植物内生菌对苹果树腐烂病防治的研究进展

张永华刘岩赵兴民王道亮

(1.山东省新泰市现代农业发展服务中心，山东 新泰 271200；2.山东省新泰市国有土门林场，山东 新泰 271200)

植物内生菌(Endophyte)主要是指存在于植物各组织或器官内，在植物整个生命或某一特定生活阶段，不使其出现明显被感染症状的一种微生物。最具代表性的有内生细菌、内生真菌和内生放线菌3种[1]。从1886年德国科学家DeBarry首次提出“内生菌(endophyte)”一词,20世纪30年代人们通过食用被牲畜感染了内生菌的草开始对内生菌有了初步的认识，进而开始研究。随着研究领域的扩大，内生菌的生理和预防功能已被国内外学者在农业和医学领域进行了探索，并逐步推广应用。内生细菌作为一种生物农药，具有耐药性、无害、无毒、无污染，能够维持生态平衡等优点，逐渐成为国内外学者的研究热点。

1 植物内生菌作为资源菌的作用

1.1 固氮作用

固氮生物通常是小型原核生物，所以也被称为固氮微生物。根据固氮生物与高等植物的关系，固氮生物可分为自养固氮菌、共生固氮菌和结合固氮菌。

1.2 溶磷解钾的作用

许多微生物可以矿化有机磷或将其转化为可溶性磷，从而促进植物对磷的吸收[2]。

1.3 铁载体作用

铁载体是螯合铁的一种，由植物或微生物合成分泌产生。是微生物摄取铁的低分子量化合物，几乎分布在所有微生物中。许多植物可以吸收细菌中的铁载体，这对植物吸收和利用铁非常重要。这种方式也是这种细菌促进植物生长的一个方面。内生菌通过与病原菌竞争铁营养，抑制病原微生物的生长繁殖，从而发挥生物防治作用。

图1 3种铁载体的类型

1.4 促进植物生长

植物生长素、赤霉素、细胞分裂素等植物激素可由内生菌产生，可直接促进植物生长。内生菌通过直接产生拮抗物质来抑制病原菌，同时通过加强植物对相关营养元素的吸收，与宿主体内的病原菌争夺生存空间和物质来抑制病原菌的生长，从而促进植物的健康生长。除了促进植物生长外，内生菌在防治植物病害方面也发挥着重要的作用，这也是本文将重点研究的内容。

2 苹果树腐烂病的防治

苹果腐烂病(Valsa mali Miyabe et yamada)俗称烂皮病、臭皮病，是由无性型为Vespora的苹果腐烂病菌(Valsa ceratosperma)的真菌对苹果树干造成严重危害的病害之一，症状主要为溃疡型和死枝型。苹果树腐烂病的主要特征如下。

2.1 病菌的潜伏期长

病原体从木质部侵入树体后，通常不会立即发作，而是潜伏起来，在条件适合致病时，再从木质部向皮层扩散。据观察，苹果树腐烂病的潜伏期可长达3～4a。

2.2 感染点多

腐烂病可通过人为伤害如砍锯、转枝、虫害、机械损伤、冻害等自然灾害造成的伤口感染果树。此外，果树的皮孔、果痕、叶痕也可以作为侵染腐烂的入口。简而言之，腐烂病可以感染的途径很多，足以导致每一根树枝都被细菌感染。

2.3 田间细菌多

苹果树腐烂病菌的孢子可以通过气流、雨水和昆虫传播，而果农一般将清理好的病组织堆积在果园里或倒入果园旁的杂草中，不注意病菌的彻底清除，容易造成大规模感染。目前，苹果树腐烂仍然是一种不治之症。

研究表明，被内生菌感染的宿主植物具有抗逆性、抗病性、逆境性和快速生长的优势，较未感染的植物具有更强的生存竞争力。而且植物内生菌可以产生生物活性物质，可以作为生物防治的资源和新药的来源。作为潜在的资源菌，因其独特的优势，如能很好地在植物的相应部位定居，占据有利的生态位置，不易受环境条件影响，能抵抗病原体的入侵等，在植物病害的防治中显示出很强的应用前景。

3 植物内生菌对苹果树腐烂病防治

3.1 植物内生细菌对苹果树腐烂病的抑制作用

内生菌在其生长过程中可以产生抗生素、水解酶、生物碱等抗菌活性物质，这些在植物体内产生和转运的抗菌活性物质可以直接抵抗病原菌的入侵，从而有效防治植物病害。

1992年，Kloepper首次提出内生细菌的概念，认为内生细菌可以在健康的植物组织中定殖，与植物本身和谐相处[3]。随着研究的深入，发现内生细菌不仅能产生与宿主植物相同的化合物，还能产生一些次生代谢产物，主要包括酚类、醌类、生物碱类等，能促进植物生长，抗病虫害。Kumara P M、Shweta S等从苹果树皮中筛选内生细菌B5014，发现其发酵液对苹果腐烂病菌的菌丝生长和孢子萌发有明显的抑制作用。分离自苹果树皮的内生细菌B5014对苹果树具有良好的亲和性。接种在苹果树上很容易被果树接收，因此可以在果树上长期甚至永久定殖，起到生物防治作用。

3.2 植物内生真菌对苹果树腐烂病的抑制作用

内生菌可以带走病原菌生长所需的营养物质，导致病原菌因营养不足、生长能力不足而生长缓慢或停止生长。在一些植物组织或器官中，内生菌和病原菌的生态位是相同的，因此内生菌可以通过抢占病原菌的生长空间来提高宿主植物的抗性，从而起到防治作用。因此，内生菌利用自身优势占据植物中病原菌的生态位，带走所需的营养物质，抑制其生长，是有效防止植物受到病原菌入侵的重要途径之一。

