全 文 ：香蕉根结线虫病的生物防治研究进展
吴发红 ,黄东益＊ ,黄小龙 (海南大学农学院 ,海南儋州 571737)
摘要 介绍了香蕉根结线虫病的概况和目前国内外关于香蕉根结线虫病的生物防治的研究现状 ,并列举了应用真菌和细菌防治香蕉根
结线虫病的实例 ,提出了生物防治一些亟待解决的问题 ,并就此进行了研究展望。
关键词 根结线虫;生物防治;研究进展
中图分类号 S763.06 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)24-11614-03
StudyProcessofBiologicalControlofBananaroot-knotnematodes
WUFa-hongetal (AcademyofAgriculture, HainanUniversity, Danzhou, Hainan571737)
Abstract Surveyofbananaroot-knotnematodesandthecurrentstatusofbiologicalcontrolofnematodeathomeandabroadwerereviewed.Some
examplesoffungiandbacteriatocontrolnematodesweregiven, Someurgentproblemswereputforwardandthefuturedirectionswerediscussed.
Keywords Root-knotnematode;Biologicalcontrol;Studyprocess
作者简介 吴发红(1982-),女 ,安徽池州人 ,硕士研究生 , 研究方向:
分子生物学。 ＊通讯作者 ,教授 , E-mail:hdongyi123@tom.
com。
收稿日期 2009-04-22
香蕉是热带 、亚热带的重要水果 ,我国香蕉产区主要分
布在广东 、广西 、中国台湾 、海南 、云南和贵州。近年来 ,随着
香蕉组培苗的迅速发展和大力推广 ,香蕉种植面积越来越
大 ,田间复种指数增高 ,线虫病害也越来越严重 ,特别是香蕉
根结线虫病 ,发病率高达 60%以上 [ 1] ,对香蕉生产造成严重
威胁 。香蕉根结线虫的入侵也给土壤中的一些植物病原菌
或腐生菌的入侵创造了条件。李夷波等曾对云南河口的香
蕉束顶病进行调查研究 ,发现其与香蕉根结线虫的发生密切
相关 [ 2] 。根结线虫侵染香蕉根部 ,受害大根表现短而肥大 ,
且有开裂 ,小根上有肿瘤;有时 ,未发育成大根时即被破坏 ,
肿大时切开组织可见褐色点状坏死;有时 ,线虫为害后造成
的伤口受病菌侵染 ,使根腐烂 ,有效根少 。地上部主要表现
植株矮化 ,黄叶或丛叶 ,散把 ,叶边缘失绿 ,枯叶多 ,叶呈波浪
状皱曲。严重时果穗不能正常下弯 ,果实瘦小 ,干瘪僵硬 ,有
时症状似束顶病 ,只是叶柄没有 “青筋 ”。
目前 ,蕉农对香蕉根结线虫的防治方法包括轮作防病 、
抗线虫品种培育和杀线虫药剂的使用。其中 ,轮作防病被广
泛使用 ,但对于一些发展中国家 ,由于香蕉的需要量很大 ,有
时必须依靠连作 ,因此该种方法具有较大的局限性 ,同时也
不适用于寄主范围较宽的根结线虫的防治 。常规抗病育种
也面临 2个困境:一是利用单一抗性基因使得不受抗性影响
的线虫大量繁殖而发展成为新的病害 ,或造成线虫小种变
异;二是抗源材料匮乏使常规育种满足不了生产上的需要 ,
而利用现代生物技术进行抗线虫育种的工作也尚处于探索
阶段 [ 3] 。R.G.Davide曾报道 ,菲律宾有 9个抗南方根结线
虫的香蕉品种 ,但目前国内却没有发现能抗根结线虫的香蕉
品种 [ 4] 。化学杀虫剂是目前使用的主要杀线虫剂 ,虽然效果
立竿见影 ,但长期使用会破坏生态平衡 ,造成次要病害猖獗 ,
药剂残留易造成水源土壤污染 ,引起人畜中毒 ,抗性丧失等 。
而生物防治则比较符合现代农业可持续发展战略 ,故引起人
