大豆胞囊線蟲病的發(fā)生與防治

大豆胞囊線蟲病的發(fā)生與防治

大豆囊卵巢綜合征（scn）通常被稱為“紅雞”，這是限制大豆生產(chǎn)和產(chǎn)量的主要原因之一。在世界范圍內(nèi),種植大豆的區(qū)域均有發(fā)生。該病最早是在中國發(fā)現(xiàn),特別在我國東北和黃、淮、海大豆產(chǎn)區(qū)危害十分嚴(yán)重,已經(jīng)成為僅次于大豆花葉病毒的第二大病。1954年美國首次報道此病后迅速蔓延,目前在30個大豆生產(chǎn)州中有29個發(fā)生此病害。該病由于分布廣、寄主范圍大、傳播途徑多、危害嚴(yán)重等特點,已成為一種極難防治的土傳病害。目前常用的防治方法除輪作和種植抗病品種以外,生物防治也成為了一種有效的方法。由于大豆胞囊線蟲抑制性土壤中存在多種天敵微生物或捕食者,因此引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注并展開研究。1大豆絲蟲病的危害和影響因素1.1胞囊線蟲病大豆胞囊線蟲病的病原為大豆胞囊線蟲(HeteroderaglycinesIchinohe),通過侵染大豆的根部為害大豆,造成葉片褪綠變黃、根系不發(fā)達(dá)、結(jié)瘤少,嚴(yán)重影響大豆的產(chǎn)量,感染后的大豆植株很容易被土壤中病原菌侵染,引發(fā)復(fù)合病害。發(fā)生病害后一般會造成大豆減產(chǎn)5%～10%,嚴(yán)重的可以達(dá)到30%以上,甚至絕產(chǎn)。據(jù)美國1975年記載,11個州14000hm2大豆由于胞囊線蟲病引起的損失達(dá)到2000萬美元,1987年全美因該病損失大豆2.2億噸,相當(dāng)于4900萬美元。我國各大豆產(chǎn)區(qū)也均有此病的發(fā)生,該病是黑龍江省大豆生產(chǎn)上的主要病害,危害面積達(dá)67萬hm2左右。1.2作熱管理與土壤溫度大豆胞囊線蟲病的發(fā)生及程度受諸多因素影響。首先是土壤中病原密度,此外還有大豆抗病性、輪作和耕作制度、土壤環(huán)境及氣候等。Chen等(2001)研究表明,種植感病品種后再種植抗病品種比連續(xù)種植感病品種的輪作系統(tǒng)中大豆胞囊線蟲蟲口密度有所降低。大豆連作和輪作對土壤中大豆胞囊線蟲的種群密度影響較大。作物輪作是大豆生產(chǎn)中防治大豆胞囊線蟲病的措施之一,在病害發(fā)生較輕的地塊中,與非豆科作物輪作3～4a,可以減輕大豆胞囊線蟲病的危害程度。隨著輪作年限的增加,土壤中大豆胞囊線蟲胞囊數(shù)量明顯降低。大豆連作后,土壤中大豆胞囊線蟲病害會加重。由于線蟲是喜水動物,因此大豆胞囊線蟲的生命活動離不開水分,但是如果土壤水分過高導(dǎo)致土壤氧氣不足也會抑制大豆胞囊線蟲的生長。土壤類型也影響著胞囊線蟲病的發(fā)生程度,土壤瘠薄、土質(zhì)疏松、透氣性良好的土壤有利于線蟲的生長發(fā)育,病害發(fā)生較嚴(yán)重。土壤肥力高、洼地、雨水較多的環(huán)境中,大豆胞囊線蟲繁殖能力較低,發(fā)病情況較輕。土壤溫度和pH等也是大豆胞囊線蟲發(fā)病的影響因素。土壤中存在很多大豆胞囊線蟲的天敵生物,包括真菌、細(xì)菌、捕食性線蟲等,它們對大豆胞囊線蟲病的發(fā)生起到抑制作用。2大豆連作和作大豆作主要影響胞囊數(shù)量的變化由于大豆胞囊線蟲病是一種定居性土傳病害,在同一地塊上連續(xù)種植大豆作物會使土壤中的胞囊不斷積累,導(dǎo)致病害加重。