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[摘 要]本文综述了由TMV引起的烟草花叶病在生物防治方面的部分研究,旨在为我国烟草病毒病的综合治理与无公害生态有机烟叶的生产提供一定的研究思路和参考方法。其中利用微生物源活性物质对烟草花叶病进行生物防治的有效物主要包括细菌活性物质、真菌活性物质和放线菌活性物质;同时也可利用植物源活性物质对烟草花叶病进行生物防治。
[关键词]烟草花叶病;TMV;生物防治
中图分类号:TU653 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)37-0267-02
由烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)引起的烟草花叶病在田间发病率为5%-20%,在幼苗期和大田初期染得该病,损失量达30%-50%,严重情况下甚至绝收[1-2]。烟草花叶病无疑是我国烟草上的主要病害之一,特别是在旱地烟栽培模式中,该病的危害主要是造成烟草产量的下降和品质的降低。采用一些防治措施,如选用优良的植株幼苗,注意农事操作的卫生,及时彻底地清除染病的烟草植株以及化学药剂防治等已有大量研究报道,也已被广大农民了解和实施,并取得一定成效,但都不是十分理想。随着科学的发展和现实的需要,以生物防治为主导的综合防治措施开始被人们所重视,此类方法不仅可以对TMV进行控制,而且也可以有效的应对农药残留和环境污染的问题。
1 利用微生物源活性物质防治烟草花叶病
1.1 细菌活性物质的应用
在自然界中,存在的部分细菌的代谢物对植物病毒有拮抗活性,不仅能够钝化病毒而且还能降解病毒核酸,使植物病毒丧失它的侵染活性。Mulvania[3]1926年发现被细菌污染的植物病毒的压出液很快丧失其侵染力。郑耀通等[4] 从污水稳定塘中提取小球藻、光合细菌、枯草芽孢杆菌以及其生态圈中相关细菌,通过不同的处理来检测对TMV的吸附和灭活性强弱。单独培养的小球藻对 TMV 没有灭活作用,但小球藻和光合细菌共生体系对TMV灭活作用最明显,推测是由于菌藻共生体系的建立使细菌与藻类增殖速率提高,增强了对TMV的吸附性和灭活性,并进一步证明稳定塘中的光合细菌在灭活TMV方面起着重要作用。申莉莉等[5]从TMV的烟田耕作层土中分离到对TMV有拮抗作用的菌株By33和By88,发酵液对TMV的体外抑制作用分别为81.81%和83.29%,硫酸铵沉淀获得拮抗蛋白对TMV的体外抑制作用分别为85.38%和87.47%,进一步检测发现拮抗蛋白还具有抑制TMV在烟株体内复制的作用。王伟伟[6]等报道枯草芽单胞杆菌W-QX-1的碱性蛋白酶对TMV的初侵染有一定的抑制作用。尹志刚等[7]发现内生生防细菌菌株EBS05代谢活性物质具有一定的内吸性,并可在一定程度上抑制和干扰TMV-CP的体外聚合及抗原位点。
1.2 真菌活性物质的应用
大型真菌提取物及其分离到的活性物抗TMV的研究报道较多,早在19世纪70年代,人们就发现多种担子菌子实体、食用菌深层发酵液和固体培养物水浸液对植物病毒有抑制作用。黄金光等[8]从树舌灵芝属的1株多孔菌(MP-01)发酵液中提取的多糖成分对TMV体外钝化效果显著,对TMV初侵染、增殖有一定的抑制作用,而且能诱导烟草产生一定的抗病性。付鸣佳等[9]从金针菇中获得了Zb蛋白,用三生烟和苋色藜作为筛选和检测用的枯斑寄主证明Zb蛋白对TMV有钝化作用。朱琳等[10]研究发现平菇菌丝提取液中抗病毒主要成分为蛋白质,当硫酸铵饱和度在40%~70%时被沉淀下来的平菇蛋白对TMV的抑制率达到60%左右。Kobayashi[11]从香菇子实体中获得一个香菇菌素蛋白,可强烈抑制无细胞系统生物的蛋白质合成,不仅对TMV有抑制作用,还可以用于防治番茄病毒病。马学萍等[12]发现7种食用菌,包括蘑菇、香菇、平菇、茶树菇、鸡腿菇、真姬菇及金针菇乙醇提取物水溶液都具有钝化及抑制TMV侵染的作用,该研究证明了香菇的预防效果最好,可以达到82%。
