邵天蔚，李勇

(中国医学科学院 北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193)

·综述·

利用生防微生物防治人参根部病害的研究进展△

邵天蔚，李勇*

(中国医学科学院 北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193)

人参是我国传统名贵中药材，病害问题是人参生产中的难点。化学防治造成环境污染、农残超标等问题，严重影响人参品质和使用安全。生防微生物作为化学农药的有效替代品，在防治人参病害的同时，还能有效解决化学防治带来的诸多负面问题。本文从真菌、细菌、放线菌和微生物混合制剂等方面阐述了人参根部病害生物防治的研究现状，介绍了生防微生物防治人参根部病害的作用机理，并就微生物农药在开发过程中存在的问题以及发展前景进行综述。

生防微生物；人参；根部病害；生物防治

人参(PanaxginsengC.A.Mey.)是五加科多年生宿根植物，为我国传统名贵中药材。我国人参栽培面积居世界首位，吉林省长白山区作为我国人参的主产区，每年人参总产量超过全国的80%[1]。人参病害主要以根部土传病害为主，也伴有一些地上部的病害。人参根部发病率平均20%左右，重者高达70%以上，严重影响人参的产量和品质[2]。人参栽培周期一般5～6年，较长时间连作和自毒作用使得人参生长发育受到不同程度的抑制[3]，抗病能力下降[4]，直接或间接导致人参根部病害加重。1921年，Hartley报道用10余种常见土壤腐生真菌和细菌来防治人参根腐病。自此，具有抑菌效果的微生物菌株被相继用于植物病害防治[5]。国家出台的《中药材生产质量管理规范(试行)》也明确提倡使用微生物菌剂，尽可能减少化学农药的使用。微生物菌剂对人参及周边环境友好，且不存在化学农药残留问题，在人参根部病害防治过程中具有较大的应用潜力。

1 人参病害生物防治研究现状

1.1 利用生防真菌防治人参根部病害

应用于生物防治的真菌主要是木霉菌属(Trichodermaspp.)真菌，常见的有哈茨木霉T.harzianum、绿色木霉T.viride、钩状木霉T.hamatum、长枝木霉T.longibrachiatum、康宁木霉T.koningii等[5]。据已有研究报道，木霉对人参锈腐菌Cylindrocarpondestructans、立枯丝核菌Rhizoctoniasolani、腐霉菌Pythiumspp.、镰刀菌Fusariumspp.等引发的人参根部病害均有较好的防治效果。丁万隆等[6]研究发现，木霉菌剂可大幅降低西洋参立枯病发病率，防治有效率达97%以上。强薇等[7]证实木霉对人参主要病害有较好的抑菌作用，抑菌谱较宽。木霉菌剂在防治人参根病的同时，还能提高人参种子发芽率和种苗成活率[8]。此外，木霉菌还可诱导植物多种抗氧化酶活性升高，间接提高植物的抗病潜能[9]。

1.2 利用生防细菌防治人参根部病害

生防细菌具有种类多、分布广、繁殖快、易培养等优势，其对病原菌的作用方式多样，且可诱导植物产生抗性。常见生防细菌主要有假单胞菌Pseudomonas和芽孢杆菌Bacillus两大类群[10]。二者广泛存在于植物根际土壤，通过产生抗菌物质抑制病菌生长，防病增产效果明显；另外，芽孢杆菌还具有抗逆性强、耐高温、易贮存、对人畜无毒害、环境友好等优点，是较为理想的生防微生物资源[11]。研究表明，芽孢杆菌对人参菌核菌、人参锈腐菌和人参黑斑菌抑菌效果明显，且防治效果稳定[12-13]。常用于植物土传病害防治的芽孢杆菌主要有枯草芽孢杆菌B.subtilis、蜡状芽孢杆菌B.cereus和巨大芽孢杆菌B.megaterium等。