但是,1981年Hartwig在美國發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn),大豆感病品種連續(xù)種植5年后,大豆胞囊線蟲的蟲口密度顯著降低,原來發(fā)病嚴(yán)重的地塊病情突然消失或者大大減輕。并將這種現(xiàn)象稱作大豆胞囊線蟲自然衰退。許艷麗(2004)在中國科學(xué)院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站于1991年設(shè)立大豆連作和輪作長期定位試驗研究發(fā)現(xiàn),大豆連作8～11a的土壤中胞囊數(shù)量逐步降低,由每克土壤中139個胞囊下降到52個。Chen等(2007)研究發(fā)現(xiàn),在長期種植大豆感病品種情況下,大豆胞囊線蟲種群數(shù)量與當(dāng)?shù)仄骄秩舅较啾缺３州^低。靳學(xué)慧等(2006)對大豆長期輪作和連作試驗區(qū)胞囊數(shù)量調(diào)查結(jié)果顯示,連作2a后胞囊數(shù)量顯著增加,但是7a后胞囊數(shù)量有下降趨勢。孫玉秋等(2011)研究認(rèn)為,大豆15a連作后土壤中胞囊數(shù)量與輪作的幾乎相當(dāng),并且胞囊中的含卵量大大降低。關(guān)于抑制性土壤最早是由Baker和Cook提出來的,認(rèn)為如果土壤中存在植物病原菌,且有較適宜的氣候條件和寄主植物,但是病害不發(fā)生或者發(fā)病率很低,這樣的土壤被稱為抑制性土壤。大豆胞囊線蟲抑制性土壤也符合這一定義。因此學(xué)者們也將存在大豆胞囊線蟲自然衰退現(xiàn)象的土壤稱之為大豆胞囊線蟲抑制性土壤。孫漫紅等(2000)對來自黑龍江的3份抑制性土壤研究表明,抑制性土壤中的胞囊數(shù)量明顯減低,并且空胞囊數(shù)量明顯增多。目前研究者認(rèn)為土壤微生物是引起大豆胞囊線蟲抑制性土壤抑制性的主要因子,也是引起自然衰退的主要原因。孫玉秋(2011)研究發(fā)現(xiàn)該抑制性土壤加入滅真菌劑或高溫處理后,該土壤中線蟲數(shù)量明顯增加,抑制性消失。3大豆囊線蟲抑制土壤的主要生防因素3.1普可營養(yǎng)菌種目前,世界上已報道的分離自大豆胞囊線蟲各蟲態(tài)上的真菌已達(dá)到125個屬280余種。其中主要的生防真菌包括:厚垣輪枝菌(又稱厚孢普可尼亞菌Pochoniachlamydosporium)、淡紫擬青霉(Paecilomyceslilacinus)、蠟蚧輪枝菌(Verticilliumlecanii)、被毛孢(Hirsutellarhossiliensis,H.minnesotensis)和鐮孢菌(Fusariumspp.)等真菌。1991年劉杏忠報道了在我國定殖于胞囊上的15個真菌屬。3.1.1打造優(yōu)勢真菌淡紫擬青霉菌(Paecilomyceslilacinus)能夠寄生胞囊線蟲等多種植物病原線蟲的卵、幼蟲及成蟲,而且在代謝過程中能夠產(chǎn)生具有殺線蟲活性的物質(zhì),抑制線蟲卵的孵化,并強烈抑制二齡幼蟲的活性,從而控制線蟲密度,已經(jīng)成為一種重要的生防真菌。孫漫紅等(2002)研究發(fā)現(xiàn)淡紫擬青霉M-14菌株的代謝產(chǎn)物對大豆胞囊線蟲卵孵化具有很強的殺蟲活性。淡紫擬青霉在抑制性土壤中的分離頻率也很高,是該土壤中的優(yōu)勢真菌。孫玉秋等(2011)從黑龍江、吉林和遼寧等17份大豆胞囊線蟲抑制性土壤樣品中分離到優(yōu)勢真菌種類以淡紫擬青霉最多。