1.3 放线菌活性物质的应用
从微生物发现的22,500多种生物活性物质,仅有140~170种得到应用,不到1%,可见研发难度之大,工作之艰巨。其中,细菌产生的2,900种生物活性物质中,只有10~12種在临床和农业上得到应用,占应用总数的8%~10%。真菌产生的8600种活性物质,也只有30~35种被应用,占13%~15%。而放线菌产生的10100种活性物质,多达100~120种得到应用,占应用品种总数的比例高达70%~75%[13]。所以,放线菌是微生物中最丰富的具有抗病毒活性的生物资源,放线菌的生物活性产物主要是它的二级代谢产物,许多放线菌产生的抗生素和非抗生素对植物病毒都有一定的治疗效果。
1.3.1 应用宁南霉素防治TMV
宁南霉素是从诺尔斯链霉菌西昌变种发酵液中分离出的一种农用抗生素,它是一种胞嘧啶核苷肽,对多种植物病毒病有特效具有广谱、高效、低毒和低残留的特点。邓光兵等[14]研究了宁南霉素对TMV的预防、治疗和钝化作用,结果表明宁南霉素喷施5d后接种TMV,对烟草花叶病毒的预防效果为58.41%,宁南霉素浓度为150~200μg/mL时,对TMV的治疗效果达79.65%~84.96%,治疗效果最好为接种TMV 1d后喷施200μg/mL宁南霉素,宁南霉素对烟草花叶病毒的钝化效果为76.99%~83.19%,混合45min的TMV与宁南霉素等体积混合液效果更好。试验证明,宁南霉素对TMV有很好的治疗作用,而且对TMV有显著的钝化效果。
1.3.2 应用嘧肽霉素防治TMV
嘧肽霉素是由土壤中分离筛选出的不吸水链霉菌辽宁变种产生的,其有效成分是胞嘧啶核苷肽类化合物。吴春玉等[15]的研究表明嘧肽霉素对TMV粒子具有较强的体外钝化作用,并且这种钝化作用是不可逆的,这也说明嘧肽霉素对病毒粒子的结构具有一定的破坏作用,它可降低植物体内的病毒浓度,对寄主植物具有较强的保护作用,同时能在一定程度上抑制进入植株体内病毒的增殖。 2 利用植物源活性物質防治烟草花叶病
自1914年首次报道商陆汁液中存在抑制烟草花叶病毒活性物质以来,国内外进行了大量利用植物活性成分防治病毒病的研究,发现了许多高等植物中含有抑制病毒活性物质。目前,从植物中提取的抑制病毒的活性成分主要为蛋白质类、生物碱类、黄酮类、萘醌类、有机酸以及植物激素类等[16]。Baranwal等从鸡冠花中提取到一种分子量21KD的糖蛋白,该蛋白具有热稳定、可忍受放线菌素-D和胰蛋白酶处理的特性,接种TMV前用该蛋白处理心叶烟,可抑制病毒的侵染[17]。陈启建等报道大蒜挥发油可使体外完整的TMV粒体断裂,明显抑制病毒衣壳蛋白的体外聚合,显著提高烟草体内过氧化物酶和多酚氧化酶的活性。姚宇澄等从牛心朴子草中分离出生物碱活性成分,通过生物活性跟踪定色谱分离,结构鉴定,确定出它是菲并吲哚里西啶生物碱,包括7-脱甲氧基娃儿藤碱和N-氧代-7-脱甲氧基娃儿藤碱,对TMV和PVY均表现出很强的抑制作用,在3.0×10-4g/mL浓度下对TMV的防治效果达96.8%。
3 存在问题与发展展望
目前,国内学者对植物烟草花叶病的生防技术进行了大量的研究,也取得了一定的成就,但在抗病毒有效成分的提取、分离、鉴定以及作用机制等方面都需进一步的研究,这将对抗植物病毒先导化合物的发现具有重要意义。而且,许多活性物质的抗病作用只是进行了室内或盆栽试验,而大田防治效果未知。
在未来烟草病毒病药剂的开发中,侧重生物农药的开发和利用,可以减少剧毒化学农药的用量,为“无公害”烟叶的生产提供有利的植保措施,为卷烟工业提供优质的烟叶。充分利用丰富的生物资源,研究开发高效、低毒、低残留、对生态友好的抑制烟草病毒病药剂具有重要的意义,前景十分广阔。
参考文献
[1] 吴艳兵,颜振敏,谢荔岩,等.天然抗烟草花叶病毒大分子物质研究进展.微生物学通报.2008,35(7):1096~1101.
