植物病害是农业生产的大敌 ,据联合国粮农组织 (ＦＡＯ)统计每年因植物遭受病害造成的减产平均损失为总产量的 10%～ 15%。目前 ,防治植物病害的主要手段为化学杀菌剂。但由于化学农药潜在的对人类健康的危害、对环境的污染、对非靶标生物的影响及植物病原菌抗性的发展等问题 ,使得化学农药的发展受到了来自各方面的限制。寻找广谱、高效、低毒的生物农药已成为科研人员及农药使用人员的共识。据统计 ,目前国际上生物农药产品已
超过 100多种 ,但 90%以上是微生物杀虫剂。有专家预测第二个重要的商业化的生物农药将是微生物杀菌剂〔1〕。微生物杀菌剂种类用微生物防治植物病害可分为三种情况 :一为直接利用活体微生物作为生物防治剂 (BCAs) ;二是利用微生物及其代谢产物中的活性成分 ,称为生化杀菌剂 (Biochemiocalfugicides) ;三是以微生物代谢产物为先导 ,合成新的化学杀菌剂 ,称为半合成杀菌剂。
1.微生物杀菌剂的种类。
1. 1 活体微生物杀菌剂
在过去的二十年中 ,微生物活体直接作为生物防治剂取得了极大的进展 ,被广泛研究的活体微生物既有细菌 ,又有真菌 ,还有放线菌。
1. 1. 1 细菌生物防治剂
早期用于生防研究的细菌多为革兰氏阴性菌 ,如假单胞杆菌、放射形土壤杆菌、欧文氏菌等。其中荧光假单胞杆菌 是研究报道最多的一类生物防治细菌〔2〕。它们大量存在于植物根际 ,也习于定殖植物根面 ,繁殖迅速 ,能产生嗜铁素和抗生素 ,而成为植物位点和空间微环境的有力竞争者 ,从而对多种植物病原菌有抑制作用。放射形土壤杆菌菌株Ｋ84在 19 7 3年就被大规模生产 ,用来防治由根癌病土壤引起的感染〔3〕。欧氏杆菌对白菜、萝卜、马铃薯等的软腐病或腐烂病有防效。沈阳农业大学生物农药工程中心利用拮抗木霉和拮抗细菌混合发酵制成粉剂，成功地防治了保护地蔬菜和甜瓜的苗期病害，该项产品正处于中试阶段（4） 。
近年来 ,人们逐渐认识到革兰氏阳性菌在生物防治中的重要作用。特别是芽孢杆菌种类繁多 ,资源丰富 ,芽孢的形成使得它们的适应性和抗逆能力强 ,易于工业化生产和贮藏 ,应用于生产潜力大。枯草芽孢杆菌制剂Kodiak已在美国商业化 ,对植物病原菌Ｆｕｓａｒｉｕｍ和Ｒｈｉｚｏｃｔｏｎｉａ有很好的防治效果 ,同时兼具防病和促进作物生长的作用〔5〕。蜡质芽孢杆菌ＵＷ 8 5最初分离于苜蓿根围 ,对苜蓿猝倒病有防效 ,后经广泛的田间实验证实 ,其对大豆猝倒病和根腐病有可靠的防效 ,现已在美国环保局登记用作种子处理剂。蜡质芽孢杆菌Ｒ2和枯草芽孢杆菌Ｂ- 9 08对水稻纹枯病有较强的抑制作用。
1．1．2 真菌制剂
国内外对真菌性杀菌剂的开发一直给予了很大关注，目前已有20多个属的真菌被用于植物病害的生防实践。其中木霉菌(Trichoderma)是植物病害生防制剂中开发产品最多的。早在1981年木霉制剂已在西欧一些国家商品化生产，包括哈茨木霉(T．harzinum)、绿色木霉、钩状木霉、长枝木霉、康氏木霉等种。木霉菌制剂具有作用机制复杂、生产工艺简单、使用方便、防治效果好等优点。受到用户好评。除此之外，粘帚霉(Gliocladium)、青霉菌、毛壳茵(Chaetomium)、镰刀茵(Fusarium)、瓶霉菌(Phialophora)、盾壳霉(Coniothyrium)、葚孢霉(Sporidesmium)、拟青霉(Paecilomyces)、轮枝茵(Verticillum)、节丛(Arthroborys)、指隔孢(Dactylella)、伏革茵(niophora)等属的真菌中也分别有1至多种被开发为病害生防制剂，如防治玉米苗枯病的球毛壳菌制剂，防治枯萎病的非致病性尖孢镰刀菌制剂，防治作物菌核病的盾壳霉和粘帚霉制剂等。防治植物线虫病生防制剂的开发近年来进展很快，目前已开发出淡紫拟青霉(Paecilomyces)、厚垣孢轮枝菌(Verticillum)等多个产品。
