蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)病害與土壤微生物群落的相關(guān)性探析

1、蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)病害與土壤微生物群落的相關(guān)性探析蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)病害是蔬菜生產(chǎn)中導(dǎo)致作物減產(chǎn)的很重要的病害。 根結(jié)線蟲(chóng)寄主廣泛，如茄果類、瓜類、豆類等蔬菜，平均產(chǎn)量損失 30%50%,病害嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn) 60%以上乃至絕收。 蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)病害發(fā)生的同時(shí)經(jīng)常會(huì)伴隨枯萎病、根腐病等土傳性病害的發(fā)生1. 全世界已發(fā)現(xiàn)對(duì)植物造成為害的根結(jié)線蟲(chóng)有 3 000 多種，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的有南方根結(jié)線蟲(chóng)（M.incognita）、北方根結(jié)線蟲(chóng)（M. hapala）、花生根結(jié)線蟲(chóng)（M. arenaria）、爪哇根結(jié)線蟲(chóng)（M. javanica）等 2 . 蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)病的發(fā)生與土壤微生物群落的變化有著非常重要的關(guān)系。土壤中存在著各

2、種各樣的微生物群體，它們對(duì)土壤健康以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡都起到了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。 土壤微生物中細(xì)菌的數(shù)量和種類排名第 1,約占土壤微生物總量的 3/4. 不同種類細(xì)菌具有不同的調(diào)節(jié)作用，有的能夠降解土壤中的重金屬如鉻和銅，有的能夠降解有機(jī)質(zhì)如解磷解鉀，有的能夠固定空氣中的氮元素， 還有的能夠分解秸稈。除細(xì)菌以外，放線菌（抗生素的主要產(chǎn)生菌）的數(shù)量在土壤中排名第 2,土壤的土腥味便是由放線菌產(chǎn)生的。 排名第 3 的是真菌，真菌的種類很多，包括巨型真菌如食用菌，以及微型真菌如青霉，真菌也可以產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物。 土壤中藻類和原生動(dòng)物等種類較少。此外土壤微生物還是構(gòu)成土壤肥力的重要因素3.1 根際微生

3、物對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的影響。Orion 等4研究了膠質(zhì)對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)卵的保護(hù)作用，將卵囊及單個(gè)胞子置于土壤和膠質(zhì)中，土壤中的單個(gè)胞子很快被各種微生物分解，而膠質(zhì)中的單個(gè)胞子則受到保護(hù)，避免被分解；卵囊無(wú)論在土壤還是膠質(zhì)中，受到微生物的破壞作用都極大降低。根結(jié)線蟲(chóng)在入侵寄主的過(guò)程中，有很多酶基因是來(lái)源于微生物， 如分解植物細(xì)胞壁的 β-1,4-內(nèi)切葡聚糖酶，見(jiàn)下表 1. 此外可能還需要根際微生物中的一些物質(zhì)來(lái)完成寄生的過(guò)程17.EI-Hadad 等18通過(guò)溫室盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些防治線蟲(chóng)病害的生物肥含有多粘芽胞桿菌（Paeni-bacillus polymyxa）、 巨大芽胞桿菌 （Bacillus

4、 mega-terium）、環(huán)狀芽胞桿菌 （B. circulans）等 ,能夠降低根結(jié)線蟲(chóng)的蟲(chóng)口數(shù)量， 如每 1 kg 土壤中能降低95.8%二齡幼蟲(chóng)、63.75%雌蟲(chóng)以及 57.8%雄蟲(chóng)。 Mo-hamed 等19通過(guò)接種滅過(guò)菌和不滅菌的土壤根結(jié)線蟲(chóng)，發(fā)現(xiàn)不滅菌的土壤里根結(jié)線蟲(chóng)比滅過(guò)菌的土壤少且小，根結(jié)線蟲(chóng)卵的數(shù)量少了 93%. PCR 變性梯度凝膠電泳分析顯示，很多微生物種類附著在根結(jié)線蟲(chóng)身上，從而影響了雌蟲(chóng)的繁殖能力。根際細(xì)菌對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的作用機(jī)理目前還在研究之中。 郭榮君等20,21針對(duì)已經(jīng)報(bào)道的研究結(jié)果進(jìn)行了整理，總結(jié)為 3 個(gè)方面：一是根際細(xì)菌能夠產(chǎn)生具有殺線蟲(chóng)活性的物質(zhì)， 如揮發(fā)