们的广泛关注 。为此 ,笔者对香蕉根结线虫病的生物防治研
展状况进行了综述。
1 香蕉根结线虫病的研究概况
据 1984年统计 ,寄生植物根部的线虫共有 54种 ,其中
比较常见的约在 15种左右 。据报道 ,国内外为害香蕉的根
结线虫种类有南方根结线虫(Meloidogyneincognita)、爪哇根
结线虫(M.javanica)和花生根结线虫(M.arenaria)3种。对
香蕉根部进行线虫的分离和鉴定 ,发现优势种群为南方根结
线虫 ,其次为爪哇根结线虫 [ 5] 。
根结线虫生物防治的早期研究工作主要在法国 、美国 、
英国以及前苏联。自 1874年 Lohde发现醋线虫钩丝孢
(Harposporiumanguilulae)寄生醋线虫 (Anguilulasp.)和
1888年 Zopf报道少孢节丛孢(Arthrobotrysoligospora)捕食小
麦瘿线虫以来 ,世界上许多国家和地区对利用线虫天敌微生
物进行植物寄生线虫的生物防治开展了大量的研究工作 ,希
望将天敌微生物引入土壤 ,从而达到控制植物病原线虫的
目的。
我国对香蕉根结线虫病的研究相对较晚 ,相关的研究报
道也较少。张绍升等 、吴顺章等分别描述过在福建为害香蕉
的根结线虫的种类和危害状况 ,认为侵染香蕉的根结线虫群
体属于混合种群 ,有南方根结线虫 、爪哇根结线虫和花生根
结线虫 [ 6-7] 。殷友琴等报道 ,广东为害香蕉的根结线虫的种
类为爪哇根结线虫和南方根结线虫 1、2号小种 [ 8] 。俞盛甫
等 、李迅东等分别报道了云南香蕉上发生的根结线虫以南方
根结线虫和爪哇根结线虫为优势种群 [ 9-10] 。国外关于香蕉
根结线虫的报道则很多 ,如菲律宾 、越南 、委内瑞拉 、美国等 ,
其中以南方根结线虫和爪哇根结线虫的分布和危害最广。
2 香焦根结线虫的生物学特性
为害香蕉的根结线虫 1年发生多代 ,有明显的世代重叠
现象 [ 11-12] 。其生活史包括卵 、4个幼虫阶段和 1个成虫阶
段。完成生活史周期所需时间与温度有关 ,作物生长季中一
般需要 25 d。 2龄幼虫为根结线虫的侵染龄 ,通常由植物的
根尖侵入 ,通过挤压细胞壁间的空隙在细胞间运动完成对植
物根的侵染。一般认为 ,在开始取食以前根结线虫并未对植
株造成明显的伤害。根结线虫对取食位点的位置选择具有
高度特异性 ,仅选择在根部伸长区的维管组织内。其取食位
点由数个通过细胞体积增大和细胞核重复分裂形成的巨大
细胞组成 ,每个巨大细胞内可包含近 100个细胞核。在根结
责任编辑 姜丽 责任校对 卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(24):11614-11616
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.24.122
线虫 2龄幼虫确立了取食位点后 ,虫体随即膨胀 ,体内的肌
肉组织很快退化而丧失进一步移动的能力 。围绕取食位点
及虫体周围的根细胞加速分裂 ,使根部膨胀 ,最终形成瘤状
的根结 [ 13] 。
3 香蕉根结线虫的生物防治
根结线虫的天敌 ,主要有真菌 、细菌 、病毒 、立克氏体 、放
线菌 、捕食性线虫 、涡虫和原生动物等。其中 ,关于真菌和细
菌的生物防治作用研究甚多。涉及的真菌按其功能划分有:
捕食真菌 、寄生真菌 、机会真菌 、产毒真菌;关于细菌目前研
究最多的则是穿刺巴氏杆菌和根际细菌。而对其他天敌的
研究相对较少 ,目前还不具备应用的条件 [ 14-15] 。这些天敌
对线虫的作用机制各不相同 ,食线虫真菌有捕食 、寄生和拮
抗或毒杀 3种作用机制 ,细菌则包括 2种作用机制即寄生 、
拮抗或毒杀 ,其他的一般只有一种作用机制 。
3.1 食线虫真菌 是指对线虫具有拮抗作用的真菌的统
称 。李天飞等将食线虫真菌分为捕食线虫真菌 、内寄生线虫
真菌 、产毒真菌和机会真菌 [ 16] 。也有人把食线虫真菌分为
