果蔬采后病害生物防治研究進展_黃健

1、西南園藝Southwest Horticulture2005年9月第33卷第5期:2325,38果蔬采后病害生物防治研究進展黃健曾順德張迎君(重慶市果樹研究所,江津402260摘要:本文主要對果蔬采后病害生物防治的微生物種類、拮抗機理及生物防治應用前景進行了介紹。關(guān)鍵詞:果蔬采后病害;生物防治;進展中圖分類號:S63+S476文獻標識碼:A文章編號:1008-1488(200505-023-04收稿日期:2005-04-05 Advances in the Biological Control of Postharvest Diseases of Fruits and VegetablesHu

2、ang Jian,Zeng Shunde,and Zhang Yingjun(Chongqing Fruit Research Institute,Jiangjin,Chongqing402260ChinaAbstract:This paper mainly introduced the antagonist microbial species,mechanism of antagonism and the foreground of application of the biological control for postharvest diseases of fruits and veg

3、etables.Key words:Postharvest disease of fruits and vegetables;Biological control;Advances果蔬采后病害造成的腐爛損失十分巨大。據(jù)統(tǒng)計報道,發(fā)達國家為l0%30%,發(fā)展中國家則高達40%50%。長期以來防治果蔬采后病害主要依靠化學殺菌劑,然而,連續(xù)使用化學殺菌劑易使病原真菌產(chǎn)生抗藥性,易造成環(huán)境污染,且危害公眾健康。上世紀80年代中期開始,在農(nóng)作物大田病害生物防治蓬勃發(fā)展的帶動下,生物防治果蔬采后病害成為研究熱點,迄今為止,已從蘋果、柑橘、梨、桃、獼猴桃等10余種水果上篩選出幾十種拮抗微生物,目前商品化應用

4、的主要有:丁香假單胞桿菌(Ps eudom onas s yr i ngae、枯草芽胞桿菌(Baci l l us subt i l i s、酵母菌(Candi da ol eophi l中的季也蒙畢赤酵母菌(Pi chi a gui l l i er-m ondi i等。1用于采后病害生物防治的微生物種類采后病害生物防治最早報道是Tr ons m o&D enni s (1977利用木霉菌(Tr i choder m a sp.控制草莓灰霉病。在已報道的拮抗微生物中,以細菌(bact er i a、酵母菌(yeas t、類酵母菌(yeast-l i ke應用最多。拮抗細菌主要有芽孢桿

5、菌(Baci l l us s ubt i l i s、假單胞桿菌(P. spp.、土壤放射桿菌(A gr obact er i um r adi obact er等。芽孢桿菌包括枯草芽孢桿菌(B.subt i l i s、多粘芽孢桿菌(B.pol ym yxa、短小芽孢桿菌(B.pum i l i s、蠟狀芽孢桿菌(B.cer eus、巨大芽孢桿菌(B.m egat er i um等;假單胞桿菌(Pseudom onas spp.主要有熒光假單胞桿菌(P.f l uor es cens、洋蔥假單胞桿菌(P.cepeci a和惡臭假單胞菌(P.put i de等。拮抗酵母菌主要有:季也蒙畢赤酵

6、母菌(Pi chi a gui l l i er m ondi i、隱球酵母菌(Cr yp-t ococcus sp.、羅倫隱球酵母(C.l aur ent i i、假絲酵母菌(Candi da f am at a、季氏假絲酵母(Candi da gui l l i er-m ondi i、紅酵母菌(R hodot or ul a gl ut i ni s、畢赤氏酵母菌屬(Pi chi a m enbr anef aci ens、檸檬形克勒克氏酵母(K l oecker a api cul at a等。2作用機理果蔬采后病害生物防治拮抗機理主要有抗生、競爭、寄生及誘導抗性等。2.1抗生作用通過