目前已有利用内生真菌防治苹果树腐烂病的报道。研究表明，从生防因子ND35的培养滤液中提取的粗酶液能强烈抑制苹果树腐烂病菌的菌丝生长和孢子萌发。薛应钰、李发康等[4]从健康富士苹果树皮中分离出13属126株内生真菌。通过室内抑菌试验和田间保护效果试验，发现42株内生真菌抑制苹果树腐烂病的生长。筛选出抑菌效果较好的拮抗内生菌。不同内生真菌的ME无菌培养液对苹果树腐烂病菌丝生长和分生孢子萌发均有抑制作用，其中链格孢菌占87.5%，说明链格孢菌在防治腐烂病中起着重要作用。此外，还发现内生菌产生的挥发性物质也能抑制苹果树腐烂病菌菌丝的生长。

如图2所示，苹果树腐烂病菌的菌丝在抑制带边缘已经明显变细，分布不均匀，说明菌丝生长受到了明显的抑制。如果能提前3d接种内生细菌，其抑制作用会更明显、更强。

图2 内生真菌对苹果树腐烂病菌的抑制情况

链格孢菌是一种普遍存在的真菌，主要分布在植物上，分布广泛，少数会出现在有机物或土壤上。同时还有个别菌株，也是人和动物的条件致病菌。链格孢菌能产生多种毒素，在植物病害防治方面具有巨大潜力，成为植物的重要病原。

图3 苹果内生链格孢产生的挥发物质对腐烂病菌菌丝生长的抑制作用

3.3 植物内生放线菌对苹果树腐烂病的抑制作用

研究证明，诱导植物产生系统抗性(ISR)以抵抗病原菌的感染，减少疾病的发生，是反映植物内生菌预防效果的另一种途径。诱导系统抗性(ISR)不同于传统的系统获得性抗性(SAR)，其表型与病原体诱导的SAR相似。2种ISR都能诱导对病原菌的广谱抗性。总的来说，ISR抗性和苯酚积累与植物抗毒素水平的增加有关。最典型的内生细菌是内生放线菌。此外，内生菌还可以通过增强宿主植物的抗性或促进其生长来控制疾病。一般来说，被内生菌感染的植物比未感染的植物生长得更快。这主要是因为内生细菌能够加速宿主植物对养分的吸收，典型的表现为内生固氮菌。此外，内生菌可以产生或促进宿主产生一些植物生长调节剂，如细胞分裂素、赤霉素等，从而提高植物的生长速度。

图4 诱导系统抗性

植物内生放线菌是指存在于健康植物各种组织器官中，不危害宿主植物生长的放线菌。其分布在植物的各种组织中，可以促进植物抗病、适应逆境、吸收养分、维持植物体内的微生态平衡。与其它微生物相比，植物内生放线菌能够在植物组织中定居，避免与土壤和根际微生物的竞争，从而具有突出的竞争优势；可通过在植物组织中产生抗生素、溶菌酶等拮抗物质来增强植物的抗性；能与寄主植物共生固氮，既能促进植物生长，又能增加产量。

植物内生放线菌在植物病害生物防治中的优势已引起广泛关注。主要通过产生抗生素和分泌细胞壁降解酶来抑制病原菌的生长，或者通过固氮、铁载体、信号分子等手段诱导植物产生抗体，从而达到控制的目的。此外，内生放线菌还可以通过产生生长调节剂来加速植物生长，提高植物抗病性。从灰色链霉菌中分离出的一个变种对苹果树腐烂病菌的菌丝生长有抑制作用。提取其发酵液后，发现其乙酸乙酯相具有较强的抗菌活性。

薛应钰等[4]研究了内生放线菌对苹果树腐烂病的防治效果。结果表明，7株内生放线菌能很好地抑制病原菌分生孢子的萌发和病原菌菌丝的生长，并以Hhs.015菌株的抑制效果为例。如图5所示，用Hhs.015菌株的无菌发酵滤液处理后，该菌株出现菌丝原生质体溢出，菌丝分枝增多，顶端呈圆形，不规则弯曲。

图5 施用菌株Hhs.015无菌发酵滤液前后苹果树腐烂病菌分生孢子萌发的变化

如图6所示，正常苹果腐烂病菌菌株在PDA培养中表现为表面光滑、尖尖、粗细均匀、菌丝细长。Hhs.015菌株经无菌发酵滤液处理后，菌丝原生质体溢出，菌丝分枝增多，顶端呈圆形，不规则弯曲。

图6 菌株Hhs.015无菌发酵滤液作用前后苹果树腐烂病菌菌丝生长的对比

综上所述，内生菌主要通过产生次生代谢产物和活性物质来抑制苹果树腐烂病的发生，使苹果树腐烂病病原菌的菌丝生长和孢子萌发发生畸形。

4 结语

我国幅员辽阔，植物资源丰富。内生菌具有种类丰富、生活环境特殊的特点。此外，内生菌可以产生生长调节剂，诱导宿主植物产生抗性，抑制病原菌的生长，不仅可以防治植物病害，还具有环保安全的优点，非常符合当前农业生产和生物防治的需要。自20世纪初发现苹果树腐烂病以来，其危害性受到广泛关注，防治和研究一直在继续。但目前，苹果树腐烂病的防治主要还是以化学防治为主，仍然是一种难以根治的病害。因此，利用内生菌控制苹果树腐烂在植物病理学领域是很有前景的。