5、性的 NH3和NO2,Jataia 等22認(rèn)為這些細(xì)菌易產(chǎn)生對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)有毒的活性物質(zhì)， 因此是防治線蟲(chóng)生物的重要天敵；二是根際細(xì)菌能夠改變根的分泌物，從而影響根結(jié)線蟲(chóng)卵的孵化，Gheysen23和 Sikora24認(rèn)為從根的特定部位分泌出來(lái)的分泌物是影響線蟲(chóng)生活史中特定發(fā)育階段的重要因子， 其會(huì)影響線蟲(chóng)卵的孵化、線蟲(chóng)趨向性、線蟲(chóng)與寄主的識(shí)別以及在根上的寄生等；三是根際細(xì)菌能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)性抗線蟲(chóng)能力，Adam 等25認(rèn)為根際細(xì)菌能夠誘導(dǎo)寄主植物對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，而這種抗性發(fā)揮的作用可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)菌本身對(duì)線蟲(chóng)的作用。2 根結(jié)線蟲(chóng)對(duì)土壤微生物的作用。植物寄生線蟲(chóng)會(huì)在根系中造成空隙，而這些

6、空隙會(huì)影響根系中的碳轉(zhuǎn)移，從而可以養(yǎng)活很多微生物。 線蟲(chóng)的存在不會(huì)影響微生物的生物量，但會(huì)影響根系中光合產(chǎn)物的分配。 碳的轉(zhuǎn)移對(duì)微生物的影響取決于線蟲(chóng)與植物的互作以及線蟲(chóng)在寄主體內(nèi)的發(fā)育階段26. 通過(guò)構(gòu)建保護(hù)地根結(jié)線蟲(chóng)土壤細(xì)菌和放線菌的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，劉瑋琦等27分析出根結(jié)線蟲(chóng)保護(hù)地土壤細(xì)菌種群主要包括放線菌門、α、β、γ變形細(xì)菌亞群、擬桿菌門等類群，其中能引起植物根癌病的根癌農(nóng)桿菌所占數(shù)量較多。 人工接種不同數(shù)量的根結(jié)線蟲(chóng)蟲(chóng)卵，黃瓜植株根際土壤微生物的數(shù)量也出現(xiàn)了變化，表現(xiàn)為隨接種數(shù)量的增加，根際土壤厭氣性細(xì)菌數(shù)量、好氣性細(xì)菌數(shù)量、細(xì)菌總數(shù)及細(xì)菌/真菌（B/F

7、）逐漸降低；放線菌數(shù)量在接種量為 2 000 個(gè)/株時(shí)顯著升高，之后隨著接種量的增加逐漸降低；真菌數(shù)量卻逐漸升高；放線菌/真菌（A/F）在接種量為2 000 個(gè)/株時(shí)略有升高，之后隨著接種量的增加逐漸降低 28 . 根結(jié)線蟲(chóng)侵染黃瓜植株導(dǎo)致根際土壤發(fā)生真菌化;,顯示土壤質(zhì)量下降 29 .3 根際微生物區(qū)系分析方法。微生物群落多樣性是指群落中的微生物種群類型和數(shù)量、種的豐富度和均勻度、種的分布情況等。 傳統(tǒng)的土壤微生物群落多樣性解析技術(shù)是指純培養(yǎng)分離法，包括平板計(jì)數(shù)法30、形態(tài)分析法31以及群落水平生理學(xué)指紋法 32 . 后來(lái)，出現(xiàn)了多樣性評(píng)價(jià)較為客觀的生物標(biāo)記法，包括磷脂脂肪酸法33和呼吸醌指

8、紋法34. 如今的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)包括：（G+C）%含量法35、DNA 復(fù)性動(dòng)力學(xué)36、核酸雜交法37、DNA Microarrays38、DNA 指紋圖譜技術(shù)39以及土壤宏基因組學(xué)40等。目前應(yīng)用土壤宏蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究植物根際生物學(xué)特性及其分子機(jī)理成為當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)。 Wang 等41通過(guò)土壤蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)分析水稻、甘蔗、煙草等作物根際生物學(xué)特性，隨機(jī)挑取189 個(gè)蛋白質(zhì)， 發(fā)現(xiàn)其中 107 個(gè)來(lái)源于植物、72 個(gè)來(lái)源于微生物、10 個(gè)來(lái)源于動(dòng)物。 此外利用 T-RFLP技術(shù)對(duì)根際微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)土壤蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)不能取代 T-RFLP 技術(shù)，兩者相互補(bǔ)充。 Wu 等42