7、拮抗微生物分泌抗菌素來抑制病原菌。如枯草芽孢桿菌(B.subt i l i s分泌伊枯草菌素(i t ur i n;洋蔥假單胞桿菌(P.cepaci a產(chǎn)生吡咯烷酮類抗菌素;木霉(Tr i choder m a sp.產(chǎn)生吡喃酮等1。能夠產(chǎn)生抗菌素的微生物主要是細菌,且抗菌素多種多樣,不僅同一種細菌可以產(chǎn)生多種抗菌素,而且一種抗菌素也可由多種細菌產(chǎn)生。自1945年Johnson等報道枯草芽孢桿菌產(chǎn)生拮抗物質(zhì)以來,人們已從枯草芽孢桿菌的不同菌株中分離出幾十種抗菌物質(zhì),這些抗菌物質(zhì)是一類從簡單分子到復雜化合物,即從桿菌肽(bacitracin、大環(huán)脂(cycleopetite到類似噬菌體顆粒等不同

8、成份組成的物質(zhì),也有一部分低分子量抗菌素、蛋白性抗菌物質(zhì)。芽孢桿菌(Baci l-l us spp.產(chǎn)生的肽類抗生素,肽鏈多呈閉合環(huán)狀,幾乎沒有游離的氨基和羧基,能忍受蛋白酶的作用,但也有對蛋白酶敏感的;多數(shù)抗菌肽拮抗細菌,少數(shù)拮抗真菌。即使拮抗真菌,也抑菌活性不強,抗菌譜窄,不能同時抑制多種絲狀真菌。細菌素(Bact er i ci n主要成分是蛋白質(zhì)、多肽、核苷酸、生物堿類。產(chǎn)生細菌素的細菌主要有:土壤放射桿菌(A.r adi obact er、丁香假單胞菌(P.syr i ngae、密執(zhí)安棒形桿菌(Cl avi bact erm i chi ganesi s、菊歐氏桿菌(E.chr ys

9、ant hem i、甘藍黑腐黃單胞菌(X ant hom onas cam pes t r i s等。木霉菌通過產(chǎn)生木霉素(trichodermin、膠霉素(gliotoxin、綠木霉素(viridin、抗菌肽(peptide antibi-otic等來抑制植物病原真菌。2.2競爭作用指物理位點、生態(tài)位點的搶占以及營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的競爭。在果蔬采后病害生物防治中,競爭作用尤為重要,由于引起果蔬采后病害的病原菌都是非?；缘乃荔w營養(yǎng)菌,其孢子萌發(fā)及致病活動需要大量的外源養(yǎng)分,通過與病原真菌競爭果實表面的營養(yǎng)物質(zhì)及侵染位點,從而降低果蔬表面病原真菌數(shù)量。已報道的眾多酵母菌和類酵母菌主要以此作為生物防

10、治基礎(chǔ),酵母菌菌體繁殖速度快,可迅速擴大種群數(shù)量,占據(jù)病原真菌的侵染位點,阻止病原菌的侵入。2.3寄生作用以吸附生長、纏繞、侵入、消解等形式抑制病原菌。如拮抗酵母菌分泌胞外水解酶如幾丁質(zhì)酶(chitinases和-1,3-葡聚糖酶(-1,3-glucanases,將真菌細胞壁的主要成分幾丁質(zhì)和-1,3-葡聚糖分別降解為幾丁質(zhì)單糖、二糖和寡糖,從而破壞病原菌細胞骨架,表現(xiàn)出明顯的抗真菌活性2;木霉菌通過侵入或穿透寄主菌絲細胞,產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶(包括-1,3-葡聚糖酶、-1,4-葡聚糖酶、-1,6-葡聚糖酶以及蛋白酶、脂酶等一系列水解酶類,以此消解病原菌的細胞壁。Castoria等在研究紅酵

11、母及隱球酵母對蘋果采后病害的生防機制時發(fā)現(xiàn):展青霉(P.ex-pans um及灰葡萄孢(Bot r yt i s ci ner ea細胞壁都可以誘導紅酵母及隱球酵母產(chǎn)生胞外-1,3-葡聚糖酶。Wisniewski發(fā)現(xiàn)畢赤氏酵母(P.gui l l i er m ondi i防治蘋果灰霉病的效果強于漢遜德巴氏酵母(D ebar yom yces hanseni i,前者的-1,3-葡聚糖酶活性高于后者。在采后病害生物防治中,寄生作用被認為作用不太理想,因為作用緩慢,往往落后于病原菌對果蔬的侵害。另外,拮抗菌的存活與增殖需保持一定的病原菌密度,而果蔬采后病害防治,需完全排除和鈍化病原菌。2.4誘導

