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有益细菌在烟草栽培上的利用

2006-11-06

  细菌是微生物的一大类群,种类多、数量大,广泛存在于烟草周围,在长期进化过程中,它与烟草建立了密切的关系,其中一些细菌可以促进烟草的生长,抑制病菌。由于细菌繁殖速度快,可以人工大量繁殖施用,以调节烟草微生境,限制有害生物,增加有益微生物类群,所以,有益细菌在烟草栽培上的应用具有极大的潜力。主要代表细菌有假单胞菌、芽孢杆菌、穿刺巴斯德氏柄菌等,其中应用较多的是芽孢杆菌。

  1.硅酸盐细菌

  硅酸盐细菌,并非是分类学上的名称,在分类上它属于芽孢杆菌(bacillus spp.)。目前,一般认为硅酸盐细菌主要有3种,即环状芽胞杆菌(b.circulans)、胶质芽胞杆菌(b.mucilagilosus)和土壤芽胞杆菌(b.edaphicus)。

  硅酸盐细菌在以钾长石为唯一钾源的培养基中能形成丰厚的大荚膜,同时能合成并分泌草酸、柠檬酸、酒石酸以及多种氨基酸,这些细胞代谢物分子均含有具络合作用的官能团,它们能与矿物中的硅、铝等离子发生络合作用,使矿物分解并释放出钾、硅。硅酸盐细菌的荚膜多糖紧紧包绕着矿物,合成并分泌草酸、柠檬酸、酒石酸以及多种氨基酸等在矿石表面的浓度很高。有机酸、氨基酸和荚膜多糖的混和物分解钾矿石的能力明显高于这几种化合物单独分解钾矿石的能力。在酸性条件下(ph 2.5)有机酸溶解钾矿石的作用大于在中性条件下(ph 7.0)有机酸对钾矿石的溶解。有机酸溶解钾矿石的作用既有酸溶作用,又包含有机酸的络合作用,而且络合作用也起重要作用,因为在有机酸结构受到破坏时,它们溶解钾矿石的能力就减弱。荚膜多糖能通过提供质子和与溶液中的离子形成复合物来提高分解矿物的能力。可以认为,硅酸盐细菌分解钾矿石的作用是其产生的代谢产物共同作用的结果。

  烟草是一种需钾、磷较多的经济作物,特别是钾,不仅影响烟株的生长发育,而且直接影响烟叶的质量。土壤中虽然存在大量的钾、磷元素,但绝大部分是无效或缓效的,难被烟株吸收利用。速效钾、磷远远不能满足烟草生长发育的需要,每年都要向烟田投入大量的磷、钾化学肥料,不仅造成环境污染,而且大大增加了生产成本。

  硅酸盐细菌对钾、磷等元素有特殊的利用能力,它对土镶中难溶性钾、磷有很强的利用能力,从而在烟草生长发育期间提供速效钾、磷等营养元素,改善土镶的供肥能力,提高氮、磷、钾等肥料的转化率,满足烟草生长发育的需要(王思远,2000)。硅酸盐细菌在施用时可与化肥配施,也可单独浇施、撒施。

  2.苏云金芽孢杆菌

  苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)在体内形成的伴胞晶体是其杀虫的主要毒素。当敏感性的昆虫吞食晶体后,在昆虫的碱性肠道中,晶体被水解成对昆虫有毒性的肽而产生毒性,至使昆虫停止取食、麻痹,得败血症而死亡。

  苏云金芽孢杆菌杀虫剂,是目前世界上用途最广,开发时间最长,产量最大,应用最成功的生物杀虫剂,占生物防治剂总量的90%以上,已有60多个国家登记120个品种,广泛用于防治农业、林业、贮粮害虫以及医学昆虫。苏云金芽孢杆菌已鉴定了70个血清型,82个亚种,它对无脊椎动物中的4个门,以及节肢动物门中9个目的近600种昆虫和有害生物有活性。自80年代初克隆第一个杀虫晶体蛋白基因以来,已经命名了134个亚类的基因。90年代以来,第二代细胞工程杀虫剂和第三代基因工程杀虫剂相继投入市场。我国自1965年第一个商品制剂“青虫菌”问世以后,其产量长期稳定在1千到2千吨,90年代得到迅速发展,已有20多个工厂登记了30多种产品,年产量达3万吨,并能部分出口。

  苏云金芽孢杆菌广泛存在于自然界,能在不同的生态环境下存活、繁殖,可从采集的昆虫、土壤、蚕渣、仓库灰尘、植物体表面等基质中分离得到。它对营养的要求不高,能在多种碳源、氮源和无机盐中正常发育,可利用许多农副产品,其工厂化生产通常采用液体深层发酵、后处理制剂化等工艺而进行。

  苏云金芽孢杆菌制剂可喷施,用于烟草鳞翅目害虫如地老虎、夜蛾、潜叶蛾、仓储害虫等的防治。

  3.其它芽孢杆菌

  一些具有防病、增产作用的芽孢杆菌,如增产菌、地衣芽孢杆菌等,在烟草有害生物的防治中也可充分的利用。这类芽孢杆菌,由于其能够产生拮抗物质而起到防病的作用,或由于其产生生长激素类物质及释放可供植物吸收的矿物质而具有促进作物增产。

  应用芽孢杆菌(bacillus spp.)防治病害的研究很多,是病害生物防治研究的热点。经这类处理后的病原菌菌丝呈手指状分叉、粗缩、变短,原生质浓缩,其机理是这类细菌可产生一些抗生素类或酶类的抑制菌丝生长的物质。

  经过几十年的研究现已有一些进入应用阶段。从sclerotium rolfsii 菌丝中分离出的bacillus subtilis a13菌株在体外可抑制多种病原的生长,并对作物有促进生长作用,可使胡萝卜、燕麦、花生分别增产48%、33% 和37%。这个菌株是最早商品化的芽孢杆菌制剂。2000年,美国agraquest公司用枯草芽孢杆菌qst713菌株开发出活菌杀菌剂serenadetm,并通过美国环保局的登记,用于防治瓜类、叶菜、辣椒、葡萄、核桃和马铃薯等陆生植物的白粉病、霜霉病、疫病、灰霉病等病害。

  这类菌芽孢杆菌可用作烟草包衣,也可直接施用于烟田土壤中。如地衣芽孢杆菌菌株gp13防治烟草黑胫病时,以烟株成活后施用防治效果较好,500倍的菌剂防效为63.2 %-83.3%,与对照药剂甲霜灵锰锌的防治效果相当(方敦煌等,2003)。


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