Effect of Bacillus amyloliquefacien Mixed with Other Agents on Wheat Crown Rot Disease and Yield

WANGJun, HUYinghua, WANGXianghui, ZHANGLi

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (18) : 135-139. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0874

Effect of Bacillus amyloliquefacien Mixed with Other Agents on Wheat Crown Rot Disease and Yield

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Abstract

In order to explore the effective control methods for wheat crown rot, Bacillus amyloliquefacien（≥100 million cfu/g) AS, 5% mepiquat chloride AS and thifluzamide (240g/L) SC were selected to control the disease in this study. The results showed that the combination of the three agents increased the four evaluation indexes and reduced diseased plants in seeding stage. The combinations also significantly reduced the incidence speed in jointing stage, the treatment 6 was the best and the diseased stem rate was 20.00%. The results of the survey during the seed filling stage showed that the three combinations could control the spread of wheat crown rot and the diseased stem rate was 23.33%-24.44%, the control efficiency was more than 75%. The combinations of the three agents increased the yield rate by more than 21.23%. The result showed that the combinations of the three agents could control the wheat crown rot and increase the wheat yield, which could be popularized in the future.

Key words

wheat crown rot / Bacillus amyloliquefacien / mepiquat chloride / seed-coating / control effect

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WANG Jun , HU Yinghua , WANG Xianghui , ZHANG Li. Effect of Bacillus amyloliquefacien Mixed with Other Agents on Wheat Crown Rot Disease and Yield. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2024, 40(18): 135-139 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0874

0 引言

小麦茎基腐病(Fusarium crown rot)是近年来小麦生产上一种重要的世界性流行性病害，最初在澳大利亚被发现[1]，一般发病地块可造成减产20%~50%，发病较重的地块产量损失率可高达100%[2]。截止目前，小麦种植大国美国、加拿大等10多个国家报道了该病危害本国小麦并引起重大产量损失[3]。该病害是由多种镰刀菌复合侵染引起，不同侵染时期，危害的部位和症状表现也存在显著差异[4-5]。该病原菌在小麦播种后即可侵染种子[6]，萌发前侵染会导致种子变质腐烂；幼苗期侵染，茎基部叶鞘和茎秆处会出现褐色病斑，后期多个病斑结合在一起引起茎基部变褐腐烂；发生严重时，幼苗会出现叶片发黄乃至枯死，导致灌浆期会出现大量枯白穗。当田间湿度较大时，拔出发病植株的茎基部可观察到红色或白色霉层；收获时，麦穗穗小粒秕，减产严重[7]。
2012年李洪连等[8]首次报道该病害在河南省发现，随后河北省、山东省和陕西省等地也陆续开始发现[9]，甚至非小麦主产区的新疆和甘肃部分小麦产区也发现该病害危害[10]。由于近年来中国实行“秸秆禁烧”，秸秆还田数量增加，造成了土壤中镰刀菌的常年积累，马璐璐等[11]研究发现，秸秆还田地块比非秸秆还田地块，发病程度明显加重；田中文等[12]认为，由镰刀菌侵染引起的小麦茎基腐病在小麦种植区呈逐年加重的发生态势，该病害已有原来的次要病害上升为小麦产区的主要病害，每年给小麦产区造成重要产量损失；路宁海等[13]报道在河南部分小麦主产区该病害可引起30%~50%的产量损失；徐烨等[4]报道该病害对关中地区的小麦产量造成的损失在10%~20%，比较严重地块达50%以上，该病害已经对小麦的安全生产已构成了重要威胁。
目前，小麦茎基腐病的防控主要依靠化学药剂种子包衣进行，虽然该措施有一定的效果，但由于化学药剂的持效期短等问题，对该病的防控并不够理想[14]；主推的小麦品种中，尚未有高抗小麦茎基腐病的品种出现；播种期推行的深耕深松、轮作换茬、秸秆快速腐熟等措施虽然对该病表现出了一定的控制效果，但是种植户在抢墒播种和节约种植成本的情况下，种子包衣仍然是控制该病害的首选。本实验选用解淀粉芽孢杆菌和其他药剂进行混配后药剂拌种，并在小麦返青期进行药剂喷施来控制该病害的进一步发展，以此来探索对小麦茎基腐的防控效果以及对收获期对产量的影响，以期为今后小麦安全生产提供可借鉴的参考经验。

1 材料和方法

1.1 供试小麦品种与供试药剂

供试小麦品种：‘济麦22’，当地主栽品种，政府统一供种品种。
供试药剂：解淀粉芽孢杆菌菌剂(≥100亿CFU/mL) (AS)，武汉科诺生物科技股份有限公司；甲哌鎓水剂(5%)(AS)，噻呋酰胺悬浮剂(240 g/L)(SC)，四川润尔科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验安排

