大豆土传病害生防菌及其应用研究进展.pdf

中国油料作物学报Chinese Journal of Oil Crop Sciences大豆土传病害生防菌及其应用研究进展陈雪1，莫芹2,3，陈一帆2,3，李丹4，沈渊5，章寅2,3*，吕贝贝2,3*（1.上海师范大学生命科学学院，上海，201400；2.上海市农业科学院生物技术研究所，上海，201106；3.上海市农业遗传育种重点实验室，上海，201106；4.上海市奉贤区农业技术推广中心，上海，201400；5.金山区农业技术推广中心，上海，201599）摘要：大豆土传病害是造成其质量和产量严重损失的主要原因之一。目前，生产上大豆病害的防治主要依赖杀菌剂等化学药剂的使用，这带来了水土污染、食品安全风险、杀菌剂抗药性等问题，因此寻找经济有效的绿色防治方法迫在眉睫。利用生防菌防治大豆病害的生物防治方法在安全性、有效性、持续性等方面优势突出，是近几年生物农药和生防菌剂研究的重点。本文针对大豆生产上的极难防治的四种土传病害（大豆根腐病、菌核病、炭腐病和胞囊线虫病），综述相应生防菌的生防潜力、生防机理和应用现状，并对应用中存在的问题和研发方向进行了展望，为大豆土传病害的综合防治提供参考，以期推动大豆产业的可持续发展。关键词：大豆；土传病害；生防菌；生防机理；生防菌应用中图分类号：S476.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9084（2023）05-1082-13Research progress on biocontrol bacteria for soybean soil-borne diseases and its applicationCHEN Xue1，MO Qin2,3，CHEN Yi-fan2,3，LI Dan4，SHEN Yuan5，ZHANG Yin2,3*，LYU Bei-bei2,3*（1.Shanghai Normal University,Shanghai 201400,China;2.Biotechnology Research Institute,Shanghai Academy of Agricultural Sciences,Shanghai 201106,China;3.Shanghai Key Laboratory of Agricultural Genetics and Breeding,Shanghai 201106,China;4.Shanghai Fengxian District Agricultural Technology Promotion Center,Shanghai 201400,China;5.Jinshan District Agricultural Technology Promotion Center,Shanghai 201599,China）Abstract:Soybean Glycine max（L.）Merr.is one of the most economically valuable food crops and oil crops in the world,but various soil-borne diseases cause serious loss of yield and quality.At present,chemical agents brings problems on soil and water pollution,food safety risks,and also leads to fungicides resistance.It is urgent to find economical and effective green control methods.The use of biocontrol bacteria to control soybean diseases has outstanding advantages in terms of safety,effectiveness,and sustainability.Researchers focused on biological pesticides and biocontrol fungi in recent years.In this paper,4 soil-borne diseases(soybean root rot,sclerotinia,charcoal