捕食真菌 、专性内寄生真菌 、兼性内寄生真菌(机会真菌)、产
毒真菌 、泡囊丛枝菌根真菌及其他内寄生菌 。线虫天敌真菌
与线虫相互关系的过程包括相互吸引 、特异性识别和黏着 、
真菌侵入以及分泌物质消解线虫 ,真菌对线虫的作用机制总
体上分为捕食 、寄生 、拮抗或毒杀 [ 17] 。捕食线虫真菌利用从
营养菌丝长出的广泛菌丝形成不同的捕食结构捕食线虫 。
卵寄生和内寄生真菌通过各种分生孢子进入线虫体内发育
营养菌丝并大量繁殖产生各种孢子 ,消耗掉线虫的所有营养
物质 ,使线虫死亡 ,特别是强烈抑制线虫胞囊和卵的孵化 。
土壤中某些真菌能够分泌毒素或裂解酶类来杀死或抑制线
虫 。目前已发现 90余种杀线虫菌物毒素 ,其中包括担子菌 、
子囊菌 、半知菌中部分菌物产生杀死线虫的毒素 ,其成分主
要有醌类 、生物碱类 、萜类 、肽类 、吡喃类 、呋喃类 、脂肪 。
Kwork等证实糙皮侧耳菌株产生的毒素为反癸烯二酸 [ 18] 。
淡紫拟青霉也能分泌具杀线虫活性的毒素类物质。 Park等
在淡紫拟青霉发酵液中检测到白灰制菌素的产生 ,并证明其
具有杀线虫活性 [ 19] 。
目前国内外报道根结线虫食线虫真菌约 30属 ,至少 79
种 。根据世界上已报道的根结线虫生防实例 ,使用较多的生
防真菌主要是淡紫拟青霉 [ Paecilomyceslilacinus(Thom)Sam-
son]和厚垣孢普可尼亚菌等世界广泛分布的种类。 Jatala等
在温室中用寄生性真菌淡拟紫青霉防治香蕉上南方根结线
虫 ,能较好地降低根结指数 、卵 、雌虫和土壤中线虫数量 ,且
能促进植株的生长 [ 20] 。淡紫拟青霉除寄生根结线虫外 ,还
能寄生球胞囊线虫 、穿刺线虫和珍珠线虫等植物寄生线
虫 [ 21] ,不仅能够寄生线虫的卵 、幼虫及成虫 ,而且在代谢过
程中能够产生具有杀线虫的活性物质 ,抑制线虫卵的孵化 ,
并强烈抑杀 2龄幼虫 [ 22-23] 。Jaizme-Vega等将 2株菌根真菌
(Glomusmoseae)接种到香蕉苗中 ,发现它们能抑制香蕉根
结线虫的繁殖和根结的出现 [ 24] 。
我国关于根结线虫食线虫真菌的调查始于 20世纪 80
年代初。杨秀娟等对福建省根结线虫卵囊寄生真菌进行了
调查 ,初步鉴定出 46个种 ,根结线虫卵在各菌的孢子液中校
正死亡率在 20%以下的有 29种 ,在 20% ～ 40%的有 9种 ,在
40%～ 60%的有 5种 ,在 60%以上的有 3种;有生防活性的
有益菌株率为 36.9%,总体生防指数为 20.3%;具有生防活
性的 17种有益真菌分别属于木霉属(Trichodermaspp.)、淡
紫拟青霉 、黑曲霉(Aspergilusniger)、柱孢属(Cylindrocarpon
spp.)、胶帚属(Gliocladiumroseum)及镰刀菌属(Fusarium)的
尖孢镰刀菌(F.oxysporum)、茄镰刀菌(F.solani)和 2个未鉴
定种 [ 25] 。 2001年汪来发等报道了我国华东地区根结线虫寄
生真菌 22个种及曲霉属 、青霉属和不产孢真菌的一些待定
种 [ 26] 。黄贵修等也从臂形草中分离出了 1株对香蕉根结线
虫有毒杀作用的内生真菌 ,其菌丝可以对香蕉根结线虫有寄
生作用;室内盆栽试验也证明 ,接种了此菌株的宿主 ,根结明
显减少很多 [ 27] 。笔者也从香蕉的根 、叶中分离出 6株对香蕉
根结线虫有较高抗性的内生真菌菌株 ,其对线虫的致死率达
到了 80%以上;显微镜下检测发现 ,部分菌株有菌环结构 ,是
其用来捕食线虫的捕食器。
3.2 线虫天敌细菌 目前报道的主要是巴氏杆菌属(Pas-
teuria)的 3个种(Pasteuriapenetrans、P.thornei和 P.sp.)以
及根际细菌 2类。其中 ,穿刺巴氏杆菌 [ Pasteuriapenetrans
(Thorne)Sayre＆Star]是研究最多的线虫天敌细菌。该菌专
性寄生于根结线虫的 2龄幼虫 ,以球形的孢子黏附于线虫体
