2 種子生物引發(fā)
2.1 生物引發(fā)方法及原理
    種子生物引發(fā)(BIO- priming) 是一種與液體引發(fā)( liquid priming) 、固體基質(zhì)引發(fā)( solid matrix priming,SMP) 、滾筒引發(fā)( drum priming) 并列的種子引發(fā)的方法, 以利用有益微生物及其代謝產(chǎn)物來(lái)抑制病原菌和防治病害。近年來(lái)發(fā)展十分迅速, 其中生防細(xì)菌在植物病害防治中起到非常重要的作用。細(xì)菌作為生物防治因子(Biocontrol Agent/BCA) 具有多方面的優(yōu)勢(shì): ( 1)種類和數(shù)量眾多, 在植物根際和地上部大量存在; ( 2)對(duì)病原菌的作用方式廣, 可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、拮抗和寄生、誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性等方式對(duì)病原菌產(chǎn)生影響; ( 3) 繁殖速度快; ( 4) 許多細(xì)菌存在于植物根際和地上部, 對(duì)植物的生態(tài)比較適宜; ( 5) 大多可以人工培養(yǎng), 便于控制, 在實(shí)踐中易于操作; ( 6) 部分細(xì)菌不僅能防治病害, 而且可以增加作物產(chǎn)量。用生防細(xì)菌來(lái)處理作物種子, 使生防細(xì)菌能夠在播種前就更多的定殖于種子上, 對(duì)種子具有預(yù)防保護(hù)和控制病害的潛在作用, 因此一直受到關(guān)注。
2.2 用于引發(fā)處理的生防菌的種類
    生防菌的種類繁多, 生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的有真菌、細(xì)菌、放線菌、病毒等。真菌主要有木霉菌、毛殼菌、酵母菌、淡紫擬青霉菌、厚壁孢子輪枝菌及菌根真菌等;細(xì)菌主要有芽孢桿菌、假單胞桿菌、放射性土壤農(nóng)桿菌和巴氏桿菌等, 放線菌主要有鏈霉菌及其變種; 病毒的弱毒株系; 病原菌的無(wú)致病力突變菌株。其中促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根圍細(xì)菌(PGPR)可以提高種子的發(fā)芽率, 利于出苗。PGPR 分布于多個(gè)屬內(nèi), 主要有節(jié)桿菌屬、固氮菌屬、芽孢桿菌屬、歐氏菌屬、假單胞菌屬和沙雷氏菌屬等, 研究較多的是芽孢桿菌和假單胞桿菌, 這些菌株都可以進(jìn)行種子的生物引發(fā)。
2.3 用于引發(fā)處理的生防菌的作用機(jī)理
    尋找運(yùn)用于土壤或植物組織中有效生防菌最好的地方是在目標(biāo)病原菌存在并且引起病害的地方。有兩種方法可以有效的利用生防菌: 首先, 要提高生防菌在抑菌土中的效用; 另外, 某些作物對(duì)生防菌的繁殖數(shù)量有影響, 也要提高生防菌在這種作物上的效用。其次, 要更好地發(fā)揮生防菌在土壤中或植株上的存活能力�？勺鳛樯�防菌的微生物是可以在植株根部生長(zhǎng), 從而根圍提供了第一道防線以抵抗病原菌的侵入。接受生防菌并發(fā)揮其作用的一個(gè)重要因素是能在新的環(huán)境中存活并且可以成功定殖在植物根部周圍, 此段時(shí)間可以抑制病原菌的存活。生防菌可以產(chǎn)生抗菌素和其他次生物代謝物, 對(duì)病原物的抑制作用主要表現(xiàn)為營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、生態(tài)位的占領(lǐng)、抗菌素、寄生、誘導(dǎo)植物抗病性幾個(gè)方面。大量存在于植物根圍和葉圍的熒光假單胞桿菌是防效較好的生防菌之一, 假單胞桿菌的促生長(zhǎng)作用機(jī)理, 一是產(chǎn)生活性物質(zhì)或改善礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)直接促進(jìn)植物生長(zhǎng); 二是產(chǎn)生代謝物質(zhì)或競(jìng)爭(zhēng)作用, 抑制或阻礙根區(qū)病原微生物的發(fā)展, 間接促進(jìn)植物的生長(zhǎng), 包括有效的根部定殖、抗生作用、根際營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)(特別是對(duì)Fe的競(jìng)爭(zhēng)) 、誘導(dǎo)植物抗性和分泌降解微生物的酶等。通過(guò)種子包衣處理后可以在根圍微生物種群數(shù)量上占支配地位, 對(duì)有的植物不僅可以防治植物病害還起到促進(jìn)植物生長(zhǎng), 具有雙重功效, 是極具生防潛力和應(yīng)用價(jià)值的生防細(xì)菌�？莶菅挎邨U菌對(duì)植物病原菌的抑制作用主要是依賴于其生活過(guò)程中產(chǎn)生于體外的某種抗高溫的代謝產(chǎn)物, 稱之為抗菌物質(zhì)( 有報(bào)道說(shuō)枯草芽孢桿菌至少可以產(chǎn)生66 種抗菌物質(zhì)) 。它可使病原孢子和菌絲畸形, 細(xì)胞崩解, 內(nèi)含物外泄, 從而使病菌喪失對(duì)植物的侵染能力。
