生防菌BS04防治辣椒疫病機制

李建文　高易宏　吳輝　江翱　孫文秀

摘要：從生防菌的根際定殖、防效和誘導防御酶活性3個方面探討了生防菌BS04防治辣椒疫病的機制。結果表明，生防菌BS04能夠在辣椒根際定殖，且定殖密度比較穩定，穩定維持在105 CFU/g以上；盆栽試驗測定防治效果表明，生防菌BS04的培養液對辣椒幼苗期疫病有較明顯的防治效果，防效達85.81%；防御酶活性測定結果顯示，接種辣椒疫霉菌后，辣椒葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和多酚氧化酶（PPO）的活性均顯著提高并出現峰值，但生防菌BS04培養液和辣椒疫霉菌共同處理后，各種防御酶的活性有所降低，并表現出相對平緩的狀態。

關鍵詞：生防菌；辣椒疫病；防病機制；生物防治；防御酶

中圖分類號： S436.418.1+9 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0151-03

辣椒疫病由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）引起，是辣椒生長過程中發生比較嚴重的土傳病害[1-3]。多年來，國內外學者使用化學藥劑[4]、選育抗病品種[5]、生物防治[6]等措施不斷加強對辣椒疫病的防治。但由于辣椒疫霉菌變異能力強，致病力分化明顯，容易產生抗藥性，采用化學藥劑和選育抗病品種防治辣椒疫病存在極大的弊端。利用有益微生物防治辣椒疫病成為首選的有效措施，越來越多的生防菌也受到了人們的關注。目前，已從土壤及植物等不同來源分離篩選到若干株對辣椒疫霉菌具有拮抗作用的生防菌[7-14]，但對其防病機制的研究還不夠深入。筆者從辣椒根際土壤中分離篩選到對辣椒疫霉菌具有較強的抑制作用，且對其他幾種病原菌具有拮抗作用的生防菌BS04（待發表）。為進一步明確生防菌BS04對辣椒疫病的防治效果，本試驗對該菌株在辣椒根際的定殖、對辣椒疫病的防效及對辣椒葉片防御酶系的活性影響進行了研究，為更深入探討其防病機制提供資料和奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試菌株和培養基

供試菌株BS04為筆者所在實驗室從辣椒根際土壤中分離獲得的對辣椒疫霉菌等多種植物病原菌具有較強拮抗作用的生防細菌。經形態、生理生化特性和16S rDNA序列分析，鑒定為枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）。辣椒疫霉菌為筆者所在實驗室保存。

牛肉膏蛋白胨培養基（NA）用于培養菌株BS04，馬鈴薯葡萄糖培養基（PDA）用于培養辣椒疫霉菌，胡蘿卜培養基（CA）用于辣椒疫霉菌產孢。

1.2 抗卡那霉素突變株的篩選

將BS04菌株接種到NA培養基平板上，待長出菌落后用紫外線照射30 s，再將其轉接到卡那霉素濃度為0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/mL的NA平板上，直到篩選出抗2.0 μg/mL卡那霉素并對病原菌的拮抗作用保持不變的BS04突變株。

1.3 BS04菌株在辣椒根際的定殖

將卡那霉素抗性BS04突變株接種至卡那霉素2.0 μg/mL的NA液體培養基中，28 ℃，200 r/min振蕩培養24 h，配制成濃度為2×108 CFU/mL的菌懸液。將生長至6葉期的辣椒幼苗在上述菌懸液中浸根1 h后移栽至盆缽中，溫室中管理，每隔7 d取樣檢測BS04菌株在辣椒根際的定殖情況。測定方法如下：輕輕拔出辣椒幼苗，清水沖洗根部，并用吸水紙吸去根表水，剪下根系，稱質量，研磨，無菌水稀釋，涂在含有卡那霉素的NA培養基平板上，28 ℃培養48 h后計算菌落的數量。

1.4 BS04菌株對辣椒疫病的防效

選取6葉期的健康辣椒幼苗60株，每盆（直徑10 cm）1株，平均分為2組。一組將濃度為2×108 CFU/mL的BS04菌懸液20 mL澆灌到栽有辣椒幼苗的盆缽中，7 d后采用灌根法接種辣椒疫霉菌游動孢子懸浮液（5×103個/mL）10 mL；另一組以無菌水處理為對照，7 d后用辣椒疫霉菌游動孢子懸浮液（5×103個/mL）10 mL灌根。10 d后調查病情指數，參照 Hartman 的方法進行辣椒疫病病情分級，并計算防治效果。

