定殖特性，從小麥根際土壤中篩選得到的拮抗菌應(yīng)用在土壤中或處理種子表面更有助于植物抵抗多種病原菌[44]。

4.3?拮抗菌處理麥穗減少小麥揚花期染病

雖然小麥的整個生命周期中都有可能受到禾谷鐮刀菌的侵染，但是揚花期更易受到感染，因此揚花期也成為了拮抗菌應(yīng)用的關(guān)鍵時期。從小麥穗中分離得到的許多拮抗菌可以在揚花期抑制禾谷鐮刀菌在小穗上定殖，減少發(fā)病率，并間接減少毒素的積累[45-46]。拮抗菌應(yīng)用的時間與頻率對拮抗效果有著重要影響。在揚花期小穗感染病原菌之前使用拮抗菌，抑制效果會在一定程度上提高。2015年Baffoni等在田間使用植物乳桿菌SLG17和解淀粉芽孢桿菌FLN13比較2種拮抗菌分別在揚花初期與盛花期使用的作用效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在揚花初期使用拮抗菌使小麥赤霉病發(fā)病率降低了49.6%[47]。在小麥敏感期直接應(yīng)用有抑菌效果的脂肽，如豐源素、伊枯草菌素等天然衍生物也可以降低發(fā)病率[48]。

4.4?拮抗菌處理收獲后小麥減少霉菌毒素積累

雖然小麥是在田間感染禾谷鐮刀菌，但是收獲后存儲在一定的溫度、濕度等條件下，病原菌還可以繼續(xù)產(chǎn)生相應(yīng)的毒素。因此在存儲過程中應(yīng)用拮抗菌抑制病原菌的生長，減少霉菌毒素的產(chǎn)生與積累也是很有效的防治措施[49]。多黏芽孢桿菌W1-14-3C和1-8-b可以抑制鐮刀菌生長并且能夠降低DON毒素的產(chǎn)生[50]。乳酸菌既可以抑制病原真菌的生長，又可以減少霉菌毒素的產(chǎn)生[51]。值得注意的是抑制病原菌的生長并不等于減少相應(yīng)毒素的產(chǎn)生。

目前已知的減少霉菌毒素的方式有2種：一種是吸附作用，可以結(jié)合霉菌毒素并沉降，從而減少毒素污染，例如細菌與酵母等[52]，但是吸附之后毒素依然存在，因此只能一定程度上減少霉菌毒素的污染。另一種是生物轉(zhuǎn)化的方式，將有毒的物質(zhì)通過裂解、脫羧等化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無毒或者毒性較低的代謝產(chǎn)物。有些拮抗菌可以與腸道細胞互作通過上述2種方式減少受污染飼料中的霉菌毒素[53]。通常拮抗菌是通過抑制鐮刀菌從而間接減少霉菌毒素的產(chǎn)生與積累，雖然這類拮抗菌尚未應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，但是依然有較好的發(fā)展前景。

5?生物防治策略的改進

過去的幾十年中大量研究工作集中在篩選能抑制禾谷鐮刀菌的拮抗菌上。盡管篩選到的拮抗菌都有抑制病原菌的潛力，但是目前被開發(fā)為生物農(nóng)藥并申請專利投入市場使用的僅有少數(shù)芽孢桿菌。迄今為止僅有1種防治小麥赤霉病的生物農(nóng)藥Polyversum于2015年在法國授權(quán)投入市場使用。因此將試驗得到的生防菌制備成生防制劑并且投入使用是漫長而復雜的過程。阻礙從生防菌發(fā)展到生防制劑的主要因素一方面是大田環(huán)境比實驗室環(huán)境及溫室環(huán)境要復雜很多;另一方面生防制劑在大田中使用時往往重復性較差、效果不穩(wěn)定。因此，想要提高生防制劑的應(yīng)用須要從以下諸多方面進行全面開發(fā)、改進以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求與市場監(jiān)管要求。

