國外微生物除草劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

1、1997209229收稿。1998203212收修改稿。國外微生物除草劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀陳勇強(qiáng)但漢斌郭富常(天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝工程研究所300192摘要主要有9個屬的真菌和7個屬的細(xì)菌有除草潛能,其中研究和報道最多的是真菌。已開發(fā)成功的4種商品化制劑和兩種處于試用階段的制劑都是真菌產(chǎn)品。在開發(fā)微生物除草劑的限制因素中,有4種因素起主要作用。關(guān)鍵詞微生物除草劑雜草根際微生物植物病原菌除草劑大大減輕勞動強(qiáng)度和提高工作效率,其研究越來越受重視。目前,化學(xué)除草劑占據(jù)絕大部分市場,獲得了很大發(fā)展。這是由于它與人工、機(jī)械等方法相比具有迅速、及時、高效率等優(yōu)勢?；瘜W(xué)除草劑污染環(huán)境,易對人、畜產(chǎn)生毒害,對需

2、保護(hù)植物造成藥害,故尋求更安全而有效的除草劑終將成為除草劑發(fā)展的方向。微生物繁殖快,生產(chǎn)周期較短。一般對人、畜安全,不污染環(huán)境,對植物選擇性強(qiáng),不傷害需保護(hù)植物,因而從60年代起在國外就已開始研究微生物除草劑。筆者現(xiàn)就國外微生物除草劑的研究及應(yīng)用狀況作簡要概述。1有除草潛能的微生物類型(1真菌目前報道的主要有9個屬:(1刺盤孢菌屬(Colleototrichum ,(2疫霉屬(p hy top h thora ,(3鐮刀菌屬(F usa rium ,(4交鏈孢霉屬(A lterna ria ,(5柄銹菌屬(p uccin ia ,(6尾孢霉屬(Cercosp ora ,(7葉黑粉菌屬(E n

3、ty lo m a ,(8殼單孢菌屬(A scochy ta ,(9核盤菌屬(S clero 2tin ia 。(2細(xì)菌主要是根際細(xì)菌(R h izobacteria ,有7個屬:(1假單孢菌屬(P seud o m onas ,(2腸桿菌屬(E n terobacter ,(3黃桿菌屬(F lavobacterium ,(4檸檬酸細(xì)菌屬(C itrobacter ,(5無色桿菌屬(A ch ro m obacter ,(6產(chǎn)堿桿菌屬(A lca lig enes ,(7黃單胞細(xì)菌(X an tho m onas 。(3其它類型的微生物未見報道。2具有開發(fā)潛力的微生物除草劑C .coccod

4、es (W allr .H uches 最早分離自荷麻(A ubu tilon theop h rasti 的葉斑,它只侵染苘麻,導(dǎo)致嚴(yán)重的葉枯及葉片脫落。田間試驗(yàn)以109孢子 m 2噴霧,對苘麻的殺傷力達(dá)46%。由于化防、機(jī)械及栽培方法均難于控制該雜草,因而選擇微生物防治極具前景21。從S org hum ha lep ense (一種高粱屬雜草的葉斑分離出3種致病菌:E x seroh ilum tu rci 2cum ,禾生炭疽菌(C .g ram in icola 及G loeocercosp ora sorg h i 。殺草譜試驗(yàn)表明,3種真菌對雙子葉植物沒有致病性,在單子葉植物中不

5、侵染或輕微侵染燕麥、小麥及大麥,但嚴(yán)重侵染所有的高粱屬植物(高粱、S .ha lep ense 、蘇丹草及S .bicolor 。故3種真菌可在雙子葉植物中安全使用。S .ha lep ense 是全球10大雜草之一,因其生長力強(qiáng)、化防難于控制,因而在美國南部被列為生防7大雜草之一8。平頭炭疽菌C .trunca tum (Schw ein A udru s W .D .M oo re 分離自S esban ic ex a lta ta (一種田菁屬雜草的葉斑。大量的殺草譜試驗(yàn)表明,該菌只侵染S .ex a lta ta ,是一種極具有潛力的真菌除草劑4。瓜類炭疽菌C .orbicu la r

6、e (B erk .et M en t V .A rx 在澳大利亞被用作防除X an th ium sp inosum L .(一種蒼耳屬雜草,田間防效達(dá)50%100%,旱地牧場的最佳防效可達(dá)98%100%(T eB eest et .al .1992。柑桔褐腐疫毒(P hy top h thora .citrop h thora 可侵染M orren ia .od ora ta L indl .(一種藤蔓雜草5。A tterna ria cassiae Ju rair khun (一種交鏈孢屬真菌被認(rèn)為對大豆及花生田里的決明(Cassia obtusitolice L .有潛在的控制作用。該