表 ,受侵染的 2龄幼虫侵入根系后 ,随线虫的发育 ,细菌不断
在体内增殖 ,到线虫发育到成虫时 ,其体内充满细菌而导致
雌成虫彻底被摧毁 ,释放出大量的细菌于土壤中。
余玉冰等对香蕉根结线虫致病细菌筛选和田间生防进
行了研究 ,认为 N1、N2、N3和 N5菌株对 2龄幼虫的抑制效
果较好;田间试验表明 , N1、N2混合菌液对香蕉根结线虫的
防治效果与 24.5%北农爱福丁乳油杀线效果相当。用根杆
细菌 [如蜡状芽孢杆菌(Baciluscereus)、枯草芽杆菌(B.sub-
tilis)、球形芽孢杆菌 (B.sphaericus)、放射形土壤杆菌
(Agrobacteriumradiobacter)、荧光假单胞杆菌(Pseudomonas
fluorescens)、绿针假单胞杆菌(P.chlororaphis)和洋葱伯克霍
尔德氏菌(Birkholderiacepacia等)] 、放线菌类防治香蕉上的
南方根结线虫 1号小种 ,使其繁殖系数(Rf)降低到 9～ 38,而
对照为 80[ 28] 。
4 影响香蕉根结线虫生防的因素研究
Kery曾提出了生防制剂应具备下列特性:迅速在土壤
中定殖;有持久性;强致病性;防效显著;容易生产和应用;易
贮存;成本低;与农业和农业措施相适应;无公害 [ 29] 。随着
科学技术的发展 、现代生物防治的深入研究和领域的扩展 ,
生态防治的 “无生态破坏 、无副作用 、无环境污染 ”面临新的
冲击 ,活体微生物的应用可能对其他自然界微生物群及人 、
畜体内的微生物群产生生态干扰 [ 30] 。因此 ,在生物制剂释
放前要进行毒性测定 ,以确保人的安全和对环境最小的
影响 [ 30] 。
4.1 致病多样性研究 一些线虫的拮抗物存在着多样性问
题。生物防治的第一步是选择有毒力的线虫天敌 ,然后则是
加强对生物化学或基因性质等因子与毒力关系的研究 ,以便
进一步了解天敌生物毒力分化的机制 [31] 。当然还应加强其
他特性的研究 ,如寄主专化性 、根际定殖能力 、腐生竞争能力
1161537卷 24期 吴发红等 香蕉根结线虫病的生物防治研究进展
以及在无寄主和极限环境下生存能力的研究。
4.2 抑制线虫土壤的特性研究 抑制线虫土壤是指由于土
壤中各因子抑制线虫增长 ,使线虫种群处在低密度。线虫分
布的变化不仅受物理因子或栽培历史的影响 ,有些地方线虫
的抑制是由于生物因子造成的。研究应集中在对线虫拮抗
的微生物或增强自然控制的效力上 ,使其扩展到其他地区。
4.3 生态学研究 植物线虫生物防治中最难克服的障碍:
一是植物根围竞争激烈的微生物区系中植物线虫自由生活
阶段很短 ,与食线虫真菌接触的机会不多;二是大量的酶解
物或有机质影响真菌或改变土壤环境 ,从而导致植物寄生线
虫的生防效果不稳定。因此 ,只有充分了解线虫天敌的生态
学 ,才能取得生物防治的决定性进展。
5 展望
生物防治是香蕉根结线虫的一项重要防治措施 ,且已经
取得可喜的研究成果 ,但作为一门新兴学科 ,仍存在许多亟
待解决的问题 。如生物农药的开发及其推广力度需加强 ,食
线虫真菌生长缓慢 ,或难以人工培养 ,生产工艺复杂。大量
研究表明 ,在室内进行的生防效果较好 ,但到田间效果就不
稳定 ,因此深入开展线虫及其天敌的生态学研究 ,明确其在
土壤中的发生 、分布规律及影响因子是提高田间线虫生物防
治效果的关键 。另外 ,检验生物杀虫剂对香蕉根结线虫的抑
制率时 ,不应集中追求高毒力 ,应以增产为目的 ,与耕作制度
和水肥管理等相结合。有研究证明 , 2种菌株的混合菌液对
香蕉根结线虫有更好的抑制作用。分子生物学技术具有广
阔的应用前景 ,尤其是在线虫生防资源调查 、高效生防菌株
的选育 、基因改良 、菌剂研制 、抗病育种以及线虫与植物的相
互作用等研究领域中的应用。
参考文献
[ 1] 张绍升,吴燕珠,翁自明.香蕉根结线虫病及其病原鉴定 [ J].植物保
护, 1991, 17(2):28.
