大白菜根腫病生物防治研究進展

龍同 張亞妮 楊妮娜

摘要：就大白菜根腫?。╬lasmodiophoa brassicae Woron）病原分類地位、危害現狀、生物防治及其抑菌機理進行了綜述。國內外研究機構對大白菜根腫病生物農藥真菌、放線菌、芽孢桿菌等方面均有研究，已見報道多株鏈霉菌對根腫病有較好的防病效果，有待進一步研究開發。蕓薹根腫菌以休眠孢子萌發作為其侵入十字花科蔬菜寄主病害循環的第一步，進入寄主組織后則以游動孢子為主要為害形態，存在無性短循環階段，病害循環復雜。抑制休眠孢子萌發可以作為防治根腫病的主要手段之一;以休眠孢子為切入點開展根腫病研究已成為研究熱點。

關鍵詞：大白菜根腫?。╬lasmodiophoa brassicae Woron）;生物農藥;鏈霉菌;休眠孢子;研究進展

中圖分類號：S436.341? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）05-0005-04

Abstract： The taxonomic status， damage status， biological control and anti-bacteria mechanism of Chinese cabbage clubroot disease were reviewed. Some strains from fungi， actinomycetes and Bacillus as biological pesticide against Chinese cabbage clubroot disease were studied by the researchers in the world. It had been reported that many Streptomyces had preventive control effects on clubroot disease， which needed further research and development. The first step of the disease cycle in the cruciferous vegetable host was the germination of dormant spores of Brassica brassicae. When it entered the host tissues， the zoospores would be the main damage form， and there was also a short asexual cycle stage， so the disease cycle was complex. Inhibiting dormant spore germination could be one of the main method to control club-root disease. Taking dormant spores as a targeting point to control Chinese cabbage clubroot disease had become a hot spot of interests from experts in various countries.

Key words： Chinese cabbage clubroot disease; biological pesticides; streptomyces; dormant spores; research progress

十字花科根腫病是一種世界性土傳病害，其致病菌目前尚無法人工培養，其分類地位尚存在爭議（有學者將其歸于鞭毛菌，也有學者將其歸于粘菌），目前國際上普遍將其歸于原生動物，其休眠孢子在土壤中能存活10年以上[1-3]。近年，根腫病在湖北、云南、四川、貴州、浙江、福建等省高山十字花科蔬菜種植區發生嚴重，已成為制約中國高山大白菜、甘藍、蘿卜反季節生產的主要因素之一，其中尤以大白菜受害最重，嚴重地塊甚至絕收，每公頃損失45 000元以上[4-7]。

防治根腫病的有效方法主要包括撒石灰調節土壤pH、輪作、種植抗病品種等，但由于存在土壤板結、經濟效益差、不耐儲運等缺點，上述措施均未大面積推廣。目前尚沒有特效藥能夠防治大白菜根腫病，對于重癥地塊，常規殺菌劑如多菌靈、福美雙、代森錳鋅等防效不明顯，市場上表現最好的是日本石原株式會社的50%氟啶胺SC與10%氰霜唑SC組合，防效能達到85%，但由于抑制種子萌發及使用成本高昂（每公頃近6 000元）等原因，也尚未得到大面積推廣應用[8-10]。

1? 大白菜根腫病生物農藥研究現狀

國內外關于大白菜根腫病生物農藥真菌、放線菌、芽孢桿菌等方面均有較多的研究報道，并且取得了研究進展。

日本研究者將大白菜播種在從麥田、油菜田、白菜地及草地采回的土壤中，60 d后，從大白菜根中分離得到大量內生真菌，通過盆栽試驗篩選獲得2株內生真菌Heteroconium chaetospira H4007、M4006，病指分別為23、15，顯著高于其他屬種處理及空白對照，通過種子處理顯示有促生作用[11，12]。Arie等[1]利用Phoma glomerata JCM 9972有效控制根腫病的發生。Cheah等[13]通過溫室和田間試驗得到可抑制根腫病菌的3個木霉菌株（TC32、TC45和TC63）和1個鏈霉菌菌株（S99）。韓國研究人員從大白菜根部分離獲得81株內生放線菌，通過大白菜根腫病盆栽試驗，獲得3株具有開發潛力的內生放線菌，其中2株Microbispora rosea subsp. rosea防效分別為58%和33%，1株Streptomyces olivochromogenes防效達42%[14]。四川農業大學研究人員從四川根際土中分離出1株灰紅鏈霉菌Streptomyces griseoruber，其對大白菜根腫病盆栽試驗防效達到73.69%[15，16]。何月秋等[17]從大白菜根際土壤中分離到1株枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）XF-1，其對根腫病的室內防效達85%，田間防效達68.6%～84.8%。長江大學將枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis與固氮類芽孢桿菌Paenibacillus azotofixans用于根腫病綜合防治，防效達到85%[18]。湖北省生物農藥工程研究中心（現國家生物農藥工程技術研究中心）通過大量盆栽及田間試驗篩選出1株放線菌WS24926，其防效達到95%[19]。