木霉菌 (Trichoderma spp．)作为一种重要的植病生防制剂 (ＢＣＡｓ) ,一直受到普遍关注。如哈茨木霉对立枯病、菌核病、腐霉病、灰霉病等多种病害有较好的防效〔6〕。哈茨木霉Ｔ39已在以色列、希腊等国家登记 ,主要用于防治灰霉病。绿色木霉对许多土壤和叶面病原菌均有效果。链孢粘帚霉主要用于防治土壤里的腐霉菌和丝核菌。其它真菌如绿粘帚霉、镰刀菌、浅白隐球酵母、寡雄腐霉等对一些植物病害均有较强的抑制作用 ,并已被许多国家的开发商进行商业化生产。Ampelomyces quisqualis和蜡蚧轮枝孢主要防治葫芦的白粉病 , ，Sporothriz flocculos防治玫瑰和黄瓜的白粉病。
1 .1.3 放线菌生防制剂
放线菌是最早发现的有生防效果的微生物。如链霉菌属中的许多种对植物病原菌有拮抗作用。1989年Kemica推出放线菌生物杀菌剂Streptpmycesgriseovirdis ,商品名为Mucostop,主要用于观赏植物和温室蔬菜上的镰刀菌 ,也可用于种子处理。我国开发的 5406抗生菌为链霉菌属 ,定名为泾阳链霉菌 ,对黄萎病菌、枯萎病菌、立枯病菌、猝倒病菌等多种植物病害具有抗性 ,且可促进植物生长〔7〕。
1．2 农用抗生素
抗生素是生物包括微生物、植物、动物在其生命活动过程中所产生的次级代谢物，能在低微浓度下有选择的抑制或影响其他生物机能。自1958年日本Setsuo等人研制成功杀稻瘟菌素一s(Bblasticidin—S)，并于1961年大面积应用于稻瘟病的防治以来，日本相继开发了春日霉素(Ka—sugamycin)、多氧霉素(Polyoxin)、有效霉素(Vzli—damycin)等农用抗生素，而且把农抗的开发研究扩展到从微生物中筛选杀虫、除草、抗病毒和植物生长调节剂等生理活性物质的研究。我国的农用抗生素研究起步于20世纪50年代，经过几十年的研究开发，取得了很大的成就，开发成功了防治水稻纹枯病的井岗霉素、防治植物白粉病的武夷霉素，防治多种真菌病害的农抗120、多抗霉素，防治细菌病害的农霉素、叶枯散、中生霉素、制黄杆菌素、新植霉素，防治植物病毒病的宁南霉素等10多种产品， 。经过几十年的研究探索，我国对新农用抗生索的筛选方法有较大程度的改进和提高，已筛选出不少农用抗生
素新品种，如多效霉素，769，891，5702，86一l，26号等（8）
近年来，利用抗生素基因组合合成创造已知抗生素糖苷的类似物或新的抗生素已成为产生新农抗的又一途径。如聚酮合酶基因(PKS)是一类控制次生代谢产物的庞大基因类群，可用来通过DNA交叉同源性克隆相关产物基因族。在过去的4年中，利用基因工程技术进行此基因族中各种可能的基因组合，产生了30多种新产物。这不仅大大拓展了产生新产物的途径，还可用来阐明多种PKS亚基在调控次生代谢产物中的作用。
近年来，人们发现对植物病原菌具有拮抗作用的放线菌和细菌均可以产生抗生素．源于放线菌的抗生素主要有灭瘟素、春雷霉素、米多霉素、多马霉素（9） ，而源于细菌的有 :生防细菌产生的多种代谢产物 ,如荧光假单胞菌可产生螯铁素、低分子质量抗菌物质、植物激素及多肽等[10].库斯塔克素即是一类自Ｂｔ中分离出的具杀菌活性的新型脂肽 ,具有用于研制新型杀菌剂的潜力[11].用枯草芽孢杆菌代谢物在贮藏前处理金花梨 ,能有效控制其灰霉病的发生 .农杆菌素 84是由Ｋ84菌株产生的低分子质量细菌素 ,它对含胭脂碱 /农杆菌素碱ＡＴｉ质粒的根癌土
壤杆菌有强抑制作用 .从 1973年起 ,Ｋ84菌株制剂已有商品化生产 ,在澳大利亚和美国等地出售 .从水稻的菊欧氏菌中分离提取的细菌素Echcin对许多病原真菌都具有很强的抑制作用 ,且对小麦纹枯病的田间防效优于井冈霉素[12].
