黄瓜种子生物引发技术

2 种子生物引发
2.1 生物引发方法及原理
    种子生物引发(BIO- priming) 是一种与液体引发( liquid priming) 、固体基质引发( solid matrix priming,SMP) 、滚筒引发( drum priming) 并列的种子引发的方法, 以利用有益微生物及其代谢产物来抑制病原菌和防治病害。近年来发展十分迅速, 其中生防细菌在植物病害防治中起到非常重要的作用。细菌作为生物防治因子(Biocontrol Agent/BCA) 具有多方面的优势: ( 1)种类和数量众多, 在植物根际和地上部大量存在; ( 2)对病原菌的作用方式广, 可以通过竞争、拮抗和寄生、诱导植物产生抗性等方式对病原菌产生影响; ( 3) 繁殖速度快; ( 4) 许多细菌存在于植物根际和地上部, 对植物的生态比较适宜; ( 5) 大多可以人工培养, 便于控制, 在实践中易于操作; ( 6) 部分细菌不仅能防治病害, 而且可以增加作物产量。用生防细菌来处理作物种子, 使生防细菌能够在播种前就更多的定殖于种子上, 对种子具有预防保护和控制病害的潜在作用, 因此一直受到关注。
2.2 用于引发处理的生防菌的种类
    生防菌的种类繁多, 生产上广泛应用的有真菌、细菌、放线菌、病毒等。真菌主要有木霉菌、毛壳菌、酵母菌、淡紫拟青霉菌、厚壁孢子轮枝菌及菌根真菌等;细菌主要有芽孢杆菌、假单胞杆菌、放射性土壤农杆菌和巴氏杆菌等, 放线菌主要有链霉菌及其变种; 病毒的弱毒株系; 病原菌的无致病力突变菌株。其中促进植物生长的根围细菌(PGPR)可以提高种子的发芽率, 利于出苗。PGPR 分布于多个属内, 主要有节杆菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、欧氏菌属、假单胞菌属和沙雷氏菌属等, 研究较多的是芽孢杆菌和假单胞杆菌, 这些菌株都可以进行种子的生物引发。
2.3 用于引发处理的生防菌的作用机理
    寻找运用于土壤或植物组织中有效生防菌最好的地方是在目标病原菌存在并且引起病害的地方。有两种方法可以有效的利用生防菌: 首先, 要提高生防菌在抑菌土中的效用; 另外, 某些作物对生防菌的繁殖数量有影响, 也要提高生防菌在这种作物上的效用。其次, 要更好地发挥生防菌在土壤中或植株上的存活能力。可作为生防菌的微生物是可以在植株根部生长, 从而根围提供了第一道防线以抵抗病原菌的侵入。接受生防菌并发挥其作用的一个重要因素是能在新的环境中存活并且可以成功定殖在植物根部周围, 此段时间可以抑制病原菌的存活。生防菌可以产生抗菌素和其他次生物代谢物, 对病原物的抑制作用主要表现为营养竞争、生态位的占领、抗菌素、寄生、诱导植物抗病性几个方面。大量存在于植物根围和叶围的荧光假单胞杆菌是防效较好的生防菌之一, 假单胞杆菌的促生长作用机理, 一是产生活性物质或改善矿质营养直接促进植物生长; 二是产生代谢物质或竞争作用, 抑制或阻碍根区病原微生物的发展, 间接促进植物的生长, 包括有效的根部定殖、抗生作用、根际营养竞争(特别是对Fe的竞争) 、诱导植物抗性和分泌降解微生物的酶等。通过种子包衣处理后可以在根围微生物种群数量上占支配地位, 对有的植物不仅可以防治植物病害还起到促进植物生长, 具有双重功效, 是极具生防潜力和应用价值的生防细菌。枯草芽孢杆菌对植物病原菌的抑制作用主要是依赖于其生活过程中产生于体外的某种抗高温的代谢产物, 称之为抗菌物质( 有报道说枯草芽孢杆菌至少可以产生66 种抗菌物质) 。它可使病原孢子和菌丝畸形, 细胞崩解, 内含物外泄, 从而使病菌丧失对植物的侵染能力。
3 存在的问题与展望
黄瓜品种繁多, 育种地域和生态条件各异, 种子健康状况需要适时监控(Quality Assurance) 。黄瓜栽种地域广泛, 土壤营养、病虫害发生危害等差异大, 造成种子寄藏真菌、细菌等有害生物的情况各异。因此, 无论从种子生产过程、黄瓜生产过程, 还是从植物保护方面来衡量, 重视黄瓜种子健康状况, 对黄瓜种子实施综合治理是必要的, 也是植物保护方针中“预防为主”的充分体现。
3.1 黄瓜种子的生物引发处理需要加大系统研究力度应该进一步重视生物因子的筛选工作, 寻找在黄瓜种子上最容易定殖、离体条件下抑制病原生物生长作用最显著、田间活体植物上控制病害效果最显著、促进作物生长作用最明显等综合效能最优的种子生物引发因子。同样, 应该高度关注引发处理制剂、制剂使用技术、效果、残留及制剂使用操作规程等配套研究。我国的生物防治资源十分丰富, 已经在黄瓜生产中应用或在其它蔬菜种子上应用的生物菌株是潜在的生防因子, 开展相关的比较研究和应用效果对比十分有意义。
3.2 种子生物引发与病害防治的安全性评价从目前的研究来看, 选择性利用对病原真菌有拮抗作用的植物促生菌( PGPR) 菌株可作为减少土传真菌病害、防治作物病害和促进植物生长的有效手段。虽然利用生防细菌处理种子来防治种传或土传病害是经济有效的, 但是不能长久保持其有效性。对于我们筛选和使用的微生物拮抗菌, 首先要对其生态行为有全面的了解, 还要研究其生理和遗传, 以及在正常情况或恶劣环境下对宿主植物或其它植物是否具有致病性, 这是释放到田间的生物防治药剂必须要考虑到的环境风险问题。生防菌对种子进行生物引发处理后在对种子的出苗影响和防治植物病害上从理论上讲应是正面的影响, 但细菌的繁殖速度极快, 若定殖在植物根部或存活于土壤中几个月或者更久, 在繁殖过程中可能会受到环境等外界因素的影响而发生基因突变等变化而不利于病害防治。虽然利用化学防治能产生对环境或人类不利的影响, 但这种不利的影响在短期内就被大家所认知, 而生防细菌的广泛应用产生的不利影响是在短时间内所觉察不到的。即便生防菌有很好的防效, 在我们还没有研究出其生理遗传性状, 对其究竟是否对土壤或周围的环境或人体产生影响还没有得到答案之前, 还是应该慎重应用生防细菌。只有通过对生防细菌全面系统的研究, 并借助于其它学科的研究方法和手段进一步完善其基础理论,才能推动生防细菌研究的不断深入, 深入了解种子生物引发的机制和原理, 更好地利用生防菌服务于种子生物引发处理。
3.3 黄瓜种子生物引发处理具有广阔的应用前景种子是农业生产最基本生产资料。健康优质的种子和通过产前处理使播种品质得以提高的种子是倍受种植者欢迎的, 也是种子产业发展的必由之路。包括黄瓜在内的我国蔬菜种子产业在种子标准化、商品化和社会化进程中已经经历了稳步发展的阶段, 生产中种子的需求以及产中病害的预防控制提出了切实做好种子健康检测、针对性的实施种子处理等研究课题。因此, 着力探讨黄瓜种子健康状况并进行种子生物引发处理研究与实践具有积极的意义, 也具有广阔的应用前景。

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