rot and cyst nematode)which were extremely difficult to control in soybean production are summarized,and the biocontrol potential and biocontrol of corresponding biocontrol bacteria are reviewed.The mechanism and application status and research directions in the application are prospected,which could provide a reference for the comprehensive prevention and control of soybean soil-borne diseases,in order to promote the sustainable development of the soybean industry.Key words:soybean；soil-borne diseases；biocontrol bacteria；biocontrol mechanism；application of biocontrol bacteria2023，45（5）：1082-1094doi：10.19802/j.issn.1007-9084.2022219收稿日期：20220811基金项目：上海市自然科学基金（22ZR1442500）；上海市科委“一带一路”国际合作项目（20310750500）；上海市农业科学院2023年度农业科技创新支撑领域研究专项（农科应基2023）；上海市农业科学院卓越团队建设计划项目（沪农科卓 2022 016）；上海市科委社会发展科技领域重点项目（19DZ1203802）作者简介：陈雪（1998-），女，硕士研究生，主要从事农作物微生物功能研究，E-mail：；同等贡献作者：莫芹（1990-），女，博士，助理研究员，主要从事微生物工程和绿色防控技术的研究，E-mail：*通讯作者：吕贝贝（1985-），女，副研究员，博士，主要从事微生物与农业生物安全，E-mail：；章寅（1986-），女，高级实验师，硕士，主要从事农作物微生物功能研究，E-mail：陈雪等：大豆土传病害生防菌及其应用研究进展大豆作为最具经济价值的粮食作物和油料作物之一，在全球50多个国家均有生产，大豆富含高质量的蛋白质、脂肪、维生素和多种矿物质营养素，是植物油和蛋白的重要来源，广泛用于食用油和食品生产13。大豆在中国居民饮食结构中占据重要地位，大豆的供给关系到我国饲料、油脂和食用蛋白的安全4。然而，我国不是大豆的主产国，大豆种植面积有限、产量仍然不高。真菌、细菌和病毒等病原微生物的侵染是影响大豆产量的重要因素之一。5据统计，全球大豆病害造成的产量损失达到10%15%6。土传病害是指生活于土壤中的植物病原性真菌、细菌、病毒和线虫在条件适宜时侵染植物根、茎部而引起的作物病害7。土传病害的致病菌栖息于土壤中，难以根治，甚至被称为植物癌症8。大豆土传病害主要有大豆根腐病、菌核病、炭腐病和胞囊线虫病等9，大豆真菌土传病害被认为是衡量农业集约化对土壤健康影响的一个重要参数10。目前生产上这些病害的防治方法主要为使用化学杀菌剂和培育抗性品种，然而有些病害仍然缺乏高抗品种且仅有少数杀菌剂能够有效，如由多种镰刀菌（Fusarium sp.）引起的大豆猝死病11。同时，化学杀菌剂的使用也具有潜在的土壤和水污染风险，威胁食品安全，对人类健康造成损害，且植物病原菌会对杀菌剂产生抗药性2。因此，有必要寻找经济有效、无毒、能消除或降低大豆病害发病率的新型防控策略。近年来在植物营养、生物防治、植物防御启动、寄主诱导基因沉默以及利用精确育种技术开发抗性新品种等方面已经得到广泛发展，大豆土传病害的防控也逐步发展为综合病害管理策略。该策略通常需要结合传统的栽培管理措施和现代农业生物育种技术，包括使用抗病品种、适当的水土管理、施肥、轮作和使用生物防治制剂等，目的是在减少化学制剂使用的情况下维持或提高农业产量12。植物病害生物防治指的是利用有益微生物或微生物代谢物有效控制植物病害的技术。植物-微生物相互作用在土壤和植物健康中起着重要作用13。相对于化学杀菌剂，利用生防微生物治理植物病原菌具有绿色可持续的优点，是一种对环境友好的农业病害防治方法13,14。