5.1?拮抗菌的篩選

新生防制劑的開發(fā)源自新生防菌的發(fā)現(xiàn)，因此可以盡量豐富生防菌來源。微生物有著廣泛的生存空間，宿主體內(nèi)及其周圍的生存環(huán)境都可以作為生防菌的來源。如上面所述，應(yīng)充分了解病原菌的生命周期，從而針對不同階段的特點選擇合適的生防菌，以達到更好的防治效果。小麥從揚花期到蠟熟期更易感染赤霉病的病原菌。因此，可以從小麥的花藥中分離拮抗菌[54-55]。此外，作物殘茬中的病原菌以菌絲或者孢子的形式在土壤中越冬，故也可從作物根際土壤中分離拮抗菌，應(yīng)用于抑制土壤中殘留的病原菌。在根、莖與葉中也存在抑制禾谷鐮刀菌生長的微生物[56-57]。將分離得到的菌株分別應(yīng)用到大田、溫室中進行原位接種[57]，進行拮抗效果與降霉菌毒素效果測評，發(fā)現(xiàn)從各個部位分離得到的拮抗菌對病原菌存在不同程度的抑制作用，但是值得注意的是，不同菌株之間可能存在協(xié)同作用，因此多種拮抗菌聯(lián)合使用可能起到更好的拮抗效果[59]。

此外，還可以通過作用方式的差異進行拮抗菌的篩選。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，拮抗菌產(chǎn)生的抗真菌化合物與拮抗菌相關(guān)基因的表達密切相關(guān)。例如，從解淀粉芽孢桿菌中找到編碼桿菌素的基因;表達水解酶可以裂解病原菌;通過表達相應(yīng)載體與病原競爭環(huán)境中的微量元素。另外拮抗菌代謝特殊的碳源氮源，也可以通過競爭作用抑制病原菌，例如從小麥花藥中分離到的膽堿代謝菌株AS64.4。結(jié)合已知的相關(guān)基因及PCR等技術(shù)對源自小麥籽粒、花藥甚至是整株小麥中的菌株進行預設(shè)功能的篩選，從而得到相應(yīng)的拮抗菌。

5.2?生防制劑的制備

開發(fā)與優(yōu)化現(xiàn)有拮抗菌的制劑配方是將拮抗菌推向市場應(yīng)用的又一挑戰(zhàn)。為了優(yōu)化最終產(chǎn)品，須要進一步明確生防制劑批量生產(chǎn)與配方工藝參數(shù)，每一步加工過程都會對產(chǎn)品的功效、保質(zhì)期、使用方法等造成影響[60]。在大量發(fā)酵過程之前應(yīng)該進行相關(guān)發(fā)酵條件的優(yōu)化。生防制劑的基本配方應(yīng)包括生防菌及其所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源氮源等。此外還應(yīng)具備相應(yīng)的保護劑，從而保證生防制劑在保存運輸?shù)冗^程中不會喪失其拮抗功效。而后經(jīng)過冷凍干燥，噴霧干燥或微膠囊等方式制備生防制劑。此外，Khl等提出市場規(guī)模、生產(chǎn)成本、安全性以及環(huán)境風險等方面也應(yīng)充分考慮[61]。

6?存在問題與展望

近年來，針對小麥赤霉病生物防治研究已經(jīng)篩選出多種對鐮刀菌有拮抗效果的菌株，也制備出諸多生防制劑并經(jīng)田間試驗證實可在一定程度上減少小麥赤霉病的發(fā)生。但是距離生防菌在田間的廣泛應(yīng)用還有差距，可以從以下幾方面改進：首先，目前篩選得到的拮抗菌主要通過產(chǎn)生拮抗物質(zhì)起到防治小麥赤霉病的效果。雖然部分拮抗菌產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)已經(jīng)明確，但是產(chǎn)量低、效果不穩(wěn)定等因素制約了其應(yīng)用。因此應(yīng)從提高拮抗物質(zhì)的產(chǎn)量，優(yōu)化提純方式入手，推進拮抗物質(zhì)的應(yīng)用。其次，生防制劑的安全性須要通過風險評估進行明確，評估過程應(yīng)包括對小麥產(chǎn)量、品質(zhì)的測定，對人畜健康的潛在影響，對生態(tài)環(huán)境的潛在影響等諸多方面。此外，目前生防制劑的應(yīng)用尚不規(guī)范，應(yīng)從制劑的生產(chǎn)、使用與監(jiān)管等方面進行規(guī)范?；谏鲜鰡栴}進一步研究將有助于早日實現(xiàn)生防制劑的綜合應(yīng)用，使生物防治真正發(fā)揮作用。

參考文獻：

[1]Bai G，Shaner G. Scab of wheat：prospects of control[J]. Plant Dis，1994，78：760-766.

