谷子紋枯病生防菌株篩選與田間應用技術優化

中圖分類號：S435；S476 文獻標志碼：BDOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.10.020

文章編號：1674-7909（2025）10-96-4

0 引言

谷子（Setaria italica）作為我國傳統的耐旱性糧食作物，擁有悠久的栽培歷史。谷子富含蛋白質、維生素和礦物質等多種營養成分，具有良好的保健作用，符合現代人對健康飲食的追求。然而，谷子在生長過程中面臨著多種病害的威脅，其中紋枯病是一種嚴重影響谷子產量和品質的病害［1］。紋枯病主要侵染谷子的葉鞘和莖稈，發病初期，葉鞘上出現水漬狀病斑；隨著病情的發展，病斑逐漸擴大并相互融合，形成云紋狀的大斑，嚴重時可導致莖稈腐爛、倒伏，影響谷子的光合作用和養分運輸，進而造成大幅減產［2］。目前，針對谷子紋枯病的防治主要依賴化學農藥。化學農藥在短期內能夠有效控制病害的發生和蔓延，減少產量損失。然而，長期大量使用化學農藥也會帶來一系列問題，而利用生防菌株可以避免使用化學農藥帶來的危害。生防菌株是指能夠抑制病原菌生長、繁殖或減輕病害發生的有益微生物，它們可以通過產生抗生素、拮抗物質，與病原菌競爭營養和空間等多種方式來抑制病原菌的生長和侵染［3］。與化學農藥相比，生防菌株具有對環境友好、不易產生抗藥性、能夠長期維持生態平衡等優點［4］。基于此，研究旨在篩選出對谷子紋枯病具有高效防治效果的生防菌株，并優化其田間應用技術，為保障谷子的安全生產和品質提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗谷子品種為豫谷35。發酵培養基為PD 培養液（馬鈴薯 200g 、葡萄糖 200g 和水 1000mL ）。

1.2 試驗設計

1.2.1 谷子紋枯病拮抗菌株的篩選

2022 年以市林州、湯陰、滑縣三地采集的28 份谷子紋枯病根際土壤為材料，通過梯度稀釋法結合含鏈霉素（ 50μg/mL ）的PDA 培養基分離獲得436 株微生物。采用平板對峙法進行初篩：將待測菌株與活化的稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani AG-1IA）菌塊（直徑 5mm ）間距 2cm 接種， 28^°C 培養 72h 后，通過游標卡尺測定抗菌株的抑菌帶寬度，取排名前5 的菌株進行終篩試驗。終篩試驗過程如下：培養候選菌株發酵液（PD 培養液， 28^°C180r/min 培養 48h ） $$ 離心取上清液 $$ 濾膜（ （0.22μm ）滅菌 $$ 與PDA 混合（終體積分數 10% ） $$ 接種病原菌 $$ 計算抑制率。利用抑菌直徑較大和抑制率較高的生防菌株進行田間應用技術優化。

1.2.2 應用技術優化試驗

試驗地位于市農業科學院柏莊試驗基地，共設計6 組試驗處理，每組3 個重復，共18 個小區，每個小區 10m² ，間隔帶 1m ，具體試驗見表1。

表1 應用設計優化試驗

1.3 測試指標

于 2022 年 8 月 18 日（病害發生初期）和 9 月 13日（病害盛發期）進行病情調查，分2 次進行。每個試驗小區采用三點隨機取樣法，即在小區內隨機選取3 個樣點，每個樣點連續調查50 株谷子，每小區共計調查150 株。調查時應重點觀察植株從莖基部至頂部葉鞘的發病情況，記錄各株的病害等級。

病害嚴重度劃分為0～9 級。0 級：全株無病斑；1 級：全株僅在莖基部有 _1～2 個葉鞘發病；3 級：株高1/4以下葉鞘發病（病斑面積占該區域比例 ≤25% ）；5級：株高1/2 以下葉鞘發病（病斑面積占該區域比例26%～50% ）；7級：頂部第二葉鞘以下發病（病斑面積占該區域比例 51%～75% ）；9 級：全株葉鞘發病或枯死（病斑面積占該區域比例 gt;75% ）。