王克寧等(1997)從內(nèi)蒙、河北、河南和山東等20個地區(qū)的100份大豆連作土壤中也分離到了淡紫擬青霉。3.1.2視角改變試驗地的致病力厚垣輪枝菌(Verticilliumchlamydosporium)是一種兼性寄生菌,可以寄生大豆胞囊線蟲的各個蟲態(tài),雖然也可侵染植物的根表皮,但不能進一步侵染根內(nèi)部的維管層,所以不會致病于植物。在自然條件下對植物寄生線蟲種群密度的控制起著重要作用,同時厚垣輪枝菌為吉林和遼寧大豆田土壤中的卵寄生優(yōu)勢真菌,范圣長等(2004)對黑龍江、遼寧、山東和山西等地區(qū)的大豆田土進行真菌分離,并篩選出了6株寄生能力較強的真菌,其中厚垣輪枝菌對胞囊的寄生率達(dá)到100%。趙曉輝等(2011)在大豆胞囊線蟲自然衰退土壤中分離到6株厚垣輪枝菌對大豆胞囊線蟲的J2均表現(xiàn)出強烈的抑制作用。此外,厚垣輪枝菌是歐洲燕麥胞囊線蟲衰退的主要原因。3.1.3鐮孢菌種與不飽和胞囊數(shù)量有關(guān)的部位鐮刀菌屬(Fusariumspp.)是一類龐大真菌系,是作物枯萎病和根腐病的主要病原,某些種也是植物病原物的生防菌。陳立杰等(2009)對連做6a的大豆田間土進行真菌分離發(fā)現(xiàn)鐮刀菌的分離頻率最高,為88.1%,分離到的鐮刀菌包括:尖孢鐮孢菌(F.oxysporum)、茄病鐮孢菌(F.solani)、輪枝鐮孢菌(F.verticillioides)、擬炭角鐮孢菌(F.xylarioides)、禾谷鐮孢菌(F.graminearum)和半裸鐮孢菌(F.semitectum),并且認(rèn)為鐮刀菌與連作田中不飽滿胞囊數(shù)量增多有關(guān)。1997年王克寧等人從我國20個地區(qū)100份土中分離到的鐮刀菌包括:池鐮孢菌(F.aquaeductum)、木賊鐮孢菌(F.equiseti)、尖孢鐮孢菌(F.oxysporum)和茄病鐮孢菌(F.solani)。趙曉輝等(2011)研究發(fā)現(xiàn)鐮刀菌在抑制性土壤和胞囊上分離頻率最高,并且其中禾谷鐮孢菌(F.graminearum)和尖孢鐮孢芬芳變種(F.oxysporumvar.redolens)對大豆胞囊線蟲的卵孵化和J2具有明顯抑制作用。在美國也有報道稱鐮刀菌為大豆胞囊線蟲胞囊的優(yōu)勢寄生菌群。3.1.4土樣中的微生物物種被毛孢(Hirsutellaspp.)是植物線蟲的專性寄生真菌,尤其對大豆胞囊線蟲具有很高的寄生率,對大豆胞囊線蟲種群數(shù)量的控制起到關(guān)鍵性的作用,同時也是大豆胞囊線蟲抑制性土壤生防真菌的研究熱點。迄今為止報道能夠寄生大豆胞囊線蟲的被毛孢有兩種:洛斯里被毛孢(Hirsutellarhossiliensisi)和明尼蘇達(dá)被毛孢(Hirsutellaminnesotensis)。錢洪利等(2009)研究表明,明尼蘇達(dá)被毛孢1～10代謝物對大豆胞囊線蟲卵孵化和J2均有明顯的抑制作用,并且對大豆的生長具有促進作用。明尼蘇達(dá)被毛孢是1996年在美國明尼蘇達(dá)州發(fā)現(xiàn)的大豆胞囊線蟲內(nèi)寄生真菌。Chen等(2000)對明尼蘇達(dá)州27個縣264份土樣進行調(diào)查的結(jié)果表明,43%的田間土樣中檢測到了洛斯里被毛孢,14%的土樣中出現(xiàn)了明尼蘇達(dá)被毛孢。