[2]Chen Y，Chen C，Wang J，et al. Genetic study on JS399-19 resistance in hyphal fusion of Fusarium graminearum by using nitrate nonutilizing mutants as genetic markers[J]. Journal of Genetics and Genomics，2007，34（5）：469-476.

[3]史建榮，仇劍波，董?飛，等. 小麥鐮刀菌毒素及其發(fā)生風險研究進展[J]. 麥類作物學報，2016，36（2）：129-135.

[4]Champeil A，Dore T，F(xiàn)ourbet J F. Fusarium head blight：epidemiological origin of the effects of cultural practices on head blight attacks and the production of mycotoxins by Fusarium in wheat grains[J]. Plant Science，2004，166（6）：1389-1415.

[5]Dean R，Van Kan J A L，Pretorius Z A，et al. The top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology[J]. Molecular Plant Pathology，2012，13（4）：414-430.

[6]Maiorano A，Blandino M，Reyneri A，et al. Effects of maize residues on the Fusarium spp. infection anddeoxynivalenol（DON） contamination of wheat grain[J]. Crop Protection，2008，27（2）：182-188.

[7]Mourelos C，Malbrán I，Balatti P，et al. Gramineous and non-gramineous weed species as alternative hosts of Fusarium graminearum，causal agent of Fusarium head blight of wheat，in Argentina[J]. Crop Protection，2014，65（4）：100-104.

[8]Barros G G，Zanon M S A，Chiotta M L，et al. Pathogenicity of phylogenetic species in the Fusarium graminearum complex on soybean seedlings in Argentina[J]. European Journal of Plant Pathology，2014，138（2）：215-222.

[9]Pritsch C，Muehlbauer G，Bushnell W，et al. Fungal development and induction of defense response genes during early infection of wheat spikes by Fusarium graminearum[J]. Plant Microbe Interact，2000，13（2）：159-169.

[10]Wachowska U，Irzykowski W，Jedryczka M A，et al. Biological control of winter wheat pathogens with the use of antagonistic Sphingomonas bacteria under greenhouse conditions[J]. Biocontrol Science and Technology，2013，23（10）：1110-1122.

[11]Lawrence E，Osborne，Jeffrey M. Epidemiology of Fusarium head blight on small-grain cereals[J]. International Journal of Food Microbiology，2007，119（1）：103-108.

[12]Buerstmayr H，Lemmens M，Hartl L. Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat.Ⅰ.Resistance to fungal spread（type Ⅱ resistance）[J]. Theoretical & Applied Genetics，2002，104（1）：84-91.

[13]Anand A，Zhou T，Trick H N，et al. Greenhouse and field testing of transgenic wheat plants stably expressing genes for thaumatin-like protein，chitinase and glucanase against Fusarium graminearum[J]. Journal of Experimental Botany，2003，54（384）：1101-1111.

[14]Alabouvette C，Olivain C，Steinberg C. Biological control of plant diseases：the European situation[J]. European Journal of Plant Pathology，2006，114（3）：329-341.

[15]Palazzinia J M，Ramirez M L，Torres A M. Potential biocontrol agents for Fusarium head blight and deoxynivalenol production in wheat[J]. Crop Protection，2007，26（11）：1702-1710.

[16]Schisler D A，Khan N I，Boehm M J，et al. Selection and evaluation of the potential of choline-metabolizing microbial strains to reduce Fusarium head blight[J]. Biological Control，2006，39（3）：497-506.

[17]Wang L Y，Xie Y S，Cui Y Y，et al. Conjunctively screening of biocontrol agents （BCAs） against Fusarium root rot and Fusarium head blight caused by Fusarium graminearum[J]. Microbiological Research，2015，177：34-42.

[18]林寶英. 枯草芽孢桿菌B25抗真菌活性物質(zhì)的部分特性分析及分離純化[D]. ?？冢汉Ｄ洗髮W，2013.

[19]Qaiser J，Jeong-Yong C，Moon，et al. Purification and antifungal characterization of cyclo（d-Pro-l-Val） from Bacillus amyloliquefaciens Y1 against Fusarium graminearum to control head blight in wheat[J]. Biocatalysis & Agricultural Biotechnology，2017，10：141-147.

[20]Armando M R，Dogi C A，Poloni V，et al. In vitro study on the effect of Saccharomyces cerevisiae strains on growth and mycotoxin production by Aspergillus carbonarius and Fusarium graminearum[J]. International Journal of Food Microbiology，2013，161（3）：182-188.