目前利用生防微生物对植物土传病害进行防治已经在许多植物上取得成功15。因此，开发生防微生物防治植物土传病害具有巨大潜力，生防菌的开发与应用也受到了肥料和农药公司的关注。目前部分生防菌已成功商业化，但在应用方面也存在功能组分不清晰、评价标准不统一、品质不稳定等问题。了解生防菌的作用模式以及生防机制能够促进高效广谱的防治产品的开发。本文主要针对大豆的主要土传病害进行归纳，整理其生防菌和生防机制的研究进展，为大豆病害的生物防治进一步研究提供理论依据，以尽量减少化学杀菌剂的使用，保护环境的同时提高大豆质量和产量16。1 大豆主要土传病害概述由真菌、细菌、线虫和病毒引起的多种病虫害的频繁发生制约着中国大豆的稳产和高产，影响了农民种植大豆的积极性，也是中国大豆生产缺乏国际竞争力的一个重要原因17。土传病害的防治往往要具挑战性，了解其致病机制的基础对于控制病害至关重要。本文主要针对大豆根腐病、菌核病、炭腐病和胞囊线虫病四种较难防治的土传病害，概述其一般发病特征和致病机制。1.1 大豆根腐病大豆根腐病是一种世界性的土传病害，危害大豆生产的整个生命周期，严重降低大豆产量，是大豆生产中最严重的病害之一2。大豆根腐病是指由多种病原引起的大豆根部及茎基部病害的统称，病原种类复杂是诊断及防控该病害的根本难题，目前已报道的病原种类已有数十种。我国大豆根腐病病原菌主要有大豆镰刀菌（Fusarium spp.）、腐霉菌（Pythium spp.）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）和大豆疫霉菌（Phytophthora sojae）等。大豆根腐病菌大多通过土壤、病残体或种子传播，在苗期侵染后直接危害大豆根茎部，使大豆植株根部的酶或其它类物质的活性、数量受到不同程度的影响，从而减弱植株根系对土壤中水分和养分的吸收，或在初期侵染定殖以后直至大豆生长中后期才显现症状。病菌在土壤中或病残体上越冬，成为翌年主要初侵染源。由于其在土壤中的持久性和广泛的宿主范围，很难使用杀真菌剂和栽培措施来控制土传病原体。在防控对象上应考虑多种病原物复合侵染，并注意关键发病时期1720。1.2 大豆炭腐病在植物病原真菌中，菜豆生壳球孢（Macrophomina phaseolina）是最具毒力和危险性的植物病原菌之一。这种真菌导致的大豆炭腐病在美国、印度、巴西、日本及南斯拉夫等国每年都造成大豆严重减产21，在我国河南、湖北及江苏等省也有发生和分1083中国油料作物学报 2023，45（5）布22。病原体的危害性在于一旦发生感染，它就会产生酶和毒素，通过微菌核和菌丝体侵染根部，降解茎和根组织，在两到三周内定殖。菜豆生壳球孢感染植物的维管系统，从而干扰营养物质和水分在叶片间的运输，导致叶片枯萎和过早死亡。由于微菌核的形成，根和茎的下部出现灰色或银色变色。该病原菌在土壤中存活长达15年，并影响植物的全部生长阶段3,23,24。1.3 大豆菌核病大豆菌核病的病原为核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum），核盘菌可以侵染75科400多种植物，并导致典型的茎腐病症状，如叶、主茎和枝条上柔软的水状皮损或浅棕色变色区域25。已知核盘菌附着在寄主表面并穿透植物角质层,这种真菌病原体能够在不同的植物生长阶段入侵不同的大豆组织，如茎、根和豆荚26。核盘菌与大豆的叶片或茎秆等部位接触后，形成侵染垫，通过机械压力或分泌角质酶侵入寄主，并分泌草酸、细胞壁降解酶等在寄主体内定殖、扩展，直到危害寄主出现相应的病理症状，造成菌核病的发生27。核盘菌通常通过孢子和菌核的形式传播，菌核即使在恶劣的环境条件下也能存活，作为休眠体在田间有越冬的能力28。菌核可以产生子囊并释放孢子，孢子可以通过风和雨传播，在适当的温度和湿度条件下感染植物，菌核也可以萌发并直接侵染寄主植物26。由核盘菌（S.sclerotiorum）引起的病害已造成世界上许多重要经济作物的严重损失。由于菌核在土壤中的长期存在和气传子囊孢子的产生，合成杀菌剂对该病的防治作用有限25,尽管已经研究了几种生物防治剂来控制不同作物的核盘菌，但关于大豆中核盘菌的生物防治剂仍然很少29。1.4 大豆胞囊线虫病大豆胞囊线虫（soybean cyst nematode,SCN）是一种土传植物寄生线虫，SCN侵染根部形成胞囊，并导致植物早期变黄，影响植株发育,可造成 5%10%减产，在发病严重地块高达 30%以上甚至绝产，每年我国因 SCN 病造成损失达 6 亿元以上30。