辣椒和番茄青枯病等土传病害的生物防治研究

论文摘要

植物青枯劳尔氏菌（Ralstonia solanacearium Yabuuchi et al.）、疫霉（Phytophthora capsici Leonian）和南方根结线虫（Meloidogyne incognita Kofoid&White）均为重要土传病害的病原物,都有寄主范围广、抗逆性强、难以根除等特点,防治上既缺乏优良的抗病品种,又缺乏低毒、高效的化学防治药剂。淮安地区年蔬菜种植面积为8.7万公顷,其中一半左右为保护地栽培。保护地蔬菜连作导致土传病害的发生越来越严重,并且常常是几种土传病害同时发生,其中上述三种病原物同时发生的现象尤其普遍。防治该类病害较好的选择就是使用安全低毒的生物源农药。生物源农药不仅可以防治某些高毒化学农药才能防治的病虫害,其中利用拮抗微生物制成的活菌制剂大多还对农作物有促进生长、改良风味、提前收获并推迟拉秧时间、延长收获后果蔬保鲜期等多种功效。更重要的是,该类农药对作物和环境一般无毒无害,为食品安全提供了保障,符合当前农业可持续发展的要求。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Cohn） AR12是本实验室筛选出来的可用于防治番茄青枯病的菌株,其对番茄青枯病的温室防效高达90.18%。为了解防御酶系是否与AR12的生防作用相关,苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase, PAL）、多酚氧化酶（polyphenoloxidase, PPO）、过氧化物酶（peroxidise, POD）与植物木质素合成相关,而过氧化物酶（peroxidise, POD）、超氧化物岐化酶（superoxide dismutase, SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）、过氧化氢酶（catalase, CAT）是关键的活性氧降解酶。本文对AR12处理番茄接种病原菌后植株体内PAL、PPO、POD、 SOD、APX、CAT的活性变化进行了比较研究。结果表明,与单独用R. solanacearumTM15处理的对照2和用无菌水处理的对照1相比,AR12处理提高了番茄体内PALPPO、POD、SOD以及APX酶的活性。五种酶的活性高峰分别出现在病原菌处理后48、48、12、12、12h。而AR12处理植株体内CAT酶活性则明显降低,直到80h后CAT酶活性才有所回升。H202的含量以及植株的过敏性反应（hypersensitive reaction,HR）与植物的系统获得抗病性有关。AR12处理后植株体内H202明显提高,但是并没有诱导植株产生HR表型。该研究结果显示相关防御酶酶活的增加与植物根围促生细菌对诱导植物抗病性和促生作用有关。本实验室在前期筛选工作中建立了包含1246个拮抗菌株的潜在生防因子（biological control agent, BCA）库。BCA库中各菌株的拮抗特点和胞外活性物质组成各不相同。针对淮安蔬菜生产中青枯病、疫病和根结线虫病三种土传病害混合发生的实际情况,根据拮抗菌株的已知特性选取100个菌株,用于相互的拮抗性试验,获得40个亲和性组合（组合内菌株之间没有拮抗作用）,每个组合包含2-5个菌株。这些组合由36个单菌菌株组成。利用含三种土传病原物（R. solanacearum, P. capsici, M. incognita）的田间病土与辣椒栽培基质土混合,检测单菌和组合菌（组合菌株同比例混合）的抗病与促生效果。研究结果显示,三菌组合平均防效与促生效果明显高于单菌、两菌、四菌及五菌的组合。其中BBS组合（Bacillus sp. AR156+Bacillus sp. SM21+Serratia sp. XY21）尤为突出,其防病效果高达87.18%,地上部鲜重增加达78.50%。我们进一步研究了BBS家族（包括三种单菌、三种两菌组合和一种三菌组合）在温室条件下对单一病害的防治与促生作用。结果显示,三菌组合BBS的对3种病害的防治效果和对辣椒的促生效果均明显优于BBS家族中其它组合和单菌处理。各单菌对整体效果的贡献有所不同,例如SM21和XY21菌剂,对根结线虫防效分别是27.68%和18.33%,而BBS组合的防效达70.43%；三个单菌制剂的促生效果分别为4.85%、13.58%和17.14％,而BBS组合的促生效果达64.67%。由此可见,在表现优秀的组合菌剂中,每一种拮抗菌都有自身独特的性质—一不一定每种单菌对所有病原菌都有很强的抑制活性一—但在组合菌剂中须体现出互补效应和增强效应。同一种微生物菌剂不同的田间使用方式,与不同肥料配合,其防病促生效果差异很大。本研究选用鸡粪（CM）、平菇栽培废料（wCP）、草菇栽培废料（wCV）等三种有机肥和一种无机肥,分别与BBS合剂配合使用,在移栽前施用到辣椒种植土壤中。研究发现,与空白对照相比,移栽105天时（收获期）三种有机肥分别与BBS合剂混合施用后,对青枯病、疫病及根结线虫病混合发生病害的防治效果为51.48～75.65%,增产效果为158.25～214.39%,而同一时期无机肥与BBS合剂配合使用后的生防效果仅27.28%,增产效果为122.53%。其中最佳处理为“BBS合剂＋草菇废料”,移栽后30、60和105天时生防效果分别为79.44%、80.58%和75.65%,增产效果在所有处理中最高。