7、菌寄主范圍窄,引起決明望江南(C .occid en 2ta lis L .及C rota ria sp eota lilis R oth (一種野百合屬植物的葉斑,阻礙決明的幼苗發(fā)育,導(dǎo)致幼苗死亡。據(jù)試驗(yàn),對決明的芽前防除率可達(dá)60%100%2。許多其它的真菌已被證實(shí)具有潛在的除草能力。如大交鏈孢(A lterna ria m acrosp ora 對sp u rred anod a ,蕨殼內(nèi)孢(A scochy ta p terid ium B res 對蕨(P terid ium ap u ilinum ,Cercosp ora rodm an ii Conw ay (一種尾孢屬真菌,對

8、水葫蘆,磚紅鐮孢(F usa rium la teritum N ees ex F r .對sp u rred anod a 及p rick ly sid ,南瓜腐皮鐮孢F .solan i (M art .Sacc .f .sp .cucu rbitae 對德克薩斯葫蘆(英文名T exas gou rd ,核盤菌S clerotin ia sclerotiorum (L ib .de B ary 對加拿大薊(英文名Canada th istle 等,均具有一定的防除作用18。在加拿大,核盤菌及小核盤菌(S .m inor Jagger 降低了T a rax acum olticina le

9、W eber inW igger (一種蒲公英,英文名dandeli on 的數(shù)量10。已有研究報道在離蠕孢屬(B ip ola ris ,德氏霉屬(D rechslera ,M icrosp haerop sis ,莖點(diǎn)霉屬(P ho m a ,擬莖點(diǎn)霉屬(P ho m op sis 等真菌中也存在具有除草潛力的真菌19。在美國M icrosp haerop sis am a ran th i 被用于防除某些莧屬雜草(A m a ran thus ,P ho m a p ro 2boscis H eing 被用于防除田旋花(Convolv lus a rvensis L 10。(2有關(guān)細(xì)菌的

10、研究報道。黃單孢菌屬(X an tho m onas 既是重要的植物病原菌,也是工業(yè)上應(yīng)用較多的一類細(xì)菌,作為微生物除草劑始于80年代初。在美國南部,野油菜黃單孢菌早熟禾變種(X .cam p estris pv .p oannua 被用作防治草坪中的一年生早熟禾,防效可達(dá)82%10。日本今泉等人也從X an tho m onas 篩選出p 2482菌株,用于防除草坪中的一種剪股穎雜草(日文名 ,最高防除率可達(dá)90%以上,該菌株宿主專一性較強(qiáng),對同屬的許多草坪草不致病。6天津農(nóng)業(yè)科學(xué)第4卷用丁香假單孢菌(P seud o m nas sy ring ae p v .tag etis 的一個變種

11、防治大豆田里的C irsiuma rvense L (一種薊屬雜草,可將雜草的每平方米株數(shù)降低78%,而對大豆不致病2。從美國的7個主要雜草的根際分離出9個屬的細(xì)菌11,其中假單孢菌屬(P seud o m onas 、歐文氏菌屬(E r w in ia 、黃桿菌屬(F lavobacterium 、檸檬酸桿菌屬(C itrobacter 和無色桿菌屬(A ch ro m obacter 對宿主雜草均表現(xiàn)了不同程度的抑制作用,以非熒光假單孢菌及草生歐文氏菌(E r w in ia herbicola 的除草能力最強(qiáng)。從乳漿草的根部分離到兩株細(xì)菌17,通過組織培養(yǎng)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中一個分離物能夠?qū)е?/p>

12、宿主細(xì)胞破裂,另一個分離物能導(dǎo)致愈傷組織褐變。Kenedy 等(1991報道熒光假單孢菌(P .f luorescens D 7菌株可抑制旱雀麥(B ro m us tector m L .的生長,在田間降低該雜草的數(shù)量,所產(chǎn)生的某些次生代謝物可導(dǎo)致根的變色。在加拿大,從草原土壤中已分離出1000株以上的細(xì)菌作為防除一年生雜草的目標(biāo)菌株2。3商品化微生物除草劑(1D eV ine ,注冊于1981年,美國。有效成分是棕櫚疫霉(P .p a l m ovora 的厚壁孢子,用于防治M orren ia od ora ta ,防效可達(dá)90%以上,對人畜無害12。在美國佛羅里達(dá)州應(yīng)用成功后18,由A

13、 bo tt 實(shí)驗(yàn)室將其商品化推向市場。(2Co llego ,注冊于1982年,美國。有效成分是膠孢炭疽菌合萌亞種(C .g .f .sp .aeschy no m ene 的無性孢子,市售為可濕性粉劑,含15%活性孢子。對田皂角(A eschy no m ene .in 2d ica L 及同屬的A .v irg in ica 的防除效果,在水稻田里為92%,在大豆田里為98%,達(dá)到或超過了化學(xué)除草劑的防除效果18。該制劑由A rkansas 大學(xué)研制,最早由Up john 公司推向市場,目前的技術(shù)擁有權(quán)屬于E cog en 公司2,12。(3D R .B IO S EO GE ,注冊于美