[ 2] 李夷波,王寿华,李春敏,等.云南河口香蕉黄化束顶病的分布、危害及
病原鉴定 [ J].植物病理学报 , 1995, 25(2):143-147.
[ 3] 韩生成,刘清利,孟颂东,等.植物寄生线虫分子生物学和抗线虫基因
工程策略的研究进展[ J] .农业生物技术学报 , 1999, 7(4):396-399.[ 4] DAVIDERG.Studiesonthepopulationdynamicsofnematodesinrelation
toyieldlossofbananaandevaluationofbananavarietiesfornematodere-
sistance(Abstract)[J].NRCP-ReseachBuletin, 1985, 40(1):1-26.
[ 5] 赵鸿 ,彭德良 ,朱建兰.根结线虫的研究现状 [ J].植物保护, 2003(6):6
-9.
[ 6] 张绍升,翁自明.福建省根结线虫的种类鉴定 [ J].福建农学院学报 ,
1991, 2(2):158-164.
[ 7] 吴顺章,林水根 ,许玉琴.闽南根结线虫病的诊断与治理 [ J].福建果
树, 1990(4):41, 27.
[ 8] 殷友琴,杨宝君,王秋丽.30种作物根结线虫病的病原鉴定 [ J] .华南农
业大学学报 , 1994, 15(1):22-26.
[ 9] 俞盛甫 ,杨宝君 ,王秋丽.云南植物根结线虫种类调查与鉴定 [ J].云南
农业大学学报, 1990, 5(4):212-217.[ 10] 李迅东,翟留香,孙茂林.云南省香蕉线虫分布和种群密度调查 [ J].
西南农业学报 , 1999, 12(1):92-95.
[ 11] 李树庆,刘志明,韦刚.香蕉根结线虫生物学特性及防治研究[ J].西
南农业学报, 2003, 16(2):66-69.
[ 12] 刘志明,秦碧霞,陈永慧,等.中国香蕉根结线虫病研究进展 [ J].植物
保护 , 2005, 31(1):19-20.
[ 13] 陈炳坤,林维雄,郭建辉,等.漳州市香蕉线虫田间种群分布与消长规
律调查初报[ J].福建农业科技, 1994(2):16-17.
[ 14] WEBSTERJM.Nematodesandbiologicalcontrol[ C] // WEBSTERJM.
Economicnematology.LondonandNewYork:AcademicPressInc, 1972:
469-496.
[ 15] SAYRERM.Bioticinfluencesinsoilenvironment[C] // ZUCKERMAN
BM, MAIWF, ROHDERA.Plantparasiticnematodes.NewYork:Aca-
demicPress, 1971:235-256.
[ 16] 李天飞,雷丽萍.捕食烟草根结线虫的真菌鉴定及捕食率的研究[ J].
中国烟草学报 , 1994, 2(2):16-19.
[ 17] 徐镔蕊,秦泽荣,缪作清.动物寄生线虫的生物防治研究进展[ J].农
业生物技术学报, 1999, 7(3):287-293.
[ 18] KWOKOCH, PLATTNERR, WEISLEDERD,etal.Anematicidaltoxin
frompleurotusostreatusNRRL3526[ J].JChemEcol, 1992, 18:127-
136.