[21]Schisler D，Khan N. Greenhouse and field evaluation of biological control of Fusarium head blight on durum wheat[J]. Plant Disease，2002，86（12）：1350-1356.

[22]Lutz M，F(xiàn)eichtinger G，Defago G，et al. Mycotoxigenic Fusarium and deoxynivalenol production repress chitinase gene expression in the biocontrol agent trichoderma atroviride P1[J]. Applied & Environmental Microbiology，2003，69（6）：3077-3084.

[23]Matarese F，Sarrocco S，Gruber S，et al. Biocontrol of Fusarium head blight：interactions between trichoderma and mycotoxigenic Fusarium[J]. Microbiology，2012，158（1）：98-106.

[24]Nourozian J，Etebarian H R，Khodakaramian G. Biological control of Fusarium graminearum on wheat by antagonistic bacteria[J]. Songklanakarin Journal of Science and Technology，2006，28（1）：29-38.

[25]Palazzini J，Yerkovich N，Alberione E，et al. Reprint of “An integrated dual strategy to control Fusarium graminearum sensu stricto by the biocontrol agent Streptomyces sp. RC 87B under field conditions”[J]. Plant Gene，2017，11（A）：2-7.

[26]Zeng F，Gong X，Mahammad I，et al. A fungal cell wall integrity-associated MAP kinase cascade in Coniothyrium minitans is required for conidiation and Mycoparasitism[J]. Fungal Genetics & Biology，2012，49（5）：347-357.

[27]Ghisalberti E，Sivasithamparam K. Antifungal antibiotics produced by Trichoderma spp.[J]. Soil Biology & Biochemistry，1991，23（23）：1011-1020.

[28]Shi C J，Yan P S，Li J F，et al. Biocontrol of Fusarium graminearum growth and deoxynivalenol production in wheat kernels with bacterial antagonists[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health，2014，11（1）：1094-1105.

[29]Lavermicocca P，Valerio F，Evidente A. Purification and characterization of novel antifungal compounds from the sourdough Lactobacillus plantarum strain 21B[J]. Applied & Environmental Microbiology，2000，66：4084-4090.

[30]Pal K K，Tilak K V，Saxena A K，et al. Suppression of maize root diseases caused by Macrophomina phaseolina，F(xiàn)usarium moniliforme and Fusarium graminearum by plant growth promoting rhizobacteria[J]. Microbiological Research，2001，156（3）：209-223.

[31]Haas H. Molecular genetics of fungal siderophore biosynthesis and uptake：the role of siderophores in iron uptake and storage[J]. Applied Microbiology and Biotechnology，2003，62（4）：316-330.

[32]Dunlap C A，Bowman M J，Schisler D A. Genomic analysis and secondary metabolite production in Bacillus amyloliquefaciens AS 43.3：A biocontrol antagonist of Fusarium head blight[J]. Biological Control，2013，64（2）：166-175.

[33]Lemanceau P，Alabouvette C. Suppression of Fusarium wilts by fluorescent pseudomonads：mechanisms and applications[J]. Biocontrol Science & Technology，1993，3（3）：219-234.

[34]Chen Y，Wang J，Yang N，et al. Wheat microbiome bacteria can reduce virulence of a plant pathogenic fungus by altering histone acetylation[J]. Nature Communications，2018，9（1）：3429.

[35]Balouiri M，Sadiki M，Koraichi Ibnsouda S. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity：a review[J]. Journal of Pharmaceutical Analysis，2016，6（2）：71-79.

[36]Montesinos E. Development，registration and commercialization of microbial pesticides for plant protection[J]. International Microbiology，2003，6（4）：245-252.

[37]仇劍波，董?飛，俞明正，等. 前茬作物對禾谷鐮刀菌種群和毒素合成的影響[C]// 上海：中國菌物學會2015年學術(shù)年會論文集，2015.

[38]Bujold I，Paulitz T，Carisse O. Effect of Microsphaeropsis sp.on the production of perithecia and ascospores of gibberella zeae[J]. Plant Disease，2001，85（9）：977-984.

[39]Palazzini J M，Groenenboom-De Haas B H，Torres A，et al. Biocontrol and population dynamics of Fusarium spp. on wheat stubble in Argentina[J]. Plant Pathology，2013，62（4）：859-866.

[40]Inch S，Gilbert J. Effect of trichoderma harzianum on perithecial production of gibberella zeae on wheat straw[J]. Biocontrol Science & Technology，2007，17（6）：635-646.