12、抗性誘導植物抗性是生物防治的一個重要方面。植物在遭到病原物或非病原物誘導時,常常通過木質(zhì)素、胼胝體和羥脯氨酸糖的沉積、植物抗菌素的積累、蛋白質(zhì)酶抑制劑和溶菌酶(幾丁質(zhì)酶和脫乙酰幾丁質(zhì)酶等的合成來增強細胞壁的抗性,這些過程涉及苯丙氨酸解氨酶(PAL、過氧化酶(POD、多酚氧化酶(PPO與超氧化物歧化酶(SOD等酶的活性。拮抗菌誘導植物抗性在G-細菌如假單胞菌和真菌已有很多報道3,芽孢桿菌誘導植物抗性作用的報道相對較少,但已經(jīng)證明誘導植物抗性也是其重要的生防機制之一4。Lppolito等5研究發(fā)現(xiàn)出芽短梗霉(A ur eobasi di-um pul l ul ans對蘋果的-1,3-葡聚糖酶、幾

13、丁酶和過氧化物酶有明顯的誘導作用,范青等6研究發(fā)現(xiàn)拮抗菌季也蒙假絲酵母(C.gui l l i er m ondi i和膜醭畢赤酵母(P.m em br anef aci ens可刺激桃果實傷口幾丁酶和-1,3-葡聚糖酶的產(chǎn)生。拮抗效果與拮抗菌、病原菌和植物有關(guān),植物與拮抗菌、病原菌之間的作用涉及分子識別、信號傳導和基因表達等一系列過程。如果想對誘導抗性有一個清楚的認識,必須在分子水平上深入了解植物產(chǎn)生誘導抗性的生理生化變化和調(diào)控基因。拮抗菌對植物誘導主要產(chǎn)生三方面的效果:(1抗病性次生代謝物的大量產(chǎn)生。Arras7發(fā)現(xiàn)拮抗菌(C.f am at a可以誘導柑橘產(chǎn)生植保素和7-羥基-6-甲氧基

14、香豆素(Scopoletin等抗性物質(zhì)。(2細胞組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。El-Ghaouth等8發(fā)現(xiàn)拮抗菌(C.s ai t oana可誘導蘋果傷口細胞變形,產(chǎn)生乳突結(jié)構(gòu),抑制病原菌的入侵。(3誘導植物產(chǎn)生抗病性。某些酵母菌在果蔬上大量生長,可以誘導果蔬產(chǎn)生具有抑菌作用的物質(zhì);而有些酵母細胞可以誘導果蔬產(chǎn)生幾丁酶、葡聚糖酶及其它酶類,從而抑制病原菌的生長9。采后病害生物防治機制非常復雜,有些機制在離體條件下還無法確定,可能還存在其它未被檢測到的作用機制。3生物防治應用前景3.1細菌細菌在離體條件下可產(chǎn)生抗生素類、酶類和揮發(fā)性成分等,在植物病害生物防治中起到關(guān)鍵性的作用10,如由Baci l l us

15、 spp.產(chǎn)生的多肽類物質(zhì)對多種植物真菌和細菌病害在活體和離體條件下都表現(xiàn)出很強的拮抗活性。芽孢桿菌能產(chǎn)生耐熱抗逆的芽孢,有利于生防菌劑的生產(chǎn)、劑型加工及在環(huán)境中存活、定殖與繁殖。田間應用研究證實芽孢桿菌生防菌劑在穩(wěn)定性、與化學農(nóng)藥的相容性等方面,明顯優(yōu)于非芽孢桿菌和真菌生防菌。很多優(yōu)良的芽孢桿菌已經(jīng)應用于生產(chǎn)實踐,美國迄今已有4株枯草芽孢桿菌(B.s ubt i l i s生防菌株M BI600、G BO3、Q ST713和B.s ubt i l i s var. amyloliquefaciens FZB24獲得環(huán)保局(EPA商品化或有限商品化生產(chǎn)應用許可。我國利用芽孢桿菌防治植物病害的應