[ 19] PARKJO, HARGREAVESJR, MCCONVILLEEJ, etal.Productionof
leucinostatinsandnematicidalactivityofAustralianisolatesofPaecilomy-
ceslilacinus(Thom)Samson[J].LetApplMicrobiol, 2004, 38(4):271-
276.
[ 20] JATALAP, KALTENBACHR, BOCANGELM.Biologicalcontrolof
MeloidogyneincognitaacritaandGloboderapalidaonpotatoes[J].Jour-
nalofNematology, 1979, 11:30-31.
[ 21] JATALAP.Biologicalcontrolofplant-parasificnema-todes[J].AnnRev
Phytopathol, 1986, 24:435-439.[ 22] CAYROLJC.Nematicidaltoxinsoffungi[J].Revue-Horticole, 1989, 293:
53-57.
[ 23] 孙漫红,刘杏忠,晋治波.淡紫拟青霉对大豆胞囊线虫卵及 2龄幼虫的
影响 [ J].植物保护学报 , 2002, 29(1):57-61.
[ 24] JAIZME-VEGAMC, TENOURYP,PINOCHETJ, etal.Interactionsbe-
tweentheroot-knotnematodeMeloidogyneincognitaandGlomusmoseae
inbanana[ J].PlantandSoil, 1997, 196:27-35.
[ 25] 杨秀娟,何玉仙,陈福如,等.福建省根结线虫卵囊真菌的分离与筛选
[ J].福建农业学报 , 2000, 15(1):12-15.[ 26] 汪来发,杨宝君,李传道.华东地区根结线虫寄生真菌调查 [ J] .菌物
系统 , 2001, 20(2):264-267.
[ 27] 郭志凯,黄贵修,王蓉 ,等.臂形草内生真菌菌株HND5的分离、抗性评
价及其初步鉴定[ J].热带作物学报, 2007, 28(2):92-95.
[ 28] 余玉冰,刘志明,秦碧霞,等.香蕉根结线虫病田间生防试验 [ J].广西
植保 , 2000, 13(1):4-5.
[ 29] KERRYBR.Fungiasbiologicalcontrolagentsforplantparasiticnema-
todes[M] //WHIPPSJM,LUMSDENRDC.Biotechnologyoffungifor
improvingplantgrowth.Combridge:CambridgeUniversityPress, 1989:153
-170.[ 30] GUILLEBEAULP.Risk-benefitanalysisofpesticides:theU.S.envi-
ronmentalprotectionagencyperspective[ J].AmericanEntomoalogist,
1994, 40:173-179.
[ 31] SAYRERM.Pathogensforbiologicalcontrolofnematodes[J].CropPro-
tection, 1986(5):268-276.
(上接第 11613页)
[ 33] 柴希民 ,蒋平.松材线虫的天敌 [ J].森林病虫通讯 , 1999(3):32-33.
[ 34] 李国红 ,董锦艳,莫明和,等.侧耳及相关菌对线虫的作用 [ J] .中国生
物防治 , 2001, 17(1):26-29.
[ 35] 李国红 ,张克勤.一种新的杀线虫担子菌 [ J] .云南大学学报:自然科
学版, 2001, 23(2):149-152.
[ 36] 董锦艳 ,莫明和,陈江红,等.亮耳菌杀线虫活性的稳定性 [ J] .云南大学学报:自然科学版 , 2000, 22(5):365-368.
[ 37] 张建平,赵博光.木腐菌及病死木中的真菌对松材线虫的影响 [ J] .福
建林学院学报 , 2003, 23(3):245-248.
[ 38] 李小平,吴如其,夏民洲,等.苦豆碱、脱氢苦豆碱与松材线虫毒性及结
构的关系 [ J] .南京林业大学学报, 2000, 24(4):78-81.
[ 39] 巨云为,毕庆泗,赵博光.苦楝提取物对松材线虫的致死活性 [ J] .应
用研究, 2002, 12(5):26-27.
[ 40] 丹阳 ,黄忠良 ,魏孝义 ,等.松材线虫的天然毒素研究进展[ J].热带亚
热带植物学报 , 2004, 12(4):381-387.
11616 安徽农业科学 2009年