其中，日本學者Arie等[1]對生防菌P.glomerata

JCM 9972防病機理進行了較為深入的研究。從感病植株存在根部生長素水平偏高50～100倍的現象出發，采用大白菜盆栽法，以活性跟蹤為導向，樹脂吸附、柱層析、分離純化大白菜根腫病生防菌球狀莖點霉（P.glomerata）活性化合物，通過測定其對感病植株生長素吲哚-3-乙酸indole-3-acetic acid（IAA）分泌水平的影響，揭示了球狀莖點霉（P.glomerata）防治十字花科根腫病的抑菌機理：球狀莖點霉通過次生代謝產物頂環氧菌素（epoxydon）抑制感病大白菜生長素IAA分泌水平從而防治十字花科根腫病。

另外，伴隨蕓薹根腫菌高純度休眠孢子獲取技術[12，20]以及休眠孢子染色技術[20-25]的不斷發展完善，蕓薹根腫菌防治技術及生物農藥篩選研究技術水平得到了較大提高，特別是Hoechest33342-PI熒光復染技術，被染休眠孢子相對分散不聚團且清晰易辨利于計數。Niwa等[22]采用多種染色休眠孢子的手段，準確評價土壤pH對休眠孢子萌發的影響。Lee等[14]從81株內生放線菌中篩選獲得3株對蕓薹根腫病具有生防潛力的優良菌株。云南農業大學Li等[26]研究證明枯草芽孢桿菌產生環脂肽類物質（Fengycin-Type Cyclopeptides）致使根腫病休眠孢子內含物外溢。

2? 根腫病鏈霉菌農藥產品開發及其抑菌機理研究進展

目前，國際上已有關于防治根腫病的鏈霉菌研究報道，Lee等[14]報道1株Streptomyces olivochromogenes和王靖[15]報道1株灰紅鏈霉菌（S. griseoruber）。通過大量盆栽試驗和多次田間試驗，湖北省生物農藥工程研究中心根腫病生防課題組已篩選獲得1株自主防治大白菜根腫病鏈霉菌WS24926，其防效達到95%[19];在與化學農藥防效比較田間試驗中，其防效顯著高于當前市場上表現最好的跨國公司產品“氟啶胺與氰霜唑”組合，具有開發成具有自主知識產權源頭創新農藥的潛力[7]。

根腫病鏈霉菌農藥的研究開發對解決制約中國高山大白菜反季節生產的瓶頸問題，對保護生態環境、保障食品安全、實現農民增收、促進高山蔬菜穩定可持續性發展具有十分重要的意義。盡管全球已有7個鏈霉菌獲得農藥登記，美國人2012年從酸性瘡痂鏈霉菌中開發出一種全新高效農藥并且已獲得美國環保署（EPA）登記，截至目前，全球尚無根腫病鏈霉菌農藥取得登記，根腫病生物農藥鏈霉菌農藥值得進一步深入研究開發和利用。

全球已登記在冊的鏈霉菌農藥共有7種，登記國家和地區分別為韓國、歐盟、烏克蘭、加拿大、美國，具體為Streptomyces colombiensis（韓國）、Streptomyces

kasugaensis（韓國）、Streptomyces griseoviridis K61（歐盟、加拿大、美國）、Streptomyces albus（烏克蘭）、Streptomyces avermitilis（烏克蘭）、Streptomyces lydicus

WYEC 108（加拿大、美國）、Streptomyces acidiscabies Strain RL-110（加拿大、美國），防治對象主要為真菌病害包括葉部病害與土傳性病害（其中S. avermitilis 用于防治甲蟲與葉螨，Streptomyces acidiscabies Strain RL-110用作除草劑），國內學者對其中部分種做過一定研究，主要涉及篩選、鑒定、室內毒力測定、田間應用等方面，但中國目前還沒有相關登記產品（表1）。