16、用研究達到世界先進水平,現(xiàn)已開發(fā)出一批生防作用優(yōu)良的枯草芽孢桿菌菌株如B916、B908、B3、B903、BL03、X M16,蠟樣芽孢桿菌(B.cer eus菌株R2,短小芽孢桿菌(B.pum i l l usA3和增產(chǎn)菌系列產(chǎn)品等。范青等11,12在采后病害生物防治方面對枯草芽孢桿菌也開展了深入研究。3.2酵母菌生防細菌產(chǎn)生抗菌素有可能誘發(fā)病原菌抗藥性,從而逐步降低對病害抑制效果;另外,抗菌素對人體健康也有可能產(chǎn)生不利影響?；谶@些原因,對拮抗菌的篩選從產(chǎn)生抗菌素的細菌轉(zhuǎn)向了不產(chǎn)生抗菌素的酵母菌,與其它拮抗微生物相比,酵母菌優(yōu)勢明顯。如Zahavi等13發(fā)現(xiàn)假絲酵母(C.gui l l i

17、 er m ondi i對葡萄灰葡萄孢霉及黑曲霉引起的腐敗具有明顯抑制效果,范青等14發(fā)現(xiàn)該酵母菌對桃果實軟腐病具有明顯抑制效果。4發(fā)展趨勢4.1建立有效的拮抗菌篩選方法從分子水平上揭示采后病害生防機制,建立快速、有效的離體方法,篩選更為有效的拮抗菌。4.2利用遺傳工程手段構(gòu)建新拮抗菌將胞外水解酶(幾丁質(zhì)酶和-1,3-葡聚糖酶等或抗真菌蛋白基因等導入拮抗菌中,從而提高拮抗菌的活性及抑菌譜。王益明等15將B.s ubt i l i s B908與B. t hur i ngi ens i s7216原生質(zhì)體融合,構(gòu)建了兼有防病增產(chǎn)和殺蟲作用的融合子CF103。Jone等16克隆出殺菌酞A的編碼基因

18、,并把它轉(zhuǎn)化入啤酒酵母(Saccha-r om yces cer evi s i l l細胞,啤酒酵母細胞轉(zhuǎn)化體能很好地阻止毛刺盤孢屬霉菌(Cal l et ot r i chum caccodes孢子的萌發(fā),有效地阻止西紅柿的腐爛。4.3添加低劑量化學殺菌劑及其它物質(zhì)在實際應用中,拮抗微生物會受各種因素影響而降低其對病害的防效,探討拮抗微生物間、拮抗微生物與低劑量化學農(nóng)藥混用以及與誘導抗性和采后保鮮處理等措施配合的防治效果,對生物防治走向商品化具有重要意義。如Calventz等17在研究紅酵母對蘋果采后青霉菌的抑制作用時發(fā)現(xiàn):在制備紅酵母的培養(yǎng)基中添加鐵離子,制備的含鐵細胞紅酵母對霉菌的抑制

19、效果強于不含鐵細胞的紅酵母;田世平、范青等18,19研究發(fā)現(xiàn):絲孢酵母菌液與1%2%的CaCl2配合可顯著提高絲孢酵母對蘋果灰霉病和青霉病的抑制效果,絲孢酵母與撲海因(iprodione配合對蘋果采后灰霉病和青霉病的抑制效果也明顯好于單獨使用相同劑量的拮抗菌和殺菌劑。隨著人們環(huán)保意識的加強,果蔬采后病害生物防治必將在世界各國得到廣泛的重視并發(fā)揮越來越重要的作用,隨著生物防治理論的不斷深入,采后病害生物防治技術(shù)將日趨完善。參考文獻1張維一,畢陽.果蔬采后病害與控制M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.2陳三風,李季倫.幾丁質(zhì)酶研究歷史和發(fā)展前景J.微生物學通報,1993,20(3:156160.3