与此同时，在美国，SCN每年造成的损失估计超过10 亿美元。SCN 在土壤中作为卵在胞囊中存活。在生长季节开始时，一部分卵孵化，第二阶段幼体（J2）迁移到根部，穿透根部组织并向维管束移动，雌虫在维管束中建立一个摄食点（合胞体），并在其剩余生命周期内保持不动。SCN会带走大豆植株的营养，从而降低植株的生长和产量。SCN使寄生根部发育不良，形成的创面也易被其它土传病原菌侵染,加剧减产,因此大豆胞囊线虫病防治对大豆生产至关重要。SCN病为土传病害,同时受胞囊外壳的保护作用可在土壤中存活多年，防治困难。因此，寻找一种简单、生态友好、有效的方法来控制SCN对于现代农业至关重要31，32。1.5 其它大豆土传病害土传病害逐年加重已成为制约我国农牧业发展的主要原因15，在大豆生产过程中，除上述提到的常见的几种土传病害外，还存在大豆灰霉病、大豆炭疽病、大豆霜霉病、大豆立枯病、大豆白叶枯病等病害，这类病害的病原物其生活史一部分或大部分存在于土壤中，在条件适宜时病原物萌发并侵染植物根部或茎部导致大豆发生病害33。由于其通过土壤传播的共性特征防治极其困难，目前以化学防治为主并进行综合病害管理，在防治管理方面任重道远。2 大豆土传病害的生防菌及其生防机制研究进展生防菌在田间条件下的生防效果与室内测试往往不一致，其中一个原因是我们对控制植物和生防菌联合的复杂动态缺乏了解34，了解生防菌和目标植物病原物之间相互作用的机制对于加强生防菌在农业中的应用至关重要35。目前所报道的大豆生防菌主要有芽孢杆菌、假单胞菌、伯克霍尔德氏菌、丛枝菌根真菌、木霉菌、链霉菌等（表1），涉及真菌、细菌和放线菌三种类型。所涉及生防菌的生防机制总体可以分为两类，一类是通过多重机制直接作用于病原物抑制其生长，如寄生作用、竞争作用、抗菌作用等，另一类是通过一些信号分子包括分泌的酶和次生代谢物等激活植物对病原菌抗性相关基因的表达，诱导寄主植物对病原物的抗性以及通过促生作用间接影响病原物。直接作用与间接作用的生防机制通常协同产生对病原物的生防效果。2.1 大豆根腐病生防菌大豆根腐病的防控难题在于病原菌种类多样复杂，病菌在土壤和残体上越冬。不同地区根腐病的病原菌不同，但目前全世界报道的最主要的两种病原菌是大豆尖孢镰刀菌（F.oxysporum）和大豆疫霉菌（P.sojae）。大豆尖孢镰刀菌（F.oxysporum）是强致病种且生防研究较广泛。在目前所研究的生防菌中，芽孢1084陈雪等：大豆土传病害生防菌及其应用研究进展表1大豆土传病害病原物及生防菌汇总Table 1Summary of Soybean Soil-borne Disease Pathogens and Biocontrol Bacteria大豆根腐病Soybean root rot大豆菌核病Soybean sclerotia大豆炭腐病Soybean charcoal rotFusarium oxysporumPhytophthora sojaeSclerotinia sclerotiorumMacrophomina phaseolinaBacillus subtilis HSY21Bacillus subtilis BS06Trichoderma harzianumBacillu svelezensis FZB42Aquatic pseudomonads大豆根瘤内生菌Soybean nodule endophytesTrichoderma harzianum 303/02Trichoderma harzianum多种真菌菌株次生代谢物曲酸A variety of fungal strains secondary metabolite kojic acidXenorhabdus szentirmaiiBacillus amyloliquefaciens MEP218/ARP23Streptomyces NEAU-S7GS2Streptomyces sp.Bacillus subtilis M-4BacilluBacillusBacillus subtilisPseudomonas fluorescensAMFTrichoderma spp破坏菌丝体细胞结构、影响碳氮代谢和活性氧清除机制、抑制CWDE的分泌、抑制运输功能It destroys the structure of mycelium cells，affects the mechanism of carbon and nitrogen metabolism and reactive oxygen species，inhibits the secretion of CWDE，and inhibits the transport function竞争作用、诱导植物抗性、促进植物生长Competitive effect，inducing plant resistance，promoting plant growth.