Xiang等(2010)對來自于黑龍江省的20份大豆田樣品進行調(diào)查,其中13份土樣中分離出了明尼蘇達(dá)被毛孢和洛斯里被毛孢,密山的土樣中被毛孢的寄生率高達(dá)50.1%。在對15a大豆輪作系統(tǒng)進行分析中,連作土中二齡幼蟲被毛孢的寄生率高達(dá)38.3%,并且可能與連作大豆胞囊線蟲衰退有關(guān)。3.1.5主要接枝霉菌病毒的分離培養(yǎng)從胞囊上分離到的真菌還包括:粘帚霉屬(Gliocladiumsp.)、曲霉屬(Aspergillussp.)、腐枝霉屬(Humicolasp.)、被毛枝葡萄孢(Botryotrichumpiluliferum)、透明毛殼菌(Chaetomiumperlucidum)、高大毛殼菌(C.elatum)、芽枝孢(Cladosporiumcladosporiodes)、雅致小克銀漢霉、(Cunnighamellaelegans)、刺孢小克銀漢霉(C.echinulata)、變異擬青霉(P.variotii)、根異莖點霉(Paraphomaradicina)和異矛束孢菌(Doratomycesheterosporium)等,都值得我們繼續(xù)研究。3.2大豆胞囊線蟲菌種關(guān)于大豆胞囊線蟲生防細(xì)菌的研究較少,主要集中在巴氏桿菌(Pasteuriaspp.)、根際細(xì)菌和一些放線菌等。巴氏桿菌屬在世界各地均有分布,可寄生116屬土壤線蟲,并且該菌分離頻率很高。由于巴氏桿菌是一種專性寄生菌,很難進行人工培養(yǎng),因此為實際生產(chǎn)帶來一定的局限性。近幾年來,國內(nèi)外學(xué)者對根際細(xì)菌的研究逐漸增多,發(fā)現(xiàn)了一些具有拮抗作用的根際細(xì)菌,主要以假單胞菌屬(Pseudomonasspp.)和芽孢桿菌屬(Bacillusspp.)中的種類最多。隨著人們對大豆胞囊線蟲抑制性土壤的關(guān)注,也展開了對抑制性土壤中生防細(xì)菌的研究。大豆胞囊線蟲上關(guān)于巴氏桿菌寄生物的報道最早始于日本的Nishizawa,1987年首先在大豆胞囊線蟲上發(fā)現(xiàn)了巴氏桿菌,后來被命名為P.nishizawae,后來在美國、韓國和中國的大豆胞囊線蟲幼蟲上都發(fā)現(xiàn)了巴氏桿菌的附著寄生。馬銳(2000)在對我國11個省61個市縣的大豆主產(chǎn)區(qū)的146份土樣,進行大豆胞囊線蟲J2寄生菌的分離分析研究表明,其中在安徽、河南、江蘇等地區(qū)的38份土樣中分離到了巴士桿菌。段玉璽等(2008)對從東北和華北地區(qū)采集到的130份土樣中分離到295株芽孢桿菌,其中6株對大豆胞囊線蟲具有明顯的抑制作用,平均校正死亡率達(dá)到74.03%。杜春梅等(2011)從黑龍江大豆胞囊線蟲衰退土中分離到2株芽孢桿菌,分別為側(cè)孢芽孢桿菌(Bacilluslaterosporus)和枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis),且這兩株菌的發(fā)酵液對大豆胞囊線蟲具有明顯的抑制作用,對J2的致死率達(dá)到91.08%。近年來也有多項研究表明,美國大豆胞囊線蟲自然衰退可能是是由于專性寄生細(xì)菌——巴氏桿菌(Pasteuriasp.)或食線蟲真菌的作用。但是,關(guān)于生防細(xì)菌種類及其作用機理還有待進一步研究。4大豆胞囊線蟲病的生防效果目前大豆胞囊線蟲生物防治方面的研究已經(jīng)取得了較大的進步,應(yīng)用大豆胞囊線蟲抑制性土壤中的生防因子防治大豆胞囊線蟲病具有很大潛力。另外