1.3 利用生防放线菌防治人参根部病害

用放线菌防治中药材土传病害的研究较生防真菌和细菌要早[5]。一些放线菌菌株不仅具有抑菌活性，而且可促进人参生长发育，提高产量，改善品质[14]。杨阳等[15]抑菌实验结果表明，不同链霉菌Streptomycesvirginiae抑菌圈大小近似，而产生的抑菌物质对真菌菌丝有明显破坏作用。同时，人参土传病害发生与土壤放线菌数量变化有关：随种植年限增加，连作土传病害逐年加重，土壤中生防放线菌数量不断减少[4]。

另外研究发现，将不同生防菌复配使用可以降低植物病害的发病率，增强防治效果[16]。生物药剂EM即是由多种微生物混配而成，0.6%EM对西洋参锈腐病的抑菌效果比百菌清、代森锰锌等化学农药更好[17]。张爱华等[18]将木霉菌和放线菌复配施用，对西洋参立枯病和锈腐病的防治效果大幅提高，且菌剂对西洋参生长有促进作用。

2 生防微生物的防病机理

2.1 生防真菌

木霉菌为半知菌亚门丝孢纲丝孢目丛梗孢科木霉属真菌，其通过以下方式达到抑菌效果：1)竞争作用，包括生存空间和营养资源的竞争。木霉菌生长速度快于土传病原真菌，能抢先占领有利生态位，阻断病原菌的营养来源，从而减轻植物受病原菌的侵染和危害[5，19]；2)重寄生作用是病害生物防治过程中非常独特的作用方式，其在植物病害生物防治过程中发挥重要作用。木霉菌通过钩状分枝、吸器或附着胞吸附于病原菌的菌丝上，或穿透病原菌的菌丝并在其内扩展和生长，或穿入寄主菌丝体或者围绕寄主菌丝体周围生长，使病原菌菌丝细胞原生质浓缩，菌丝断裂，最终达到抑制病原菌菌丝生长的目的[20]；3)抗生作用，木霉菌能够产生多种抗生素和几丁质酶、纤维素酶、葡聚糖酶等降解酶，不仅抑制土传病菌生长，还对病菌菌丝结构具有显著的破坏作用[5，9]；4)诱导抗性和激发植物防御机制。一方面，木霉菌通过干扰植物内源激素合成或提供外源激素促进植物生长[21]。另一方面，木霉菌通过与植物建立共生关系，产生诱导植物防御反应的化合物，间接提高植物抗病性[22]。

2.2 生防细菌

生防细菌防御病原物主要通过以下3种方式实现：1)竞争作用，细菌与病原菌抢占营养物质、物理位点、生态位点，导致病原菌无法生存。潘晓曦等[23]研究发现，生防菌B-09与人参灰霉病病原菌对峙培养时的抑菌圈大小不随时间改变，且抑菌圈周围的病原菌菌丝生长异常，并伴有原生质体外泄现象。根据勾长龙等[24]报道，随生防菌HB-3无菌发酵液增多，人参根腐病菌菌落逐渐变小，菌丝变短减少；2)抑菌作用，生防细菌通过产生多种抗生素抑制植物病原菌生长。Haas等[25]证实，产生抗生素是生防菌抵抗病原菌的重要机制。另外，生防细菌产生的抑菌次生代谢产物及几丁质酶、纤维素酶、葡聚糖酶等降解酶对病原菌生长有明显抑制作用。Ben等[26]研究发现，枯草芽孢杆菌V26分泌的几丁质酶可导致马铃薯立枯丝核菌菌丝细胞壁溶解、质体渗漏、菌丝破裂；3)诱导系统抗病性，主要借助病原物或其他因素诱导植物产生抗性[27]。研究发现，次生代谢产物合成基因发生突变的缺失，突变株无防病功能或防病能力明显下降，说明次生代谢产物可以诱导植物系统抗病性提高[28]。