[41]Larran S，Simon M R，Moreno M V，et al. Endophytes from wheat as biocontrol agents against tan spot disease[J]. Biological Control，2016，92：17-23.

[42]Diaz Herrera S，Grossi C，Zawoznik M A. Wheat seeds harbour bacterial endophytes with potential as plant growth promoters and biocontrol agents of Fusarium graminearum[J]. Microbiological Research，2016，186：37-43.

[43]Huang Y L，Kuang Z Y，Wang W F，et al. Exploring potential bacterial and fungal biocontrol agents transmitted from seeds to sprouts of wheat[J]. Biological Control，2016，98：27-33.

[44]Adesemoye A O，Kloepper J W. Plant-microbes interactions in enhanced fertilizer-use efficiency[J]. Applied Microbiology and Biotechnology，2009，85（1）：1-12.

[45]Dunlap C，Schisler D，Neil P，et al. Cyclic lipopeptide profile of three Bacillus subtilis strains;antagonists of Fusarium head blight[J]. Journal of Microbiology，2001，49（4）：603-609.

[46]Palazzini J M，Alberione E，Torres A，et al. Biological control of Fusarium graminearum sensu stricto，causal agent of Fusarium head blight of wheat，using formulated antagonists under field conditions in Argentina[J]. Biological Control，2016，94：56-61.

[47]Baffoni L，Gaggia F，Dalanaj N，et al. Microbial inoculants for the biocontrol of Fusarium spp. in durum wheat[J]. BMC Microbiology，2015，15（1）：242.

[48]Ongena M，Jacques P. Bacillus lipopeptides：versatile weapons for plant disease biocontrol[J]. Trends in Microbiology，2008，16（3）：115-125.

[49]Magan N，Aldred D，Mylona K，et al.limiting mycotoxins in stored wheat[J]. Food Additives & Contaminants（Part A），2010，27（5）：644-650.

[50]He J，Boland G J，Zhou T. Concurrent selection for microbial suppression of Fusarium graminearum，F(xiàn)usarium head blight and deoxynivalenol in wheat[J]. Journal of Applied Microbiology，2009，106（6）：1805-1817.

[51]Dalie D，Pinson-Gadais L，Atanasova-Penichon V，et al. Impact of Pediococcus pentosaceus strain L006 and its metabolites on fumonisin biosynthesis by Fusarium verticillioides[J]. Food Control，2012，23（2）：405-411.

[52]Huwig A，F(xiàn)reimund S，Kappeli O，et al. Mycotoxin detoxication of animal feed by different adsorbents[J]. Toxicology Letters，2001，122（2）：179-188.

[53]Di G，Mayra C，Diane V，et al. Mineral adsorbents for prevention of mycotoxins in animal feeds[J]. Toxin Reviews，2014，33（3）：11.

[54]Trail F. For blighted waves of grain：Fusarium graminearum in the postgenomics era[J]. Plant Physiology，2009，149（1）：103-110.

[55]Zhao Y E，Selvaraj J N，Xing F G，et al. Antagonistic action of Bacillus subtilis strain SG6 on Fusarium graminearum[J]. PLoS One，2014，9（3）：10-11.

[56]Bello D，Mónaco C，Simón M. Biological control of seedling blight of wheat caused by Fusarium graminearum with beneficial rhizosphere microorganisms[J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology，2002，18（7）：627-636.

[57]Wang J，Liu J，Chen H，et al. Characterization of Fusarium graminearum inhibitory lipopeptide from Bacillus subtilis IB[J]. Applied Microbiology and Biotechnology，2007，76（4）：889-894.

[58]Campos S B，Lisboa B B，Camargo F A，et al. Soil suppressiveness and its relations with the microbial community in a Brazilian subtropical agroecosystem under different management systems[J]. Soil Biology & Biochemistry，2016，96：191-197.

[59]Wu Q，Zhang L，Xia H，et al. Omics for understanding synergistic action of validamycin A and Trichoderma asperellum GDFS 1009 against maize sheath blight pathogen[J]. Scientific Reports，2017，7：40140.

[60]Fravel D R. Commercialization and implementation of biocontrol[J]. Annual Review of Phytopathology，2005，43（1）：337-359.

[61]Khl J，Postma J，Nicot P，et al. Stepwise screening of microorganisms for commercial use in biological control of plant-pathogenic fungi and bacteriat[J]. Biological Control，2011，57：1-12.