寄生、诱导抗性基因Parasitic and induced resistance genes分泌抗生素菌溶素，抑制病原生长基因Secretes the antibiotic bacteriolysin，which inhibits pathogenic growth genes表达铁载体，产生抑菌化合物Expression of siderophore，production of bacteriostatic compounds竞争铁载体，产生细胞裂解酶Compete for siderophore，producing cell lyase寄生和分泌细胞裂解酶Parasitic and secreted cellular lyases.诱导抗性基因，提高抗氧酶活性，增强生物量Induce resistance genes，increase antioxidant enzyme activity，enhance biomass调控合成菌核相关成分基因，抑制菌核的形成Regulates the genes of synthetic sclerotia-related components and inhibits the formation of sclerotia抗生素和酶抑制Antibiotic and enzyme suppression环状脂肽家族的抑制作用：surfactins、fengycins 和 iturins产生水解酶和活性次生代谢产物抑制菌丝菌核The production of hydrolytic enzymes and active secondary metabolites inhibits the sclerotia of the mycelium九种化合物具有抗菌活性Nine compounds have antimicrobial activity细胞壁降解酶、亲脂次生代谢产物提高生理表现和抗氧化反应Cell wall degrading enzymes and lipophilic secondary metabolites enhance physiological performance and antioxidant response多种抗生素和抗菌化合物A wide range of antibiotics and antimicrobial compounds抗菌化合物活性、溶解不溶性磷酸盐Antimicrobial compounds active，dissolved insoluble phosphatesPhi触发SAR Bacillus subtilis诱导ISRPhi triggers SAR Bacillus subtilis to induce ISR吩嗪是抗真菌活性的主要代谢产物Phenazine is the main metabolite of antifungal activity抗氧化和诱导防御反应机制Antioxidant and induce defense response mechanisms寄生和降解病原菌菌丝体Parasitic and degrading pathogenic mycelium21318363738283926204025412332142432624病害Plant disease病原物Pathogens生防菌菌株Biobacterient strains生防机制Biodefense mechanisms文献Ref.1085中国油料作物学报 2023，45（5）大豆胞囊线虫Soybean cyst nematodes大豆灰霉病Soybean gray mold大豆立枯病Soybean blight大豆炭疽病Soybean anthracnose大豆白叶枯病Soybean white leaf blightHeteroderaglycines IchinoheBotrytis cinereaRhizoctonia solaniColletotrichum