病情指數 （DI） 反映各小區的病害嚴重程度，病情指數計算公式見式（1）。

病情指數 （各級病株數 × 該級代表值） × 調查總株數 19×100% （1）

式中：9為最高病情等級（9級）的代表值。

相對防治效果 （CE） 計算公式見式（2）。

相對防治效果 （%）= （對照區病情指數-處理區病情指數）/對照區病情指數 ×100% （2）

在收獲期測定產量相關指標。

1.4 數據分析

所有數據均在 Microsoft Excel 2016 中處理，并使用 IBM SPSS 18.0 軟件進行分析。采用 Duncan多重極差檢驗進行單因素方差分析（ （Plt;0.05） ）。

2 結果與分析

2.1 谷子紋枯病拮抗菌株的篩選

2.1.1 初篩

由表2 可知，菌株TB13 的抑菌帶直徑最大，TB13 的抑菌效果較TB9 提升了 16.7% ，較 TB11 提升了 31.0% ，較 TB151 和 TB112 分別提升了 146.2% 和 105.5% ，但TB13 與TB9 的差異未達統計學顯著水平。此外，TB151 和TB112 的抑菌效果顯著低于其他菌株，抑菌帶直徑分別為 9.1mm 和 10.9mm 。

表2 谷子紋枯病生防菌株的抑菌作用的差異

注：不同小寫字母代表不同處理間差異顯著，下同。

2.1.2 終篩

由表3 可知，TB13 對谷子紋枯病菌的抑制率最高，用TB13進行后續試驗。

表3 拮抗菌株發酵液對谷子紋枯病菌的抑制率（終篩）

2.2 TB13應用結果

2.2.1 病情指數

不同處理組谷子紋枯病病情指數 （DI） 如表4所示。采用TB13 菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） ）的處理組在病害發生初期（8 月18 日）和盛發期（9 月13日）均表現出良好的防治效果。病害發生初期， T₃ 的 DI 值顯著低于CK，與CK 相比降低了 50.2%（Plt; 0.05），較 T₁?T₂?T₄?T₅ 降低了 32.1%.16.9%.24.4% 和 23.2% 。病害盛發期， T₃ 的 DI 值仍保持最低，顯著低于CK，與CK 相比降低了 53.6% ，與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相 比 分 別 降 低 了 23.9%，13.4%，20.6% 和19.3% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的 DI 值在2次調查中均顯著低于 T₁ （低濃度葉面噴霧）、 T₄ （灌根處理）和 T₅ （種子包衣）（ （Plt;0.05） ，表明葉面噴霧的防治效果與菌液濃度呈正相關，而灌根處理和種子包衣的防治效果低于葉面噴霧。

表4 不同處理組谷子紋枯病病情指數

2.2.2 相對防治效果

不同處理組對谷子紋枯病的相對防治效果如表5 所示。TB13 菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） ）對谷子紋枯病的相對防治效果 （CE） 在病害發生初期（8月18 日）和盛發期（9 月13 日）均顯著高于其他處理組。病害發生初期， T₃ 的 CE 值最大，與 T₁，T₂ 、T₄ 和 T₅ 相比，分別提升了 54.5%，10.8%，47.2% 和43.4% （ （Plt;0.05） ）。 病 害 盛 發 期 ， T₃ 的 CE 值 為53.6% ，與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，分別提升了 37.4% 、15.5% 、 29.2% 和 26.7% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的 CE 值在2 次調查中均顯著高于 T_l （低濃度葉面噴霧）、 T₄ （灌根處理）和 T₅ （種子包衣）。病害發生初期， T₂ 的 CE 值較 T₁，T₄，T₅ 分別提升了39.4%.32.8% 和 29.4% ；盛發期仍保持顯著優勢，T₂ 的 CE 值較 分別提升了 18.9%，11.8% 和 9.7% 。

表5 不同處理組對谷子紋枯病的相對防治效果

2.2.3 產量指標

由表6可知， T₃ 的千粒質量顯著高于CK，比CK提高了 32.0% .0%（Plt;0.05） ； T₃ 與 T₁，T₂，T₄ 和 T_s 相比，千粒質量分別提高了 17.9%.10.0%.13.8% 和 13.8% 。T₃ 的穗粒數顯著高于CK，比CK 提高了 38.0% ；與T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，穗粒數分別提高了 21.1% 、11.3%，17.0% 和 19.0% 。 T₃ 的每 667m² 產量顯著高于CK，比CK 提高了 28.0% ； T₃ 與 T₁，T₂，T₄ 和 T₅ 相比，每 667m² 產量分別提高了 10.3%，4.8%，6.8% 和8.4% 。此外， T₂ （中等濃度葉面噴霧）的千粒質量、穗粒數和每 667m² 產量均顯著優于 T₁，T₄ 和 T₅（Plt; 0.05），其每 667m² 產量較 T₁ 和 T₅ 分別提升了 5.3% 和 3.4% 。