[2] 邱并生,王敏.植物病毒学的研究进展.中国病毒学,2004,19(3):309~312.
[3] Carsuso FL.Journal of Am Phytopathol Soe,1997,(3):159.
[4] 郑耀通,林奇英,谢联辉,等.污水稳定塘菌-藻生态系统去除与灭活植物病毒TMV的研究.环境科学学报.2004,24(6):1128~1134.
[5] 申莉莉,王凤龙,钱玉梅,等.拮抗细菌对烟草花叶病毒(TMV)的抑制作用研究.中国烟草科学,2007,28(5):9~11.
[6] 王伟伟,郭志波,安德荣,等.枯草芽孢杆菌W-QX-1碱性蛋白酶的性质及其抗烟草叶病毒活性初步研究.西北农业学报,2008,17(6):187~192.
[7] 尹志刚,赵玉华,陈建光,等.内生细菌EBS05代谢活性物质抗烟草花叶病毒活性的初步研究.襄樊学院学报,2009,30(5):78~81.
[8] 黄金光,李怀方,宋爱荣,等.树舌MP-01菌株提取液抑制TMV生物活性研究.中国烟草科学,2007,28(2):47~48.
[9] 付鸣佳,吴祖新,林奇英,等.金针菇中一种抗病毒蛋白的纯化及其抗烟草花叶病毒特性.福建农业大学学报.2003,32(1):84~88.
[10] 朱琳,林秀敏,钟鸣,等.平菇蛋白提取物对烟草花叶病毒的抑制活性初探.现代农业科技.2009,(12):12~14.
[11] Kubo S,Ikeda T,et al.Journal of Ann Phytopath Soc Japan,1990,56:481~487.
[12] 马学萍,段云晖,孔宝华,等.食用菌提取物对烟草花叶病毒的抑制作用.云南农业大学学报,2007,22(2):296~298.
[13] 蒋怡,唐蜀昆,张玉琴,等.放线菌产生的生物活性物质.微生物学通报,2007,34(1):189.
[14] 邓光兵,万波,胡厚芝,等.宁南霉素对烟草花叶病毒的生物活性.应用与环境生物学报,2004,10(6):695~698.
[15] 朱春玉,吴元华,王春梅,等.嘧肽霉素对烟草花叶病毒抑制作用研究.植物保护,2005,31(4):52~54.
[16] 陈庆园,胡玉录,王发鹏,等.抑制烟草病毒病植物源活性物质的研究进展.中国烟草科学.2006,(3):16~19.
[17] Baranwal VK, Verma HN. Characteristics of a virus inhibitor from leaf extract of Celosia cristata. Plant pathology, 1997, 46: 523~529.
[关键词]烟草花叶病;TMV;生物防治
中图分类号:TU653 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)37-0267-02
由烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)引起的烟草花叶病在田间发病率为5%-20%,在幼苗期和大田初期染得该病,损失量达30%-50%,严重情况下甚至绝收[1-2]。烟草花叶病无疑是我国烟草上的主要病害之一,特别是在旱地烟栽培模式中,该病的危害主要是造成烟草产量的下降和品质的降低。采用一些防治措施,如选用优良的植株幼苗,注意农事操作的卫生,及时彻底地清除染病的烟草植株以及化学药剂防治等已有大量研究报道,也已被广大农民了解和实施,并取得一定成效,但都不是十分理想。随着科学的发展和现实的需要,以生物防治为主导的综合防治措施开始被人们所重视,此类方法不仅可以对TMV进行控制,而且也可以有效的应对农药残留和环境污染的问题。
1 利用微生物源活性物质防治烟草花叶病
1.1 细菌活性物质的应用
