粉红粘帚菌在防控丝瓜根结线虫与枯萎病复合病害的双重作用

植物寄生线虫是全球农业最严重的经济威胁之一,特别是在气候条件适宜的热带和亚热带地区危害更甚,可侵染谷物、蔬菜等多种作物,导致严重减产并威胁粮食安全,其危害程度受初始种群密度、寄主敏感性等多因素影响。其中根结线虫破坏力最强,通过口针注入效应蛋白诱导根系形态和生理变化,阻碍植株吸收养分,引发黄化、生长迟滞,还易诱发土传真菌、细菌病原的次生侵染,形成病害叠加效应。根结线虫与镰刀菌等真菌存在协同致病现象,并具有“线虫先侵染为真菌创造条件”和“二者同步瓦解植物防御”两种互作模式。根结线虫诱导的植物生理变化,其引发的根系分泌物还会刺激真菌繁殖,抑制有益根际微生物,促进真菌定殖。针对根结线虫危害,需制定有效的防控策略。化学杀线虫剂虽有效,但成本高、有环境风险,生物防治因环境友好、可长期控病成为更优选择。木霉属( Trichoderma spp. )、紫孢霉属( Purpureocillium spp. )、芽孢杆菌属( Bacillus spp. )、假单胞菌属( Pseudomonas spp. )及丛枝菌根真菌(AMF)等多种有益微生物,能通过竞争、诱导抗性等机制抑制线虫、增强植物抗逆性。
粉红粘帚菌( Clonostachys rosea )作为土壤寄生性真菌,因可同时靶向线虫和病原真菌受关注。它生态适应性强、拮抗谱广,能抑制禾谷镰刀菌等多种病原真菌,还可针对线虫卵、胞囊等生活史阶段发挥作用,对根结线虫等多属线虫有效。不过其不同菌株杀线虫效力有差异,凸显广谱应用潜力。该菌的抗真菌和杀线虫活性,主要靠生物活性次级代谢产物及几丁质酶等水解酶介导,还能诱导植物防御反应、促进植物生长,是综合病害管理的理想生防制剂,对可持续农业意义重大。为此,研究人员探讨了根结线虫(南方根结线虫, Meloidogyne incognita )与枯萎病病原菌(尖孢镰刀菌, Fusarium oxysporum )在棱角丝瓜( Luffa acutangula )上的协同互作效应,并评估了粉红粘帚菌( C. rosea )菌株TNAU CrN01的生防潜力。
温室试验
温室试验表明,与单一病原菌处理组相比,用南方根结线虫和尖孢镰刀菌共同侵染丝瓜幼苗,会显著加重病害严重程度。且病原菌的接种顺序起着关键作用,当先接种南方根结线虫、7 d后再接种尖孢镰刀菌时,植株受到的影响最为严重,与未接种病原菌的对照组相比,其地上部和地下部(根系)生长指标的降幅均超过50%,枯萎病发病率(87.25%)和根结指数(RKI,4.25)也最高,这表明前期线虫侵染能协同增强真菌的致病性。
土壤基生物测定
土壤基生物测定结果表明,施用 Clonostachys rosea 能显著降低线虫和真菌种群数量,且病原种群数量下降呈现浓度依赖性效应。其中0.2%悬浮液对南方根结线虫和尖孢镰刀菌的抑制率分别达85.1%和91.8%。相容性试验证实该菌株可与有益土壤动物联用,对非靶标生物(包括对昆虫具有致病性的暹罗夜蛾斯氏线虫 Steinernema siamkayai 和尤金真蚓 Eudrilus eugeniae )无毒性。
培养条件优化
通过响应面法优化培养条件,发现在24℃、碳氮比150:1时能够获得最高孢子产量,分生孢子浓度达到1.97×10⁷个/mL。优化后的培养条件可促进菌株形成密集、均匀的菌丝体,并产生大量孢子。相比之下,未优化的PDA培养基上菌株菌落分布稀疏。
温室及田间试验
温室及田间试验表明,粉红粘帚菌滑石粉制剂可显著促进丝瓜生长,并有效抑制由南方根结线虫( M. incognita )与尖孢镰刀菌( F. oxysporum )构成的复合病害,经 C. rosea 处理的植株,其株高和根长均显著增加,分别达到59.11 cm和20.35 cm。经验证发现粉红粘帚菌对两种病害的防效优于其他测试生防制剂,如 P. chlamydosporia 、 P. lilacinum 和 T. asperellum 处理组的田间防效。经粉红粘帚菌处理的植株,对根结线虫的抑制效果最为显著,土壤线虫种群数量减少43.13%、根结数量减少66.84%、成虫雌性个体数量减少56.21%、卵囊数量减少66.12%,且线虫病害严重度指数(RKI)降至2.50,低于其他生物防治剂处理组的数值。同样,该处理组将枯萎病发病率降至25.5%,降幅达67.58%,防治效果与化学防治组相当,且优于其他生物防治处理组。
研究结论
该项研究表明,以滑石粉为基础载体的粉红粘帚菌 C. rosea TNAU CrN01 制剂能够有效防治丝瓜根结线虫和枯萎病菌,其效果与化学处理相当,是一种高效绿色的土传病害替代方法。
图表
图1 不同浓度 C. rosea TNAU CrNO1 孢子悬浮液对南方根结线虫二龄幼虫的影响
图2 温室条件下不同处理对南方根结线虫病和尖镰孢病发病率的影响