BrevisporumP.syringae pv.glycineaBurkholderia gladioli MB39Microbacterium maritypicum Sneb159Microbacterium maritypicum Sneb545AMF生防菌组合防治Klebsiella pneumoniae SnebYKBacillus megaterium Sneb207Bacillus SubtilisBBG125Bacillus BNM 122Trichoderma longibrachiatum S12Trichoderma asperellum S11Trichoderma troviride PHYTAT7Paecilomyces maximus NJC01Pseudomonas syringae Pss22d破坏菌丝结构抑制生长Disruption of hyphae structure inhibits growth.诱导参与水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）信号通路的防御相关基因的表达Induces the expression of defense-related genes involved in the salicylic acid（SA）and jasmonic acid（JA）signaling pathways.诱导ISR并确定诱导决定性因素为六个活性化合物Induce ISR and determine the determinants of induction as six active compounds.引起宿主的根细胞和植物防御信号的反应Eliciting responses to host root cells and plant defense signals.生防菌组合防治可能会增加细菌和植物产生的毒素、酶或代谢物Biocontrol combination control may increase toxins，enzymes，or metabolites produced by bacteria and plants.缓幼虫向成年雌性线虫的发育并减少了雌性和卵子的数量，阻碍交配和繁殖Slow larval development into adult female nematodes and reduce the number of females and eggs，hindering mating and reproduction.延长大豆胞囊线虫的发育阶段Prolongation of the developmental stage of soybean cystic nematodes.分泌过量的抗霉菌枯草杆菌素（Mycosubtilin）Excessive secretion of anti-mycobacterium subtilisin分泌表面活性素（surfactin）和类伊枯草素（iturin-like）组合防治Secretion of surfactin and iturin-like combination control产生果胶酶和几丁质酶以及具有溶解磷的能力Pectinase and chitinase are produced and have the ability to dissolve phosphorus产生铁载体和吲哚乙酸（IAA），促生作用Produces siderophores and indoleacetic acid（IAA），which promote growth竞争空间和营养物质以及产生次生代谢物染料木素Competition for space and nutrients and the production of secondary metabolites genistein.竞争营养并且阻断制病原菌进入侵入点Compete for nutrients and block pathogenic bacteria from entering the point of entry.443738254524314616474849续表病害Plant disease病原物Pathogens生防菌菌株Biobacterient strains生防机制Biodefense mechanisms文献Ref.