在自然界中,存在的部分细菌的代谢物对植物病毒有拮抗活性,不仅能够钝化病毒而且还能降解病毒核酸,使植物病毒丧失它的侵染活性。Mulvania[3]1926年发现被细菌污染的植物病毒的压出液很快丧失其侵染力。郑耀通等[4] 从污水稳定塘中提取小球藻、光合细菌、枯草芽孢杆菌以及其生态圈中相关细菌,通过不同的处理来检测对TMV的吸附和灭活性强弱。单独培养的小球藻对 TMV 没有灭活作用,但小球藻和光合细菌共生体系对TMV灭活作用最明显,推测是由于菌藻共生体系的建立使细菌与藻类增殖速率提高,增强了对TMV的吸附性和灭活性,并进一步证明稳定塘中的光合细菌在灭活TMV方面起着重要作用。申莉莉等[5]从TMV的烟田耕作层土中分离到对TMV有拮抗作用的菌株By33和By88,发酵液对TMV的体外抑制作用分别为81.81%和83.29%,硫酸铵沉淀获得拮抗蛋白对TMV的体外抑制作用分别为85.38%和87.47%,进一步检测发现拮抗蛋白还具有抑制TMV在烟株体内复制的作用。王伟伟[6]等报道枯草芽单胞杆菌W-QX-1的碱性蛋白酶对TMV的初侵染有一定的抑制作用。尹志刚等[7]发现内生生防细菌菌株EBS05代谢活性物质具有一定的内吸性,并可在一定程度上抑制和干扰TMV-CP的体外聚合及抗原位点。
1.2 真菌活性物质的应用
大型真菌提取物及其分离到的活性物抗TMV的研究报道较多,早在19世纪70年代,人们就发现多种担子菌子实体、食用菌深层发酵液和固体培养物水浸液对植物病毒有抑制作用。黄金光等[8]从树舌灵芝属的1株多孔菌(MP-01)发酵液中提取的多糖成分对TMV体外钝化效果显著,对TMV初侵染、增殖有一定的抑制作用,而且能诱导烟草产生一定的抗病性。付鸣佳等[9]从金针菇中获得了Zb蛋白,用三生烟和苋色藜作为筛选和检测用的枯斑寄主证明Zb蛋白对TMV有钝化作用。朱琳等[10]研究发现平菇菌丝提取液中抗病毒主要成分为蛋白质,当硫酸铵饱和度在40%~70%时被沉淀下来的平菇蛋白对TMV的抑制率达到60%左右。Kobayashi[11]从香菇子实体中获得一个香菇菌素蛋白,可强烈抑制无细胞系统生物的蛋白质合成,不仅对TMV有抑制作用,还可以用于防治番茄病毒病。马学萍等[12]发现7种食用菌,包括蘑菇、香菇、平菇、茶树菇、鸡腿菇、真姬菇及金针菇乙醇提取物水溶液都具有钝化及抑制TMV侵染的作用,该研究证明了香菇的预防效果最好,可以达到82%。
1.3 放线菌活性物质的应用
从微生物发现的22,500多种生物活性物质,仅有140~170种得到应用,不到1%,可见研发难度之大,工作之艰巨。其中,细菌产生的2,900种生物活性物质中,只有10~12種在临床和农业上得到应用,占应用总数的8%~10%。真菌产生的8600种活性物质,也只有30~35种被应用,占13%~15%。而放线菌产生的10100种活性物质,多达100~120种得到应用,占应用品种总数的比例高达70%~75%[13]。所以,放线菌是微生物中最丰富的具有抗病毒活性的生物资源,放线菌的生物活性产物主要是它的二级代谢产物,许多放线菌产生的抗生素和非抗生素对植物病毒都有一定的治疗效果。
1.3.1 应用宁南霉素防治TMV
宁南霉素是从诺尔斯链霉菌西昌变种发酵液中分离出的一种农用抗生素,它是一种胞嘧啶核苷肽,对多种植物病毒病有特效具有广谱、高效、低毒和低残留的特点。邓光兵等[14]研究了宁南霉素对TMV的预防、治疗和钝化作用,结果表明宁南霉素喷施5d后接种TMV,对烟草花叶病毒的预防效果为58.41%,宁南霉素浓度为150~200μg/mL时,对TMV的治疗效果达79.65%~84.96%,治疗效果最好为接种TMV 1d后喷施200μg/mL宁南霉素,宁南霉素对烟草花叶病毒的钝化效果为76.99%~83.19%,混合45min的TMV与宁南霉素等体积混合液效果更好。试验证明,宁南霉素对TMV有很好的治疗作用,而且对TMV有显著的钝化效果。
1.3.2 应用嘧肽霉素防治TMV