14、國,有效成分是P uccin ia cana licu la ta 的夏孢子,適于一切作物區(qū)的油莎草(Cyperu s escu len tu s L .防除。早春施用該制劑可完全控制油莎草的開花,40%抑制幼芽生長,66%抑制幼芽萌發(fā)2。(4B i om al ,加拿大注冊的第一個微生物除草劑13。有效成分是膠孢炭疽菌錦葵亞種(C .g loeosp orioeid es .f .sp .m a lvae 的無性孢子。對圓葉錦葵的防除率可達(dá)90%以上,對苘麻的防除率可達(dá)50%75%。Ph ilom B i o s 公司是其開發(fā)商之一。(5Casst ,產(chǎn)權(quán)屬于美國M ycogen 公司。有效

15、成分是A lterna ria cassiae 的活性孢子,用于防治大豆及花生田里的決明2。該制劑還處于試用階段。(6M YX -1200,由M ycogen 公司開發(fā),有效成分是一種磚紅鐮孢(F usa rium la teri 2tium ,其有性階段為桑生漿果赤霉(G .bacca ta ,用于防除大豆及棉花田的豆科雜草12。該制劑還處于試用階段。4開發(fā)微生物除草劑的限制因素(1目標(biāo)雜草的選擇微生物對目標(biāo)雜草的選擇性較強(qiáng),在一個復(fù)雜的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中卻往往是多種雜草并存,只能防除一種或幾種雜草的微生物除草劑很難達(dá)到理想的除草效果,其推廣及大規(guī)模使用也相應(yīng)受到限制(M akow sk i 1

16、997。在目前的狀況下,微生物除草劑只是在雜草綜合防治體系7第2期陳勇強(qiáng)等:國外微生物除草劑的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀中作為化防、人工及機(jī)械防治的輔助措施。(2溫度和濕度微生物除草劑發(fā)揮作用的是活菌體。溫度和濕度直接影響活菌體對目標(biāo)雜草的作用效果,這就導(dǎo)致許多這樣的菌株往往因?yàn)槭┯眉夹g(shù)(溫度、濕度及著露期要求太嚴(yán)而難于商品化6,13,19。(3大規(guī)模生產(chǎn)的條件主要包括液體發(fā)酵和固體發(fā)酵。液體發(fā)酵通常使用的方法1,不同微生物對溫度、通氣量、pH 、培養(yǎng)基等要求不一樣,某種條件不合適就會導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)受阻,影響產(chǎn)品進(jìn)入市場,如B i om al ,由于多種因素限制,目前還沒有實(shí)行固體發(fā)酵方法。(4微生物除草

17、劑與化學(xué)除草劑、化學(xué)農(nóng)藥的相互影響雜草、蟲害和病害?？赡茉谕簧鷳B(tài)系統(tǒng)中發(fā)生。因此,同時或先后施用除草劑及化學(xué)農(nóng)藥是經(jīng)常遇到的情況。微生物除草劑與其它農(nóng)藥同時或先后使用,會抵消一方或雙方的作用,使其推廣大受限制。若它們之間相互作用對一方或雙方有利,則有助于微生物除草劑的大面積推廣。上述兩種情況都有報道,在溫室中將Co llego 和p rop an il N 2(3,42dich lo rophenyl P rop anam ide 混用會抑制真菌對雜草的感染(Sm ith 1986;將DR .B I O SED GE 和化學(xué)除草劑Paraquat (1.12di m ethyk 24,42b

18、 ihyridin ium i on 混施對油莎草防效可達(dá)99%,而單獨(dú)使用DR .B I O SED GE 只有60%,單獨(dú)使用Paraquat 只有10%的防效14。5發(fā)展前景微生物除草劑的發(fā)展雖然落后于化學(xué)除草劑,但化學(xué)農(nóng)藥對環(huán)境的污染越來越引起人們重視,人類為自身的安全及整個生物界的平衡,終將把防除污染放在第一位,微生物除草劑的研究、開發(fā)和利用必將大有發(fā)展前途。雖然目前還未有細(xì)菌除草劑的商品化產(chǎn)品,但對其開發(fā)具有很大的吸引力,某些根際細(xì)菌的固氮作用能夠減少施用化學(xué)肥料的費(fèi)用,開發(fā)同時有固氮作用的細(xì)菌除草劑將會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。目前,研究開發(fā)微生物除草劑的國家有美國、加拿大和日本等。發(fā)

19、展中國家隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對環(huán)境污染問題的更深刻認(rèn)識,一定會更加重視這方面的研究和開發(fā)。參考文獻(xiàn)1A uld B A ,M o rin L .Constraints in the developm ent of bi oherbiciders .W eed T echno l ,1995;9:6386522Boyetchko S M .P rinci p les of bi o logical w eed contro l w ith m icroo rganis m .Ho rt Science ,1997;32(2:2012053Boyetchko S M ,M o rtensen K .U

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