蕓薹根腫菌以休眠孢子萌發作為其侵入十字花科蔬菜寄主病害循環的第一步，進入寄主組織后則以游動孢子為主要為害形態，存在無性短循環階段，病害循環復雜。因此，抑制休眠孢子萌發可以作為防治根腫病的主要手段之一。以休眠孢子為切入點開展根腫病研究已成為各國專家研究熱點[22，23，25，26，38，39]。

盡管蕓薹根腫菌入侵十字花科蔬菜生活史中存在無性短循環階段，但在農田中，蕓薹根腫菌的生活史第一步就是通過休眠孢子萌發，因此控制該病害的休眠孢子成為防病最關鍵的一步。開展以地衣紅染色休眠孢子法以及Hoechest33342-PI熒光雙染檢測技術結合小型化大白菜盆栽，以活性追蹤為指導，篩選鏈霉菌天然產物對根腫病休眠孢子萌發的抑制活性化合物并予以開發利用，探索鏈霉菌防治大白菜根腫病的抑菌機理，為十字花科根腫病鏈霉菌農藥（活菌制劑或農抗）的進一步研究開發提供理論基礎。在當前中國農藥嚴重缺乏原創性農藥新品種的背景下具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] ARIE T，KOBAYASHI Y，OKADA G，et al.Control of soilborne clubroot disease of cruciferous plants by epoxydon from Phoma glomerata[J].Plant pathology，1998，47：743-748.

[2] KAGEYAMA K，ASANO T. Life cycle of Plasmodiophora brassicae[J].Journal plant growth regulation，2009，28：203-211.

[3] NEUHAUSER S，KIRCHMAIR M，GLEASON F H. The ecological potentials of Phytomyxea（plasmodiophorids） in aquatic food webs[J].Hydrobiologia，2011，659（1）：23-35.

[4] 李寶聚.湖北長陽火燒坪十字花科根腫病——蔬菜“一鄉一品”帶來的問題[J].中國蔬菜，2008（7）：55.

[5] 邱正明，肖長惜.生態型高山蔬菜可持續生產技術[M].北京：中國農業科學技術出版社，2008.

[6] 龍? 同，曹春霞，萬中義，等.7種藥劑對大白菜根腫病田間防效的比較[J].湖北農業科學，2010，49（7）：1616-1618.

[7] 龍? 同，曹春霞，張光陽，等.NBF-926的生物測定及對大白菜根腫病的防效試驗[J].湖北農業科學，2016，55（23）：6134-6136.

[8] 趙毓潮，向祖煥，張植敏.氰霜唑與氟啶胺配套防治十字花科根腫病試驗效果[J].湖北植保，2008（4）：51-52.

[9] 楊佩文，尚? 慧，董麗英，等.大白菜根腫病發病因素分析與防治技術[J].西南農業學報，2009，22（3）：663-666.

[10] 陶偉林，樊國昌，周? 娜，等.高山甘藍根腫病田間防效試驗初報[J].南方農業，2011，5（7）：12-14.

[11] NARISAWA K，TOKUMASU S，HASHIBA T. Suppression of clubroot formation in Chinese cabbage by the root endophytic fungus，Heteroconium chaetospira[J].Plant pathology，1998，47：206-210.

[12] NARISAWA K，OHKI K T，HASHIBA T. Suppression of clubroot and Verticillium yellows in Chinese cabbage in the field by the root endophytic fungus，Heteroconium chaetospira[J].Plant pathology，2000，49：141-146.

[13] CHEAH L H，VEERAKONE S，KENT G. Biological control of clubroot on cauliflower with Trichoderma and Streptomyces spp.[J].New Zealand plant protection，2000，53：18-21.

[14] LEE S O，CHOI G J，CHOI Y H，et al. Isolation and characterization of endophytic actinomycetes from Chinese cabbage roots as antagonists to Plasmodiophora brassicae[J].Journal of microbiology and biotechnology，2008，18（11）：1741-1746.

[15] 王? 靖.十字花科作物根腫病生防放線菌研究[D].成都：四川農業大學，2011.

[16] WANG J，HUANG Y，LIN S，et al. A strain of Streptomyces griseoruber isolated from rhizospheric soil of Chinese cabbage as antagonist to Plasmodiophora brassicae[J].Annals of microbiology，2012，62（1）：247–253.

[17] 何月秋，熊國如，范成明.防治十字花科根腫病的生物制劑及其應用[P].中國專利：200810058919.0.2008-09-12.

[18] 周? 燚，楊廷憲，趙毓潮，等.大白菜根腫病綜合防治新技術研究[J].中國蔬菜，2012（2）：83-86.