9、通過(guò)研究連作模式下地黃根際土壤蛋白質(zhì)表達(dá)譜的變化， 發(fā)現(xiàn)發(fā)生差異表達(dá)的土壤蛋白質(zhì)功能涉及能量、核酸代謝、氨基酸、脅迫防御、信號(hào)傳遞、次級(jí)代謝等，這些差異蛋白在微生物與植物的相互作用中發(fā)揮著重要功能。 Lin 等43通過(guò)分析新種植與宿根甘蔗根際土壤的宏蛋白質(zhì)表達(dá)譜， 也發(fā)現(xiàn)了很多介導(dǎo)微生物與植物互作的關(guān)鍵蛋白。4 根結(jié)線蟲(chóng)生防資源。根結(jié)線蟲(chóng)生物防治資源主要指根結(jié)線蟲(chóng)在自然界的天敵生物，包括捕食性線蟲(chóng)、根際細(xì)菌、食線蟲(chóng)真菌、專性寄生細(xì)菌、病毒、放線菌等21.4.1 食線蟲(chóng)菌物。食線蟲(chóng)菌物是對(duì)植物寄生線蟲(chóng)具有拮抗作用菌物的統(tǒng)稱。 目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道根結(jié)線蟲(chóng)食線蟲(chóng)菌物約 30 個(gè)屬，至少 79 種，如淡紫

10、擬青霉44和厚垣孢輪枝孢45等。4.2 線蟲(chóng)天敵細(xì)菌。主要是巴氏桿菌屬（Pasteuria）和根際細(xì)菌兩大類，如穿刺巴氏桿菌（Pasteuria penetrans）46. 穿刺巴氏桿菌為專性寄生，難于人工培養(yǎng)，大量生產(chǎn)受到限制。 根際細(xì)菌是指從根際分離所得，如蘇云金芽胞桿菌（Bacillus thuringiensis）47、 解淀粉芽胞桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）48、 枯 草 芽 抱 桿 菌（Bacillus sublilis）49、熒光假單胞桿菌（Pseudomonasfluorescens）50、 放射形土壤桿菌 （Agrobacterium ra-d

11、iobacter）51等。5 結(jié)語(yǔ)。土壤是構(gòu)成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，土壤微生物則在土壤有機(jī)質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤結(jié)構(gòu)、 影響健康和植物演替中具有重要的作用，因此土壤微生物的變化可以作為衡量土壤生態(tài)系統(tǒng)是否遭到破壞的關(guān)鍵指標(biāo)。 而當(dāng)土壤微生物群落失去平衡時(shí)，即會(huì)引起有害微生物種群占據(jù)優(yōu)勢(shì)群體，導(dǎo)致各種病蟲(chóng)害的發(fā)生，如根結(jié)線蟲(chóng)病害。 只有研究清楚這其中的相互關(guān)系，對(duì)癥下藥，通過(guò)篩選強(qiáng)勢(shì)的有益微生物， 減少有害微生物的種群數(shù)量，降低根結(jié)線蟲(chóng)蟲(chóng)口，重新恢復(fù)土壤微生物群落的平衡，才能最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性生物防治的最佳效果。參考文獻(xiàn)1 呂令華 .根際促生菌防治蔬菜根結(jié)線蟲(chóng)的研究 J.蔬菜 ,2014

12、（3）：57-60.2 張春奇，李愛(ài)芳，查素娥 ,等。番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的研究概況J.長(zhǎng)江蔬菜，2003（8）：41-43.3 Kennedy A C. Bacterial diverslty in agroeosystemsJ. Agri-culture Ecosystems and Environment, 1999, 74: 65-76.4 Orion D, Kritzman G, Meyer S L, et al. A role of thegelatinous matrix in the resistance of root -knot nematode（Meloidogyne spp.） eggs to microorganisms J. J Nematol,2001, 33（4）： 203-207.5 Goellner M, Smant G, De Boer J M, et al Isolation of beta-1,4 endoglucanase genes from Globodera tabacum and theirexpression during parasitismJ. J Nematol 2000, 32: 154-165.6 Smant G, Sto