全 文 ：第45卷第11期
2006年11月
农药
Agrochemicals
Vol. 45, No. 11
Nov. 2006
细菌除草剂色杆菌属S-4马唐致病菌除草活性评估
史延茂1，黄亚丽1，董 超1，张丽萍1，冀营光2
(1.河北省生物研究所，石家庄 050081；2.河北工业大学 化工学院，天津 300130)
摘要：采用谷氨酰胺合成酶抑制剂模型从马唐根际土壤中分离出一株马唐致病菌S-4，经鉴定为色杆菌属，
对马唐抑制效果较好。测定其最优化培养条件为：在牛肉膏蛋白胨液体培养基上，250mL三角瓶装液量
30mL，初始pH 7.0~8.0，活化24h菌种接种量为5%，210r/min，28℃发酵24h。安全性测定表明该菌对
玉米和黄豆具有明显的促生长作用，对小麦有轻微的抑制作用，对黄瓜有明显的抑制作用，可见S-4是一株
具有开发为生物除草剂的潜力菌株。
关键词：细菌除草剂；色杆菌属；马唐；除草活性
中图分类号：S482.4 文献标识码：A 文章编号：1006-0413(2006)11-0782-03
Activity and safety estimation of Chromobacerium pathogens S-4
SHI Yan-mao1, HUANG Ya-li1, DONG Chao1, ZHANG Li-ping1, JI Ying-guang2
(1.Bio-academe of Hebei Province, Shijiazhuang 050081, China; 2.Hebei University of Technology, TianJin 300130, China)
Abstract: Chromobacerium pathogens S-4 with herbicidal activity was screened from rhizosphere of Digitaria
sanguinalis using the glutamine synthetase inhibitor. The condition of S-4 in liquid fermentation was studied. The
results showed that optimum liquid medium was PB. The optimum ferment condition were: initnal pH 7.0-8.0, seeds
quantity 5%, rotation speed 210r/min , filling capacity 30mL in 250mL flasks, temperature 28℃ and cultural time
24hours. The influence of Chromobacerium on growth of the selected weeds were evaluated. It significantly enhanced
growth of corn and soybean, while had slight inhibitory action on wheat and cucumber.
Key words: bacterial herbicide; Chromobacerium; Digitaria sanguinalis; activity
马唐(Digitaria sanguinalis)是世界上18种恶性杂草之
一，分布范围广，繁殖能力强，生长速度快，生长期
长，与作物争水分争阳光，导致多种农作物严重减产，
并且对化学除草剂具有群体抗性[1]。目前，国外主要是
美国及阿根廷等国学者在马唐的生物防控方法研究方面取
得一定进展[2]；然而国内在这方面的研究报道很少。为研
制有效的马唐生防制剂，作者从马唐根际土壤中分离到一
株致病细菌，对菌株最优化产毒素条件进行测定，并进
行安全性评估，为该菌的进一步研究提供实验依据。
1 材料和方法
1.1 材料
1.1.1 菌株
本实验室分离保藏。
1.1.2 培养基
基础培养基(g/L)：氯化钠0.5，磷酸二氢钾0.5，磷
酸氢二钾1.5，硫酸镁0.5。PB培养基(g/L)：牛肉膏5.0，
蛋白胨10.0，氯化钠5.0。
1.1.3 模式杂草种子
马唐(Digitaria sanguinalis)(仲夏采集，发芽率在
90%以上)。
1.1.4 模式作物种子
小麦，玉米，黄豆，黄瓜均购自种子市场，发芽
率在99%以上。
1.2 方法
1.2.1 菌种鉴定
通过对细菌生长的个体及菌落形态特征和生理生化特
征，根据伯杰氏细菌鉴定手册[3]及常见细菌系统鉴定手
册[4]对细菌进行鉴定。
1.2.2 最佳培养条件的确定
对实验菌株培养基的选择、生长曲线、初始pH、
培养温度、通气量、培养时间和接种量等参数进行研
究，测定不同培养条件对S-4除草毒素分泌的影响。
1.2.3 除草活性评估
a 毒素的制备
菌株经PB斜面培养基活化后，在最佳培养条件下培
养，培养液经3000r/min离心20min；上清液于(70±1)℃
水浴灭菌15min。
b 活体喷雾抑制试验
取耕层10~20cm的农场土，按农场土与蛭石体积比
为1∶1的比例配制试验用土。小塑料杯底部钻孔，内
装土至8成，每杯植入20粒成熟度一致的马唐种子，覆
收稿日期：2006-05-09，修返日期：2006-07-27
基金项目：河北省科技攻关项目(042401116D)
作者简介：史延茂(1962-)，男，河北石家庄人，研究员，主要从事发酵工程技术研究。电话：0311-83019946，E-mail：yanmaosh@163.com。
应用技术-