3 存在的問(wèn)題與展望
黃瓜品種繁多, 育種地域和生態(tài)條件各異, 種子健康狀況需要適時(shí)監(jiān)控(Quality Assurance) 。黃瓜栽種地域廣泛, 土壤營(yíng)養(yǎng)、病蟲害發(fā)生危害等差異大, 造成種子寄藏真菌、細(xì)菌等有害生物的情況各異。因此, 無(wú)論從種子生產(chǎn)過(guò)程、黃瓜生產(chǎn)過(guò)程, 還是從植物保護(hù)方面來(lái)衡量, 重視黃瓜種子健康狀況, 對(duì)黃瓜種子實(shí)施綜合治理是必要的, 也是植物保護(hù)方針中“預(yù)防為主”的充分體現(xiàn)。
3.1 黃瓜種子的生物引發(fā)處理需要加大系統(tǒng)研究力度應(yīng)該進(jìn)一步重視生物因子的篩選工作, 尋找在黃瓜種子上最容易定殖、離體條件下抑制病原生物生長(zhǎng)作用最顯著、田間活體植物上控制病害效果最顯著、促進(jìn)作物生長(zhǎng)作用最明顯等綜合效能最優(yōu)的種子生物引發(fā)因子。同樣, 應(yīng)該高度關(guān)注引發(fā)處理制劑、制劑使用技術(shù)、效果、殘留及制劑使用操作規(guī)程等配套研究。我國(guó)的生物防治資源十分豐富, 已經(jīng)在黃瓜生產(chǎn)中應(yīng)用或在其它蔬菜種子上應(yīng)用的生物菌株是潛在的生防因子, 開展相關(guān)的比較研究和應(yīng)用效果對(duì)比十分有意義。
3.2 種子生物引發(fā)與病害防治的安全性評(píng)價(jià)從目前的研究來(lái)看, 選擇性利用對(duì)病原真菌有拮抗作用的植物促生菌( PGPR) 菌株可作為減少土傳真菌病害、防治作物病害和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的有效手段。雖然利用生防細(xì)菌處理種子來(lái)防治種傳或土傳病害是經(jīng)濟(jì)有效的, 但是不能長(zhǎng)久保持其有效性。對(duì)于我們篩選和使用的微生物拮抗菌, 首先要對(duì)其生態(tài)行為有全面的了解, 還要研究其生理和遺傳, 以及在正常情況或惡劣環(huán)境下對(duì)宿主植物或其它植物是否具有致病性, 這是釋放到田間的生物防治藥劑必須要考慮到的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。生防菌對(duì)種子進(jìn)行生物引發(fā)處理后在對(duì)種子的出苗影響和防治植物病害上從理論上講應(yīng)是正面的影響, 但細(xì)菌的繁殖速度極快, 若定殖在植物根部或存活于土壤中幾個(gè)月或者更久, 在繁殖過(guò)程中可能會(huì)受到環(huán)境等外界因素的影響而發(fā)生基因突變等變化而不利于病害防治。雖然利用化學(xué)防治能產(chǎn)生對(duì)環(huán)境或人類不利的影響, 但這種不利的影響在短期內(nèi)就被大家所認(rèn)知, 而生防細(xì)菌的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生的不利影響是在短時(shí)間內(nèi)所覺察不到的。即便生防菌有很好的防效, 在我們還沒有研究出其生理遺傳性狀, 對(duì)其究竟是否對(duì)土壤或周圍的環(huán)境或人體產(chǎn)生影響還沒有得到答案之前, 還是應(yīng)該慎重應(yīng)用生防細(xì)菌。只有通過(guò)對(duì)生防細(xì)菌全面系統(tǒng)的研究, 并借助于其它學(xué)科的研究方法和手段進(jìn)一步完善其基礎(chǔ)理論,才能推動(dòng)生防細(xì)菌研究的不斷深入, 深入了解種子生物引發(fā)的機(jī)制和原理, 更好地利用生防菌服務(wù)于種子生物引發(fā)處理。
3.3 黃瓜種子生物引發(fā)處理具有廣闊的應(yīng)用前景種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本生產(chǎn)資料。健康優(yōu)質(zhì)的種子和通過(guò)產(chǎn)前處理使播種品質(zhì)得以提高的種子是倍受種植者歡迎的, 也是種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。包括黃瓜在內(nèi)的我國(guó)蔬菜種子產(chǎn)業(yè)在種子標(biāo)準(zhǔn)化、商品化和社會(huì)化進(jìn)程中已經(jīng)經(jīng)歷了穩(wěn)步發(fā)展的階段, 生產(chǎn)中種子的需求以及產(chǎn)中病害的預(yù)防控制提出了切實(shí)做好種子健康檢測(cè)、針對(duì)性的實(shí)施種子處理等研究課題。因此, 著力探討黃瓜種子健康狀況并進(jìn)行種子生物引發(fā)處理研究與實(shí)踐具有積極的意義, 也具有廣闊的應(yīng)用前景。

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