嘧肽霉素是由土壤中分离筛选出的不吸水链霉菌辽宁变种产生的,其有效成分是胞嘧啶核苷肽类化合物。吴春玉等[15]的研究表明嘧肽霉素对TMV粒子具有较强的体外钝化作用,并且这种钝化作用是不可逆的,这也说明嘧肽霉素对病毒粒子的结构具有一定的破坏作用,它可降低植物体内的病毒浓度,对寄主植物具有较强的保护作用,同时能在一定程度上抑制进入植株体内病毒的增殖。 2 利用植物源活性物質防治烟草花叶病
自1914年首次报道商陆汁液中存在抑制烟草花叶病毒活性物质以来,国内外进行了大量利用植物活性成分防治病毒病的研究,发现了许多高等植物中含有抑制病毒活性物质。目前,从植物中提取的抑制病毒的活性成分主要为蛋白质类、生物碱类、黄酮类、萘醌类、有机酸以及植物激素类等[16]。Baranwal等从鸡冠花中提取到一种分子量21KD的糖蛋白,该蛋白具有热稳定、可忍受放线菌素-D和胰蛋白酶处理的特性,接种TMV前用该蛋白处理心叶烟,可抑制病毒的侵染[17]。陈启建等报道大蒜挥发油可使体外完整的TMV粒体断裂,明显抑制病毒衣壳蛋白的体外聚合,显著提高烟草体内过氧化物酶和多酚氧化酶的活性。姚宇澄等从牛心朴子草中分离出生物碱活性成分,通过生物活性跟踪定色谱分离,结构鉴定,确定出它是菲并吲哚里西啶生物碱,包括7-脱甲氧基娃儿藤碱和N-氧代-7-脱甲氧基娃儿藤碱,对TMV和PVY均表现出很强的抑制作用,在3.0×10-4g/mL浓度下对TMV的防治效果达96.8%。
3 存在问题与发展展望
目前,国内学者对植物烟草花叶病的生防技术进行了大量的研究,也取得了一定的成就,但在抗病毒有效成分的提取、分离、鉴定以及作用机制等方面都需进一步的研究,这将对抗植物病毒先导化合物的发现具有重要意义。而且,许多活性物质的抗病作用只是进行了室内或盆栽试验,而大田防治效果未知。
在未来烟草病毒病药剂的开发中,侧重生物农药的开发和利用,可以减少剧毒化学农药的用量,为“无公害”烟叶的生产提供有利的植保措施,为卷烟工业提供优质的烟叶。充分利用丰富的生物资源,研究开发高效、低毒、低残留、对生态友好的抑制烟草病毒病药剂具有重要的意义,前景十分广阔。
参考文献
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[6] 王伟伟,郭志波,安德荣,等.枯草芽孢杆菌W-QX-1碱性蛋白酶的性质及其抗烟草叶病毒活性初步研究.西北农业学报,2008,17(6):187~192.
[7] 尹志刚,赵玉华,陈建光,等.内生细菌EBS05代谢活性物质抗烟草花叶病毒活性的初步研究.襄樊学院学报,2009,30(5):78~81.
[8] 黄金光,李怀方,宋爱荣,等.树舌MP-01菌株提取液抑制TMV生物活性研究.中国烟草科学,2007,28(2):47~48.
[9] 付鸣佳,吴祖新,林奇英,等.金针菇中一种抗病毒蛋白的纯化及其抗烟草花叶病毒特性.福建农业大学学报.2003,32(1):84~88.
[10] 朱琳,林秀敏,钟鸣,等.平菇蛋白提取物对烟草花叶病毒的抑制活性初探.现代农业科技.2009,(12):12~14.
[11] Kubo S,Ikeda T,et al.Journal of Ann Phytopath Soc Japan,1990,56:481~487.
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[14] 邓光兵,万波,胡厚芝,等.宁南霉素对烟草花叶病毒的生物活性.应用与环境生物学报,2004,10(6):695~698.
[15] 朱春玉,吴元华,王春梅,等.嘧肽霉素对烟草花叶病毒抑制作用研究.植物保护,2005,31(4):52~54.
[16] 陈庆园,胡玉录,王发鹏,等.抑制烟草病毒病植物源活性物质的研究进展.中国烟草科学.2006,(3):16~19.
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