化学除草剂的大规模使用,在不少国家或地区造成了地下水污染,破坏了人类生活环境。由于除草剂残留的影响,使部分地区农作物产业结构无法进行优化调整。化学除草剂单一品种长期使用,还使抗药性生物型杂草增加,多年生难除杂草危害水平上升,杂草防治难度增大。随着各国政府对环境和农业可持续发展的重视,民众对自身健康的关注,对绿色甚至有机食品的需求,将导致在农业上减少甚至禁止使用化学农药(包括除草剂)的压力加大,从而为微生物除草剂的研究、开发及利用留下广阔的空间。单从防效来看,任何真菌微生物除草剂都难以与化学除草剂相比拟。但从讲效益、讲公益的层面看,微生物除草剂具有巨大的开发潜力和价值,前景非常光明。笔者研究团队开展农田杂草生物防治研究,在国家"十二五"、国家自然科学基金、863计划、青海省科技项目和青海省国际交流项目的支持下,对青海农田杂草的生物防治工作做了研究与攻关,初步取得一些成绩,主要包括一些几个方面:1.发展生物农药,最基础的工作之一是发掘我省的生防微生物的物种资源、功能基因资源及功能基因组资源及微生物代谢产物资源。本研究依托青海地区地区丰富多样的特殊微生物资源,经多年收集、研究和积累,初步形成拥有数百株活性功能菌株的生物农药研发资源库,为本领域的可持续研究发展奠定良好基础。本课题研究对十多个真菌属的百余个微生物菌株进行除草活性筛选,已筛选出具有发展潜力的除草微生物菌株10余个:其中具有较大潜力的菌-草体系有燕麦镰刀菌GD-2、多孢木霉HZ-31对野燕麦,出芽短梗霉PA-2对猪殃殃、野燕麦等。以杂草种子萌发和幼苗生长受阻为指标测定其除草活性,结果发现,生防菌株对供试杂草种子萌发后根和芽的伸长都有较强的抑制作用,而且对杂草幼苗的毒杀活性很强;同时探讨生防菌株对作物幼苗生长的安全性。2.微生物代谢产物中活性化合物的筛选时生物农药创新研究开发的一个主要环节。分别用乙酸乙酯和正丁醇等体积萃取生防菌株GD-2培养滤液病制备粗毒素,除草活性测定结果表明,用乙酸乙酯萃取所得粗毒素的活性最高。试验发现培养滤液中的除草活性物质耐高温,降低或升高培养滤液的pH值可以提高乙酸乙酯的萃取效率,利用活性炭可以吸附培养滤液中的除草活性物质。3.生物除草剂的高效研究,首先需要建立高效的菌种改良技术,以期快速设计出具有高产量、高耐受力和高适应性的优良菌株。利用原生质体融合技术构建了工程菌株,选用对野燕麦有强致病力的候选优势菌株燕麦镰孢GD-2和多孢木霉HZ-31作为亲本,采用原生质体融合技术进行菌株改良,通过野燕麦种子萌发的抑制效果及温室抑草活性作用筛选出性状优异的融合子。结果表明,获得的3个性状各异的融合子进行离体生测后,融合子R2对野燕麦种子萌发的抑制效果显著高于燕麦镰孢GD-2,而与多孢木霉HZ-31的效果相当,盆栽致病力测定时融合子R1对野燕麦的鲜重防效高于双亲菌株,达88.03%。4.经对燕麦镰刀菌进行发酵工艺优化试验发现,GD-2菌株在玉米培养液中产孢量最高,摇瓶产孢条件为28℃、初始pH7.0、初始接种量体积分数为0.5%、培养7d时,产孢量最大,达到4.5×10~7/mL以上。以玉米粉和麦麸作固体发酵基质,确定了固体发酵所需的参数。结果发现,固体浅皿产孢条件为28℃、初始pH 8.0、初始接种量质量体积比为50:1(g/mL)、基质含水量在59%~61%、培养7d、麦麸与玉米粉的质量比为5:5,产孢量超过单用麦麸和玉米粉,达到7.58×10~8/g以上。PA-2菌株于葡萄糖5%,大豆粉5%pH值7.0,温度28℃,接种量5%,该参数下培养得到的产孢量达到7.0×10~6/mL以上。以大豆粉和玉米粉作固体发酵基质,于接种量2%,温度31℃,pH值8.0,基质含水量61.70%,该参数下培养得到的产孢量达到6.0×10~7/g以上。5.将GD-2和PA-2菌株孢子粉与除草剂不同剂量组合进行田间小区试验,结果发现,燕麦镰刀菌GD-2菌株7×10~7个孢子/mL孢子粉与5%精喹禾灵EC 1/3和1/6推荐浓度混合使用对野燕麦的防效分别为79.64%和76.39%,显著高于该药剂在推荐浓度下单独使用的防效(71.03%),后者的防效和该菌与5%精喹禾灵EC1/9推荐浓度混用的防效(71.69%)相当。在同一浓度下,农药减量与菌混合比单独使用农药的防效要高,以上结果显示燕麦镰刀菌GD-2菌株孢子粉与5%精喹禾灵EC混合使用可望应用在大田防治野燕麦。出芽短梗霉菌PA-2菌株7×10~7个孢子/mL孢子粉与200克/升氯氟吡氧乙酸EC 1/2和1/5推荐浓度混合使用对野燕麦的防效分别为80.85%和78.05%,显著高于该药剂在推荐浓度下单独使用的防效(74.62%)。在同一浓度下,农药减量与菌混合比单独使用农药的防效要高,以上结果提示出芽短梗霉菌PA-2菌株孢子粉与200克/升氯氟吡氧乙酸EC混合使用可望应用在大田防治猪殃殃。