2.3 生防放线菌

放线菌产生的抑菌活性物质可以破坏病原菌细胞壁、细胞膜、蛋白质合成系统及能量代谢途径，从而抑制植物病害微生物生长。有些放线菌还能提高植物的抗病能力，具体如下：1)竞争作用，包括空间竞争和营养竞争。放线菌可与病原菌在同一环境中竞争根际土壤、氧气、营养源，形成对病原菌的生态位点排斥，从而有效阻止靶标病原菌生长和病原菌对宿主植物的侵染[29]；2)抑菌作用，一方面放线菌通过合成几丁质酶和纤维素酶破坏病原真菌细胞壁，导致病原真菌死亡[30]。另一方面，放线菌能产生大量抗生素及酶抑制剂等抑菌活性物质，并对病原菌细胞壁合成、细胞膜通透性、能量代谢、蛋白质及核酸合成等产生影响[31]；3)重寄生作用，是指生防放线菌寄生在病原菌上，分泌几丁质酶、葡聚糖酶和蛋白酶，破坏病原菌菌丝并吸收其营养成分，从而抑制病菌的生长[32]；4)诱导宿主植物产生抗病性，放线菌还可诱导植物根系活力及抗氧化酶活性提高，进而提高人参的抗病性。张鸿雁[4]研究表明，接种放线菌剂Act12，可诱导人参叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性提高，间接增强人参的抗病能力。

3 存在的问题

3.1 缺乏高效、稳定的菌株

近年来，越来越多的科研工作者活跃在对生防菌剂的筛选工作上，筛选出了许多具有抑菌活性的生防菌。但是，多数菌株仍停留在室内研究，真正应用到田间生产的菌种相对较少；另外，很多抑菌效果显著的生防菌株在实际应用过程中表现出抑菌活性降低、定殖困难、菌种衰退等现象，暂时还不具备商品化的客观条件。因此，在研制高效、稳定的活体生防菌剂的同时，还可考虑将生防菌产生的抗生素、抗菌蛋白等抗菌物质制成微生物源农药，使其能更好地服务于农业生产。

3.2 制约因素多，推广难度大

尽管生防菌种类繁多，但就单株生防菌而言，田间防病效果往往并不理想。因此，可以考虑将多种生防菌株混和使用，通过不同生防机制发挥防病作用，有助于防病效果的提高。另外，还需要对参农开展专业技术指导，提高参农对生防菌剂的了解，增强环保意识，培养植物病害绿色防控治理念。

4 生防微生物在人参根部病害防治中的应用前景

人参土传根病一直是中药材生产中的难点问题。人参根部作为入药主体，土传病原菌侵染会对人参产量和品质造成显著影响，给人参生产带来重大损失。在人参根病防治过程中，化学杀菌剂因廉价、广谱、药效显著等特点被大量使用，然而化学杀菌剂长期使用不仅造成环境污染，也导致人参农药残留超标，严重制约人参药材的安全性和商品价值。尽管目前化学农药在防治植物病害中仍占主导地位，但随着人们环保意识的增强以及对药品安全要求的提高，微生物防治技术将具有广阔的发展和应用前景。

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ResearchProgressofRootDiseasesControlUsingAntagonisticMicroorganisms

SHAO Tianwei，LIYong*

(InstituteofMedicinalPlantDevelopment，ChineseAcademyofMedicalScienceandPekingUnionMedicalCollege，Beijing100193，China)

Panaxginsengis a famous Chinese traditional medicine，diseases is an intractable problem in ginseng production.Chemical control caused by environmental pollution，pesticide residues，which seriously affects the quality and the safety of ginseng.As an effective alternative of chemical pesticides，biocontrol microorganisms will not result in negative problems caused by using chemical pesticide in the process of diseases control ofP.ginseng.In the present paper，biocontrol research status of biocontrol fungi，bacteria，actinomycetes and microbial preparation etc on root diseases ofP.ginsengwas discussed.The mechanism of antagonistic microorganisms on ginseng root diseases control was introduced.Finally，the problems and development prospects of microbial pesticide in the development process were discussed.

Antagonistic microorganisms；Panaxginseng；root disease；biocontrol

2016-03-03)

中医药行业科研专项(201407005)；中药材种子种苗和种植(养殖)标准平台(2012ZX09304006)

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李勇，副研究员，研究方向：药用植物病害生物防治；E-Mail：liyong@implad.ac.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.3.029