1.5 BS04菌株處理后辣椒葉片SOD、POD、PPO和PAL酶活性測定

選取室內盆栽的6葉期健康辣椒苗，設如下4個處理：①噴霧接種BS04菌株培養液（含菌量約為108 CFU/mL）；②噴霧BS04菌株培養液（濃度同①）和辣椒疫霉菌游動孢子懸浮液（103個/mL）；③噴霧接種辣椒疫霉菌游動孢子懸浮液（103個/mL）；④清水。每個處理重復3次。分別于處理后1、2、3、4、5、6、7 d取樣，制得過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和多酚氧化酶（PPO）的粗酶液，-20 ℃保存備用。SOD活性測定采用NBT光還原法[15]；POD活性測定采用愈創木酚法[15]；PPO活性測定采用鄰苯二酚法[15]；PAL活性測定采用分光光度法[16]。

2 結果與分析

2.1 BS04菌株在辣椒根際的定殖

采用菌液浸根的方法對生防菌BS04在辣椒根際的定殖情況進行分析，結果（表1）表明，BS04菌株能夠在辣椒根際定殖，且定殖密度比較穩定，處理后7 d時定殖密度是5.89×105 CFU/g，處理后35 d時定殖密度是5.12×105 CFU/g，均穩定維持在105 CFU/g以上。

2.2 BS04菌株對辣椒疫病的防治效果

盆栽試驗結果（表2）表明，生防菌BS04的培養液對辣椒幼苗期疫病有較明顯的防治效果。辣椒幼苗在接種病原菌后7 d開始發病，根莖部出現變黑癥狀，10 d后調查病情指數及防效，發現無菌水處理的辣椒幼苗全部發病，甚至死亡；而生防菌BS04處理后的辣椒幼苗仍有大量存活，表現輕微發病，防效達到85.81%。

2.3 BS04菌株處理后辣椒葉片SOD、POD、PAL和PPO酶活性的變化endprint

采用不同方式處理辣椒幼苗后，其葉片各防御酶活性的測定結果見圖1。由圖1可見，用BS04培養液和清水處理后，辣椒葉片各防御酶活性的變化相對比較平穩；而單獨接種病原菌和接BS04培養液后再接種病原菌的2個處理，除SOD酶活性變化較平緩外，其他3種防御酶活性出現較大變化。此外，SOD、POD和PAL 3種酶活性變化的趨勢基本相同，而PPO酶活性的變化則與其不同。與采用BS04培養液和清水處理相比較，單獨接種病原菌和BS04+病原菌的處理表現出較高的防御酶活性。研究發現，單獨接種病原菌后辣椒葉片的防御酶活性比BS04+病原菌處理后的活性要高一些，這可能與只接種病原菌能夠誘導酶活性的提高，而生防菌BS04可以抑制病原菌的生長導致酶活性降低有一定的關系。同時發現，SOD、POD和PAL 3種防御酶在接種病原菌和BS04+病原菌處理后3 d時酶活性達到峰值，而PPO酶活性則與之不同，在處理后 5 d 時達到最高點，然后隨時間推移不斷降低。

3 討論

植物病害生物防治是指利用有益微生物和微生物代謝產物對農作物病害進行有效防治的技術和方法。其防病機制主要包括分泌抗菌物質、競爭生態位和營養物質、誘導系統抗性及促進植株生長增強植株抗逆性4個方面。研究表明，菌株能否在宿主植物體內或根際土壤中定殖，對生防菌的防病效果具有重要影響[17]。更多學者認為誘導植物獲得系統抗性在生防菌的防病過程中起主要作用[18]，并進行了大量研究?？莶菅挎邨U菌作為目前研究較多、應用較為廣泛的生防菌，對其防病機制的研究報道較多，但對土傳病害辣椒疫病的防病機制系統研究較少。

本試驗結果表明，生防菌BS04對辣椒疫霉菌具有較強拮抗作用，能夠明顯抑制菌絲生長，并在辣椒根際穩定定殖，對辣椒疫病也有較高的防治效果。本試驗中采用單獨接種辣椒疫霉菌和BS04+辣椒疫霉菌處理后，均較好地誘導了辣椒

幼苗葉片內SOD、POD、PAL和PPO防御酶的活性，這與前人的研究結果[19-20]基本一致。SOD和POD是細胞內清除活性氧的保護酶，同時POD可催化酚類物質的前體聚合成木質素，增強寄主的抵抗性。PAL是酚類物質、植保素和木質素合成的關鍵酶，病原菌侵染后會激發寄主植物的PAL活性提高。PPO可以將酚類物質氧化形成醌類物質，對外來的病原菌產生抑制作用。試驗結果表明，上述防御酶活性的增強，提示了辣椒抗病性的提高，但也發現生防菌BS04和辣椒疫霉菌混合接種后辣椒葉片防御酶活性比僅接種病原菌要低一些，這可能與BS04菌株和病原菌相互作用有一定的關系，具體原因還有待于進一步研究。

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