对辣椒5个生育时期的土壤营养成分的检测结果比较中发现,BBS合剂对土壤有机质增加有明显的贡献。“BBS合剂＋草菇废料”处理组土壤的有机质含量、总氮量、速效磷和速效钾的含量在盛果期和收获期均为最高,说明该组合对于土壤地力的增强有最为明显的效果。营养成分分析表明,“BBS合剂＋草菇废料”处理组辣椒果实可溶性糖与维生素C含量均最高,说明此处理可显著提高辣椒产品的质量和风味。此外,该处理组辣椒收获后60天的腐烂率只有空白对照组的一半,由此辣椒的商业价值得到明显提升。上述研究表明,“BBS合剂＋草菇废料”处理能够有效控制多种土传病害,利于连作土壤的地力保持和恢复,以及辣椒品质的提高,是各处理中最优的方案。本研究主要创性之处：首次发现三菌组合的防效要明显高于单菌、两菌、四菌和五菌组合；首次获得可同时高效防治辣椒青枯病、疫病和根结线虫病三种重要土传病害的BBS合剂；同时,建立起一种新的可同时防治多种病害的复合菌剂筛选方法,比通常的方法更简单、有效。本研究还发现“BBS合剂＋草菇废料”处理不仅可更有效地控制多种土传病害,促进辣椒生长,改善品质；并有利于恢复土壤连作障碍,还能减少蔬菜种植过程中过量氮、磷化肥的投入,从而减轻农业面源污染,缓解环境恶化的压力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 植物青枯病、疫病和根结线虫病的生物防治研究进展
• 1 前言
• 2 拮抗微生物防治植物土传病害的国内外研究概况
• 2.1 放线菌在植物土传病害防治中的应用
• 2.2 真菌在植物土传病害防治中的应用
• 2.3 假单胞菌属（Pseudomonas）细菌在植物土传病害防治中的应用
• 2.4 芽孢杆菌属（Bacillus）和类芽孢杆菌属（Paenibacillus）在植物土传病害防治中的应用
• 2.5 它拮抗菌在植物土传病害防治中的应用
• 3 国内外防治植物病害的生物源农药产品概况
• 4 植物青枯病生物防治研究进展
• 4.1 无致病力青枯菌的利用
• 4.2 内生细菌与根围促生菌
• 4.3 菌根真菌
• 4.4 其他生防材料的应用
• 5 植物疫病生物防治研究进展
• 5.1 拮抗细菌的应用
• 5.2 生防放线菌的应用
• 5.3 生防真菌的应用
• 5.4 其他生防因子
• 6 植物根结线虫病生物防治研究进展
• 6.1 防治根结线虫的真菌
• 6.2 防治根结线虫的细菌
• 7 拮抗微生物防治植物土传病害作用机理
• 7.1 抗生作用
• 7.2 重寄生作用
• 7.3 空间和营养竞争
• 7.4 诱导植物的系统抗性
• 8 微生物生物防治存在的问题
• 8.1 微生物制剂的稳定性有待提高
• 8.2 生防菌混合培养物的研究与开发有必要加强
• 8.3 具有生物防治作用的微生物资源有待进一步研究与开发
• 第二章 生防菌株AR12诱导番茄防御酶系活性变化的研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 植物与菌剂培养
• 2.2 接种处理
• 2.3 生防菌AR12对番茄青枯病生防效果与促生效果实验
• 2.4 数据统计
• 2.5 酶提取与活性测定
• 2.6 活性氧浓度测定
• 3 结果与分析
• 3.1 生防菌AR12对番茄青枯病生防效果与促生效果
• 3.2 番茄叶片PAL、PPO、POD和SOD酶活性分析
• 3.3 番茄叶片APX和CAT酶活性分析
• 4 讨论
• 第三章 复合菌剂对辣椒上混合发生的土传病害的温室防治及促生作用研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 菌株、线虫与辣椒的培养
• 2.2 拮抗菌株及其亲合性组合的筛选
• 2.3 单菌与组合菌剂对混合发生辣椒土传病害的温室防治试验
• 2.4 BBS家族各菌剂对辣椒青枯病的温室防治试验
• 2.5 BBS家族各菌剂对辣椒疫病的温室防治试验
• 2.6 BBS家族各菌剂对根结线虫病的温室防治试验
• 2.7 BBS家族各菌剂促生效果实验
• 2.8 数据统计及分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 组合菌的筛选结果
• 3.2 单菌与组合菌对混合病害的防效及促生效果
• 3.3 BBS家族各组合菌剂对辣椒疫病的防效
• 3.4 BBS家族各组合菌剂对辣椒疫病的防效
• 3.5 BBS家族各菌剂对辣椒根结线虫病的防效
• 3.6 BBS家族对辣椒生长的促进作用
• 4 讨论
• 第四章 BBS合剂与不同有机肥配合处理对田间辣椒混合性土传病害的防治作用研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 BBS合剂的准备
• 2.2 有机肥取材及堆制
• 2.3 田间试验
• 2.4 土壤和肥料取样与农化分析
• 2.5 辣椒各生育期各处理对土壤养分的影响
• 2.6 收获后辣椒果实营养成分的检测
• 2.7 辣椒储藏时间测定
• 2.8 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 土壤与肥料组分分析
• 3.2 田间试验结果与分析
• 3.3 辣椒不同生育期各处理对土壤养分的影响
• 3.4 辣椒果实营养成分分析
• 3.5 收获后鲜辣椒储藏期测定
• 4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士期间完成的研究论文和专利