杆菌因具有抗逆性强、繁殖快、营养要求简单、易于在植物表面定殖等特点已成为生物防治研究的热点，其生防机理涉及直接作用与间接作用的多重生防 机 制2。枯 草 芽 孢 杆 菌 BS06（Bacillus subtilis BS06）菌株通过竞争作用、诱导植物抗性、促进植物生长等对大豆尖孢镰刀菌（F.oxysporum）产生生防效果。经BS06菌株处理的染病植株比多菌灵具有更高的根生物量、株高、叶片叶绿素含量，且BS06溶液能长期储存，使其生防效果具有可持续性13。枯草芽孢杆菌HSY21（B.subtilis HSY21）对大豆尖孢镰刀菌抑制率为 81.30%，进一步的分子机理研究表明该菌株直接作用于病原物，通过破坏菌丝体细胞结构、影响碳氮代谢和活性氧（reactive oxygen species，ROS）清除机制、抑制细胞壁裂解酶的分泌、抑制转运蛋白功能进而抑制尖孢镰刀菌的生长和致病基因的表达，从而有效控制尖孢镰刀菌诱导的大豆侵染2。此外，哈茨木霉（Trichoderma harzianum）也能抑制尖孢镰刀菌生长，防治大豆根腐病。转录组水平分析表明其生防机制与提高活性氧水平、诱导病程相关（pathogenesis-related，PR）蛋白表达和活性氧清除酶活性以及减少病原菌细胞死亡有关18。大豆疫霉菌（P.sojae）作为卵菌引起的根腐病很难防控，它们较易进化以克服杀菌剂或宿主的遗1086陈雪等：大豆土传病害生防菌及其应用研究进展传抗性50。贝莱斯芽孢杆菌菌株FZB42（B.velezensis FZB42）由双肽抗生素杆菌溶素介导对大豆疫霉（P.sojae）具有拮抗活性，进一步用转录组学方法表明菌株FZB42显著抑制大豆疫霉生长、生物大分子合成、致病性和核糖体相关基因的表达36。水生假单胞菌（Aquatic pseudomonads）由于其表达铁载体和分泌多种化合物能够有效抑制卵菌，该菌的水生环境能够使其产生新型拮抗化合物，例如野生型菌06C126的拮抗活性明显高于土壤菌株37。此外，内生菌由于其适应植物内生环境且与致病菌竞争的生防优势，近年来被广泛研究用于植物病害的防治。在大豆根瘤中分离筛选出11.2%的根瘤内生细菌对大豆疫霉具有显著的抑制活性，所筛选的内生菌涉及到的生防机制是，生防菌与病原体竞争铁载体和产生胞外几丁质酶以及层粘连蛋白酶以裂解真菌细胞，并降解真菌病原菌产生的镰孢菌酸（fusaric acid）38。2.2 大豆菌核病生防菌由于核盘菌（S.sclerotiorum）菌核能够在土壤中长期存在并且产生的子囊孢子能够通过空气传播，因此合成杀菌剂在控制病原方面作用有限，而应用拮抗菌能有效减少菌核数量，最终减少土壤中的核盘菌的丰度。其中木霉属（Trichoderma spp.）是所报道的拮抗核盘菌的优势菌株。重寄生是木霉拮抗植物病原真菌的主要机制之一并伴随着多种机制协同作用。重寄生是指一种寄生生物又被其它寄生生物寄生的现象，它涉及对病原菌的侵袭、识别、接触、缠绕、穿透和寄生一系列连续步骤的复杂过程45。在生防机制中，病原菌寄主菌丝会分泌一些化合物，而木霉可以识别这些化合物并趋向寄主菌生长，当木霉菌丝和病原菌接触后，木霉菌丝沿病原菌菌丝螺旋状缠绕生长，并产生附着胞状分枝吸附于病原菌菌丝上51。哈茨木霉 303/02（T.harzianum 303/02）能够生长在核盘菌的菌丝体、菌核和子囊壳上，覆盖整个培养基面，并且在菌核和子囊团表面大量繁殖，形成致密的菌丝体穿透结构28。分离自芦荟的哈茨木霉在与菌核病菌丝平行或交织生长过程中还能产生钩状接触枝，加强其寄生作用39。另外，在寄生过程中木霉生防菌可以产生和分泌类胰蛋白酶以及丝氨酸蛋白酶等参与细胞结构蛋白的降解，破坏宿主细胞的完整性，促进木霉的渗透和定殖。伴随着寄生作用，木霉诱导核盘菌侵染后的PR蛋白表达，提高抗氧化酶（过氧化物酶 POD、超氧化物歧化酶 SOD 和过氧化氢酶CAT）的活性、提高叶绿素和酚的含量、降低ROS含量并减轻病原菌胁迫对大豆叶片细胞膜的损伤等生理和分子机制也参与了生防的过程28,39。真菌与细菌产生的代谢产物以及有机化合物对病原菌的抑制作用也引起了研究者的广泛关注。曲酸（kojic acid，KA）是一种可以由多种真菌菌株产生的常见次生代谢物，参与黑色素合成途径的聚酮合酶pks 12的基因在KA处理后下调表达，KA通过抑制几丁质和黑色素的合成，进而抑制菌核的形成26。嗜线虫致病杆菌（Xenorhabdus szentirmaii）的无细胞上清液对核盘菌菌丝体和菌核的生长抑制率98%，无细胞上清液的抑制率随着次生代谢物（抗生素和外酶）的积累而提高14。