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土4mm，喷壶喷雾湿润后温室模拟自然光照下培养；待
苗长至1叶期时，用1.2.3a制备的毒素进行喷雾处理，
以pH 8.5的清水处理为对照。喷雾剂量为50mL，每浓
度3杯，重复3次。喷药后移入恒温培养箱，黑暗条
件28℃，湿度60%保湿培养2d；第3d移入温室，并
在14d后剪取植株地上部分称量鲜重，测定抑制率。
c 安全性评估
挑选颗粒饱满、无损伤的作物种子用0.1%升汞消毒
1min，无菌水冲洗3次，置于已灭菌的平皿中，皿中
铺有双层滤纸，每皿20株，用制备毒素14mL浸种，3
次重复，设清水为对照，室温培养7d后，观察测定植
株茎长度、根长度、发芽率，并计算抑制率[ 5 ]。
2 结果与分析
2.1 菌种鉴定
对S-4菌株单进行菌落、生理生化特征及显微镜观
察，该菌形态为圆端杆菌，有时稍弯曲，单个出现，偶
尔有些成对或成短链；既以单根的极生鞭毛运动，也常
以1~4根亚极生或侧生鞭毛运动；未观察到有休止阶段；
革兰氏染色阴性；低凸面圆形的紫色菌落，在营养液液
面和容器壁交界处有一个紫色环；有机化能菌，接触酶
阳性，对过氧化氢高度敏感，吲哚阴性，V-P阴性，磷
酸酶阳性；在适宜培养基上产生紫色色素，不容易扩
散，紫色色素有抗菌活性；不需要特殊的有机生长因
子；严格好氧或兼性厌氧；最适pH 7~8；可以利用柠檬
酸盐和氨气为惟一的碳源和氨源。经对照伯杰氏细菌鉴定
手册及常见细菌系统鉴定手册得出，该菌属于色杆菌属。
2.2 最佳培养条件
2.2.1 培养基及其初始pH值的确定
2.2.2 培养温度及通气量的确定
图1 培养基对毒素产生的影响
图1结果表明，PB培养液培养菌株S-4比基础培养
液产毒素能力强。pH试验表明液体培养基的初始pH值
对菌体毒素的产生影响明显，在中性及弱碱性条件下，
根长及萌发抑制率分别达到70.5%和40%，较其它初始
pH值差异显著(p<0.05)。可见，培养基的初始pH值是
影响S-4产生毒素的主要因子之一。
图2 培养温度对毒素产生的影响
图3 通气量对毒素产生的影响
图2结果表明，28℃培养，所产毒素对根长及芽长
抑制率分别达到68%和54%，与其它温度相比差异显著
(p<0.05)。由图3可以看出，250mL三角瓶装液量为30mL
时，S-4所产生的毒素对根、茎的抑制作用都是最强的，
分别为55%、25%，差异显著(p<0.05)。
2.2.3 培养时间及接种量的确定
图4 培养时间对毒素产生的影响
图5 接种量对毒素产生的影响
培养时间对菌株产毒素影响试验结果见图4，抑制
效果在培养时间为24h时达到顶峰，对根和芽的抑制率
分别为70%和35%，差异显著(p<0.05)。由图5可以看
出，5%接种量条件下S-4所制备毒素的毒力对根的抑制
率在61%，差异显著(p<0.05)。因此，采用5%接种量
24h培养为最优选择。
史延茂，等：细菌除草剂色杆菌属S-4马唐致病菌除草活性评估
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2.2.4 生长曲线图
图6 S-4株生长曲线的测定
由于所选菌株分泌色素，因此采用两种方法来测定
其生长曲线，结果发现，两条曲线的各个生长时期，基
本相等，都在10h附近进入生长稳定期。
2.3 除草活性评估
2.3.1 喷雾抑制试验
结果表明，S-4对马唐的鲜重抑制率在60%以上，
经差异性分析呈差异显著(p<0.05)。喷雾后48h无变化，
第3d出现叶片失绿，但重新喷施灭菌水后2d又可恢复
生长，变黄的叶子继续变黄，新生叶不再失绿，不会
影响到马唐的生长。毒素对马唐的作用可能为触杀，且
在使用浓度下效果不太明显。但当加大喷液量时，作用
较明显。这是由于当加大喷液量时，会有较多的毒素渗
透到马唐根部，起作用的是毒素对根部的抑制，限制了
根部对水分的吸收，从而使地上部分鲜重受到抑制。
2.3.2 安全性评估
选北方旱田主要作物，单子叶的小麦和玉米，双子
叶的黄豆和黄瓜进行安全性测定。试验结果表明，S-4所
产毒素对小麦和黄瓜具有抑制作用，对芽抑制率分别
为7.5%和45%，对根抑制率分别为31%和80%，对发芽
率作用不明显；对玉米和黄豆的抑制作用很弱，甚至促
进其生长，对根的抑制率分别为9.4%和-34%，芽长抑
制率分别为-43.75%和-47.5%；其促生长作用均大于30%。
可见所筛菌株对北方旱田夏秋作物无害，具有潜在的除草
活性，但对接茬作物小麦会有轻微的抑制作用。
3 讨论
目前主要采用化学除草剂对杂草进行防治，随着人
们对自身健康的重视和环保意识的提高，低毒、环境相
容性好的化学农药和生物农药的研究越来越受到重视[6]。
目前对微生物除草剂的研究主要集中在真菌领域孢子制剂
的研制[7]，迄今尚未见关于细菌用于生物除草剂产生致
病毒素的正式研究报道[8]。我们从马唐根际土壤中分离
出一株马唐致病菌S-4，从该菌的生长曲线和培养时间对
菌株所产毒素的影响可以看出，该菌株在进入稳定期
前，所产毒素很少，12~18h是毒素的主要产生期，可见
所产毒素为菌株的次生代谢物，并且在一定条件下有量的
积累。由于植物病原菌与寄主的作用机制是复杂的，往
往毒素的作用只是致病过程中的一个方面[9]。有关S-4代
谢物的提取、主要成分及作用机制有待于进一步研究。
从安全性测定结果可以看出，该菌代谢物对玉米和黄豆的
生长都有较明显的促生长作用，具有开发成为作物生长促
进剂的潜力，还需要通过进一步的实验来证实。
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责任编辑：赵平
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