1. 3 以微生物代谢产物为先导合成新的杀菌剂
吡咯菌素(pyrrdnitrin)和嗜球果伞素(strobil—urin)是此类合成杀菌剂的代表。前者源自Pseudomonas pyrrocinia Irnana，紫外稳定性差，经化学修饰后得到极大改善。天然嗜球果伞素源自Strobilurus tenacellus，由于稳定性问题难以制成标准杀菌剂，经过合理的直接的化学合成，一系列重要的杀菌剂应运而生。
2 作用机理
微生物杀菌剂防治植物病害的机理随生防菌及其代谢产物的种类及植物与病原菌的变化而异。其中主要的机制有竞争作用、拮抗作用、重寄生作用和诱导植物抗性 ,或两种以上机制的协同作用。竞争作用包括生防菌和病原菌之间对营养基质和生存空间的竞争。先生存的微生物能迅速占据植物体表或根际 ,排斥后来的病原菌 ,从而达到保护植物体的目的。如荧光假单胞菌能利用多种碳源并迅速繁殖而掠夺营养 ,减少了病原菌侵染及定殖所必需的碳氮源营养。生防菌分泌的胞外代谢产物如小分子抗生素、抗菌蛋白 (多肽 )、铁载体及ＨＣＮ等可直接杀死病原菌或抑制病原菌的生长 ,或是形成一个不利于病原菌的环境条件而间接抑制病原菌的生长 ,此种拮抗作用是微生物杀菌剂的主要作用机制之一。寄生(mycopa -rasitisrn)是真菌类生防制剂主要的作用机制之一。如木霉在包括趋向生长、识别、接触、缠绕和穿透等步骤的真菌寄生过程中 ,分泌产生的一系列细胞壁降解酶 ,如葡聚糖酶、几丁质酶、纤维素酶、蛋白酶等起着重要的作用 ,其中以几丁质酶尤为重要。诱导植物系统抗性是植物被环境中的非生物或生物因子激活产生的对随后的病原菌侵染具有抵抗性的特征。系统抗性的诱导可以使与植物防卫有关的病程相关蛋白 (ＰＲ -蛋白 )如 :几丁质酶、β -1, 3葡聚糖酶、ＳＯＤ酶及其ＰＲ -蛋白的活性增加 ;也会导致一些低分子量的微生物拮抗物质 ,如植保素的积累 ;还会形成其他保护作用的生物大分子 ,如 :木质素、β -Ｄ( 1, 3)葡聚糖和富含羟脯氨酸的糖蛋白。植物被诱导系统抗性后 ,便具有广谱抗性。Scheffer首次报道用四种荧光假单胞菌作为诱导剂诱发植物的系统抗性。用枯草芽孢杆菌的培养滤液可以诱导大麦对白粉病菌的侵染的抗性并使产量增加。近年来 ,应用ＰＧＰＲ诱导植物对各种病原菌的抗性已在大田实验中得到了证实。同一生防菌的不同菌株有不同的作用机制。
3 展望
据估计 ,在未来的 20年 ,谷物的产量每年应增产 1. 5 %方能满足不断增长的人口的需要。为增加作物产量 ,在相当长的一段时间内 ,化学农药的使用将继续起决定作用。但创制低毒、与环境兼容性好、在食物中残留低等符合病虫害综合治理 (ＩＰＭ )计划的新型微生物杀菌剂将愈来愈重要。未来微生物杀菌剂的研究应从以下几方面考虑。从除土壤环境外的其他各种环境 ,特别是尚未开发的环境或一些极端环境中筛选新的高效抗病微生物菌株。最近 ,大量研究结果表明 ,海洋微生物可产生很多在陆地上难以找到的生物活性物质 ,对多
种植物病害具有很强的广谱抗性。因此 ,从海洋微生物的研究开发中获得人类所需要的新型海洋微生物杀菌剂成为近年来国内外研究的热点〔13〕。应用现代生物技术提高现有微生物杀菌剂菌种的性能 ,提高产量 ,改善微生物农药成本偏高、稳定性差的不足。近年来 ,已利用基因操作技术 ,克隆芽孢杆菌的抗菌蛋白 (肽 )基因 ,构建高效表达工程菌。现代分子生物学的发展使人们能愈来愈多地克隆到各种抗病基因 ,并将这些基因顺利导入非抗性作物品种中 ,从而使病害防治工作与作物遗传育种工作融为一体 ,构建抗病基因工程植物 ,如各种抗病水稻品种等。目前 ,已发现编码细菌素的基因可以在染色体上 ,也可以存在于质粒上 ,分离并克隆这些抗菌蛋白基因就可用来培育能表达抗菌蛋白而增强抗病性的转基因植物。我国微生物资源丰富 ,发展微生物农药具有充分的优势 ,从维护知识权益考虑 ,生物农药的资源和科技创新 ,独立自主研制与开发 ,有利于我国自主知识产权的建立和维护。先发展生物农药 ,并以此带动其它高科技农药的全面发展应成为我国农药产业发展的方向。
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