解淀粉芽孢杆菌菌株 MEP218/ARP23（B.amyloliquefaciens MEP218/ARP23）也被证明能够产生三种环状脂肽：表面活性素（surfactins）、丰原素（fengycins）和伊枯草素（iturins）对菌核病的生物防治有效40。除真菌细菌外，放线菌中也发现对核盘菌有明显抑制作用的生防菌。链霉菌属 NEAU-S7GS2（Streptomyces sp.NEAU-S7GS2）菌株具有一些与氨同化、磷酸盐溶解和生长素合成相关的基因，如编码ACC脱氨酶、葡聚糖酶和-淀粉酶的基因以及负责铁载体生物合成的基因簇。该菌株通过产生水解酶和活性次生代谢产物抑制核盘菌的菌丝生长和菌核萌发25。Liu等41从大豆健康和病根表面灭菌的根中分离到70株内生放线菌，分属于14个属。其中4株链霉菌具有较强的拮抗活性，其抑制率为54.1%87.6%，检测到的包括6个大环内酯类化合物（macrolides）、2个二酮基哌嗪类化合物（diketopiperazines）和 1 个 2-氧 杂 环 酮 类 化 合 物（2-ox图1大豆生防菌生防机制Fig.1Biocontrol mechanism of soybean biocontrol bacteria1087中国油料作物学报 2023，45（5）onanonoids）都对核盘菌均表现出明显的抗真菌活性。2.3 大豆炭腐病生防菌大豆炭腐病是由菜豆生壳球孢（M.phaseolina）引起的病害，在多个大豆主产国均有发生，但目前在我国却鲜有报道。张吉清等52认为该病鲜报道的原因可能是大豆植株在早期被该菌侵染，但到生育后期才表现病症，因此常被误以为是生理病因，因此他们认为目前随着气候变化，要加强对大豆炭腐病的防治研究。目前报道的大豆炭腐病的生防菌主要有芽孢杆菌属、假单胞菌属、木霉属、伯克霍尔德氏菌属和丛枝菌根真菌等。芽孢杆菌生防菌能产生抗生素、毒素和胞外降解酶，如几丁质酶和-1，3-葡聚糖酶等，破坏病原菌细胞壁，从而抑制病原菌生长13。枯草芽孢杆菌M-4（B.subtilis M-4）能产生纤维素酶、几丁质酶和，1-3内切葡聚糖酶等细胞壁降解酶，能够使菜豆生壳球孢（M.phaseolina）的细胞壁解体。在共培养条件下菌株M-4产生亲脂的次生代谢产物，有效地抑制了菜豆生壳球孢（M.phaseolina）的防御化合物53。Kriti等25报道了假单胞菌属和芽孢杆菌属产生多种抗生素化合物，可有效控制菜豆生壳球孢。盐田根际分离出的芽孢杆菌可溶解不溶性磷酸盐，产生结构稳定的抗菌化合物，因此其对菜豆生壳球孢的拮抗活性不受生长阶段的影响。枯草芽孢杆菌（B.subtilis）与生物农药联合使用也是一种新策略。温室试验下联合使用枯草杆菌 54（B.subtilis54）菌株与亚磷酸锰（Phi）能够显著降低病情严重程度，其中涉及的机制可能与Phi触发的系统获得抗性（systemic acquired resistance，SAR）和由植物促生菌（plant growth promoting bacteria，PGPB）诱导的诱导性系统抗性（induced systemic resistance，ISR)有关42。此外，荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）可产生抗真菌代谢物质吩嗪，从而对菜豆生壳球孢（M.phaseolina）有显著的抑制作用43。荧光假单胞菌9（P.fluorescens 9）在温室试验下对菜豆生壳球孢的抑制率达到了82%39。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）作为地球上最古老和分布最广泛的共生真菌，通过减少氧化损伤和增强防御反应从而减少菜豆生壳球孢对根的感染并且能够减轻病害症状54。木霉对菜豆生壳球孢（M.phaseolina）的抑制主要通过上述所提到的寄生和降解病原菌菌丝体的方式。多项研究表明拮抗菌株的拮抗活性和菌株的来源有关，适冷性的菌株具有耐低温、吸收不同碳源生长和利用多种营养元素的能力。最近从南极分离了一株伯克霍尔德氏菌MB39（Burkholderia gladioli MB39）44对植物病原菌显示广谱抗性，对菜豆生壳球孢菌丝的抑制作用尤为突出，在菌株MB39的抑制作用下，菌丝结构和细胞形态发生严重变化，菌丝体扁平，胞质渗漏。2.4 大豆胞囊线虫生防菌大豆胞囊线虫生物防治是