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25、實軟腐病的抑制效果J.植物學報,2000,42(10:10331038.(下轉(zhuǎn)第38頁其花甚大、淡紅色、重瓣、有長梗,在武漢4月上旬至5月上中旬開花,花先葉開放或花葉同放,花大而艷麗。高溫多雨季節(jié)老葉漸變深紫色,葉大而厚, 晚秋遇圖4紅葉櫻花霜葉變橘紅色。適應性:喜光,較耐寒,適應性強,耐旱、耐鹽堿,不耐澇,較耐瘠薄。栽培:紅葉櫻花的繁殖方法,經(jīng)試驗用嫁接和扦插繁殖為好。嫁接可在34月或78月進行,用山櫻、毛櫻、櫻花、櫻桃等都可以作為砧木,嫁接親和力和成活率均良好。扦插可在68月用嫩枝進行,最好用全光噴霧,成活率在85%以上。應用:適宜與灌木配置,也可種植在小型園林綠地中。(上接第25頁15王

26、益民,唐文華.幾丁質(zhì)酶基因和-1,3-葡聚糖酶基因的克隆及雙價基因在枯草芽孢桿菌B-908中的表達J.植物病理學報,1998,28(3:288288.16Jones RW ,Prusky D.Expression of an antifungal peptide in Saccharo-myces :A new approach for biological control of the postharvest disease caused by Colletotrichum coccodes J.Phytopathology ,2002,92(1:3337.17Calventz V ,Ben

27、uzzi D ,Tosetti MI.Antagonistic action of siderophoresfrom R hodotor ul a gl ut i ni s upon the postharvest pathogen Peni ci l l i i i um expans um J.Inter national Biodeterioration and Biodegradation ,1999,43(4:167172.18范青,田世平,徐勇.絲孢酵母對蘋果采后灰霉病和青霉病抑制效果的影響J.中國農(nóng)業(yè)科學,2001,34(2:163168.19田世平,范青,徐勇,等.絲孢酵母Tr

28、 i chos por on sp.與鈣和殺菌劑配合對蘋果采后病害的抑制效果(英J.植物學報,2001,43(5:516523.!西南園藝魯平,姚中華,徐冬云:幾種適宜華中地區(qū)綠化用的彩葉新品種歡迎訂閱2006年特種經(jīng)濟動植物是由農(nóng)業(yè)部主管、中國農(nóng)科院特產(chǎn)研究所主辦。月刊,每月10日出版。歡迎訂閱、歡迎刊登廣告、歡迎投稿。報道內(nèi)容:特種經(jīng)濟動物毛皮動物、經(jīng)濟(野生動物、經(jīng)濟昆蟲、珍(野禽、觀賞動物等。特種經(jīng)濟植物經(jīng)濟植物、野生(名特果樹,藥源、觀賞、油料、纖維、香料、飼料、蜜源、野生蔬菜、名特蔬菜等。信息薈萃國內(nèi)毛皮市場及世界毛皮拍賣會行情,全國十大中藥材市場特種經(jīng)濟動、植物類中藥材市場行情,供求信息等。全國各地郵局(所均可訂閱,郵發(fā)代號12-183,每期(冊3.6元,全年43.2元?？呻S時從郵局匯款至編輯部訂閱。地址:吉林省吉林市左家鎮(zhèn)鹿鳴大街15號郵編:132109單位:中國農(nóng)業(yè)科學院特產(chǎn)研究所特種經(jīng)濟動植物編輯部聯(lián)系人:劉鵬舉(發(fā)行劉云章王守本(廣告電話(傳真:(04326513069發(fā)行部電話:(04326513067E-mail :tzjjdzw歡迎訂閱2006年特產(chǎn)研究是由農(nóng)業(yè)部主管、中國農(nóng)科院特產(chǎn)研究所和中國農(nóng)學會