[19] 龍? 同，曹春霞，萬中義，等.大白菜根腫病放線菌及真菌生物農藥篩選[A].生物農藥新產品創制技術研討會論文匯編[C].南昌：中國植物保護學會生物防治專業委員會，2011.

[20] 肖崇剛，郭向華.甘藍根腫病菌的生物學特性研究[J].菌物系統，2002， 21（4）：597-603.

[21] NAIKI T，DIXON G R，IKEGAMI H.Quantitative estimation of spore germination of Plasmodiophora brassicae[J].Trans Br mycol Soc，1987，89（4）：569-572.

[22] NIWA R，NOMURA Y，OSAKI M，et al. Suppression of clubroot disease under neutral pH caused by inhibition of spore germination of Plasmodiophora brassicae in the rhizosphere[J].Plant pathology，2008，57：445-452.

[23] FENG J，XIAO Q，HWANG S F，et al. Infection of canola by secondary zoospores of Plasmodiophora brassicae produced on a nonhost[J].Eur J Plant Pathol，2012，132：309-315.

[24] 李金萍.十字花科蔬菜根腫病菌檢測技術及畜禽糞便傳播病原菌研究[D].北京：中國農業科學院，2013.

[25] LUO H C，CHEN G K，LIU C P，et al. An improved culture solution technique for Plasmodiophora brassicae infection and the dynamic infection in the root hair[J].Australasian plant pathol，2014（43）：53-60.

[26] LI X Y，MAO Z C，WANG Y H，et al. Diversity and active mechanism of fengycin-type cyclopeptides from Bacillus subtilis XF-1 Against Plasmodiophora brassicae[J].J Microbiol Biotechnol，2013，23（3）：313-321.

[27] KIM J J，LEE S G，LEE S，et al. South Korea[A].KABALUK J T，SVIRCEV A M，Goettel M S，et al. The use and regulation of micaobial pesticides in representative jurisdictions worldwide[C].Canada：IOBC Global，2010.

[28] CHAE W B，KIM Y B，CHOI S W，et al.Enhancing the sporulation of Streptomyces kasugaensis by culture optimization[J].Korean J Chem Eng，2009，26（2），438-443.

[29] MINUTO A，SPADARO D，GARIBALDI A，et al. Control of soilborne pathogens of tomato using a commercial formulation of Streptomyces griseoviridis and solarization[J].Crop protection，2006，25：468-475.

[30] GWYNN R L，DALE J. European Union with Special Reference to the United Kingdom[A].KABALUK J T，SVIRCEV A M，GOETTEL M S，et al. The use and regulation of micaobial pesticides in representative jurisdictions worldwide[C].Canada：IOBC Global，2010.

[31] BRAVERMAN M. United States[A]. KABALUK J T，SVIRCEV A M，GOETTEL M S，et al.The use and regulation of micaobial pesticides in representative jurisdictions worldwide[C].Imdia：IOBC Global，2010.

[32] 宋尚直.關于白色鏈霉菌的篩選與鑒定[J].微生物學通報， 1979（1）：3-6.

[33] ANISHCHENKO I，LAPA S，CEPOI L，et al. Ukraine，Russia，and Moldova[A].KABALUK J T，SVIRCEV A M，Goettel M S，et al. The use and regulation of micaobial pesticides in representative jurisdictions worldwide[C].Canada：IOBC Global，2010.

[34] 武予清，劉孝純.愛比菌素對朱砂葉螨的室內毒力及生物學影響[J].華北農學報，1997，12（1）：108-111.

[35] 石? 儂.生物除草劑在美登記[J].世界農藥，2012（16）：34.

[36] KING R R，CALHOUN L A.The thaxtomin phytotoxins：Sources，synthesis，biosynthesis，biotransformation and biological activity[J].Phytochemistry，2009（70）：833-841.

[37] LERAT S，FOREST M，LAUZIER A，et al. Potato suberin induces differentiation and secondary metabolism in the genus Streptomyces[J].Microbes Environ，2012，27（1）：36-42.

[38] 黃 云，馬淑青，李曉琴，等.油菜根腫病菌的形態和休眠孢子生物學特性[J].中國農業科學，2007，40（7）：1388-1394.

[39] 劉? 勇，楊文強，黃小琴，等.影響小白菜根腫病菌休眠孢子萌發的主要因子研究[A].中國菌物學會2009學術年會論文摘要集[C].中國菌物學會，2009.