表6 不同處理組谷子產量指標

3 討論

研究表明，TB13 菌株作為生防菌株，可通過高濃度葉面噴霧 （T₃） ）對谷子進行處理，相對防治效果較好，且顯著降低了谷子的病情指數，同時提高了谷子產量指標。于谷子分蘗期和拔節期的關鍵施藥時期采用葉面噴霧的施藥方式，可直接抑制病原菌侵染并增強植株抗病性，從而實現雙重抗病機制［5］。機制解析表明，TB13的抑菌活性可能與其分泌的抗菌代謝產物（如脂肽類、幾丁質酶或揮發性有機化合物）密切相關。通過前期的抑菌試驗，TB13 的抑菌帶直徑（ 22.4mm ）和抑制率（ 65.3% ）顯著高于其他菌株，推測其代謝產物可直接破壞病原菌細胞壁結構或干擾菌絲生長［5］。此外，葉面噴霧后菌液在植株表面形成生物膜，可能通過競爭營養位點抑制病原菌孢子萌發，而分蘗期和拔節期施藥恰逢紋枯病菌侵染高峰期，此時菌株定殖可提前建立抗病屏障［6］。進一步分析發現，TB13可能通過誘導植物系統抗性（ISR）增強谷子自身防御能力。例如，菌株代謝產物中的脂肽類物質可激活植物茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信號通路，促進防御相關基因（如PR 蛋白、過氧化物酶）表達，從而提升葉鞘組織對病原菌的耐受性，這解釋了 T₃ 處理組在病害盛發期仍能保持較低病情指數的原因［4］。同時，TB13的促生作用可能通過促進根系發育和養分吸收，間接提高植株抗逆性，最終反映為千粒質量和穗粒數的顯著提升［2］。灌根處理（ （T₄） 和種子包衣 （T₅） 效果較差，可能與菌株在土壤中的存活率低或未能有效接觸莖基部病原菌靶標有關［5］。然而，不同地區環境條件或谷子品種對菌株效果的潛在影響仍需要進一步驗證。未來研究可結合分子手段解析TB13 的抑菌機理，并探索與其他農業措施的協同效應，以推動其規模化應用。

4 結論

綜上所述，從谷子紋枯病病株根際土壤樣品中篩選出的TB13 菌株抑菌效果最佳。田間應用試驗表明，TB13菌株高濃度葉面噴霧 （T₃） 在病害發生初期和盛發期相對防治效果較好，且能顯著降低病情指數，有效提高谷子千粒質量、穗粒數和每 667m² 產量。葉面噴霧防治效果與菌液濃度呈正相關，灌根處理和種子包衣效果較差，未來可結合分子手段解析其抑菌機理，探索其與其他農業措施的協同效應。

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Abstract： This study focuses on the prevention and control of foxtail millet sheath blight， aiming to screen efficient biocontrol strains and optimize field application techniques. Isolation and screen? ing of rhizosphere soil samples from foxtail millet sheath blight infected plants in different townships of Anyang City showed that strain TB13 had the largest inhibition zone diameter， which was 16.7% ， 31.0% ， 146.2% ， and 105.5% higher than TB9， TB11， TB151， and TB112， respectively. Final screen? ing demonstrated an inhibition rate of 65.3% against foxtail millet sheath blight fungus. For field ap? plication， six treatment groups were established. Among them， the high-concentration foliar spray of TB13 （T₃） proved most effective. The disease index at the initial stage of disease was 50.2% lower than that of the control， and the disease index at the peak stage was 53.6% lower than that of the con? trol; The control effect at the initial stage was 50.2% ， increasing to 53.6% at the peak stage; The yield per mu increased by 28.0% compared to the control. The control effect of leaf spray was posi? tively correlated with the concentration of bacterial solution， while the effect of root drenching and seed coating was weak. Subsequently， molecular methods can be used to analyze the antibacterial mechanism and explore synergistic effects with other agricultural measures for promote large-scale application.

Key words： foxtail millet; sheath blight; biocontrol bacterial strains; screening; field application