试验于2022年10月22日在山东省邹城市太平镇果庄村(35°28’N，116°82’E)进行，该地块土壤为粘质土，常年茎基腐病发病较重。底肥施用N:P:K=18:7:12复合肥750 kg/hm2，播种量165 kg/hm2，播种时行距18 cm，播深3~5 cm。试验共设计7个处理，每个处理3次重复，每个小区50 m2。

1.2.2 药剂拌种

播种前，将供试药剂按照事先设计的剂量（表1）进行量取（称重）后，按照165 kg/hm2播种量进行拌种。拌种后的种子于阴凉通风处晾干备播。
表1 各处理拌种剂量表
处理 包衣药剂 剂量/100kg种子
1 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS 1000 mL
2 噻呋酰胺(240 g/L)SC 150 mL
3 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 1000 mL+75 mL
4 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 1000 mL+125 mL
5 甲哌鎓(5%)AS+解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 400 mg+1000 mL+75 mL
6 甲哌鎓(5%)AS+解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 400 mg+1000 mL+125 mL
7 对照

1.2.3 返青期喷施杀菌剂防治小麦茎基腐病

返青期（2023年3月7日）按照表2的剂量采用背负式电动电动喷雾器进行喷施，每公顷用水量为450 L，对照组仅喷施清水。
表2 返青期药剂喷施计量表
处理 返青期施药 剂量/hm2
1 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS 2250 mL
2 噻呋酰胺(240 g/L)SC 300 mL
3 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 2250 mL+150 mL
4 解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 2250 mL+225 mL
5 甲哌鎓(5%)AS+解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 100 g+1500 mL+150 mL
6 甲哌鎓(5%)AS+解淀粉芽孢杆菌（≥100亿CFU/mL）AS+噻呋酰胺(240 g/L)SC 100 g+2250 mL+150 mL
7 对照

1.2.4 田间调查

苗期调查于2022年12月5日进行，每小区按照对角线5点取样，每点取10株幼苗，带回实验室，测量株高、根长、单株鲜重和单株干重。同时记录发病情况，此时的幼苗较小无法参照分级标准进行病害分级，只计算病株率。病株率计算方法参照公式(1)。
病株率=病株数总株数×100%
(1)
拔节期调查于2023年3月20日进行，取样方法和病株率的计算方法参照苗期进行。
灌浆期时调查白穗率，取样方法同苗期，每点取30茎，每个处理共取样150茎，带回实验室进行病害分级，分级标准参照小麦茎基腐病测报技术规范NT/T 4179—2022进行。
0级：植株叶鞘及茎秆无变褐现象；1级：下部叶鞘明显变褐，但茎部无变褐现象；2级：基部第1节间有变褐现象；3级：基部第2节间有变褐现象，但无枯白穗；4级：基部第3节间以上有变褐现象，但无枯白穗；5级：枯白穗或无穗。
收获前5 d进行测产，按照5点取样法进行，每点取1 m单行穗数，带回实验室，记录总穗数、穗粒数，晾干后取粒称重，计算平均穗粒数、千粒重、单位面积产量。病情指数、公顷穗数和理论产量计算见式(2)~(4)。
病情指数=∑(各级严重度级数×各级发病株数)严重度分级最高值×调查总株数
(2)
公顷穗数=1米单行穗数行距×10000
(3)
理论产量=公顷穗数 ×每穗粒数×千粒重×85%
(4)

1.3 数据分析

数据分析借助SPSS 17.0数据处理系统，对小麦生育期采集数据利用Turkey法进行方差显著性分析。

2 结果与分析

2.1 药剂处理对苗期小麦各项指标的评价

通过对小麦苗期的各项指标调查（表3），结果表明：从株高上来看，采用解淀粉芽孢杆菌进行拌种与不含有该药剂的处理之间存在显著差异。从根长来看，处理5、处理6之间不存在显著差异，表现为根系最长，其次是处理3和处理4的根长，各药剂处理均与对照存在显著差异。从单株鲜重来看：处理3、处理5和处理6之间不存在显著差异，处理1、处理2和处理4之间有差异，但差异不显著，但均与对照组之间存在显著差异。从单株干重来看，处理6单株干重与处理3、处理4和处理5之间有差异但差异不显著，其余各处理间与对照组不存在显著差异。
表3 不同拌种处理对小麦幼苗生长的影响
处理 株高/cm 根长/cm 单株鲜重/g 单株干重/g
1 (13.52±0.05)a (7.11±0.02)c (0.29±0.003)bc (0.06±0.001)cd
2 (12.74±0.26) b (7.11±0.00)c (0.29±0.006)bc (0.06±0.003)bcd
3 (13.54±0.07) a (7.38±0.02)b (0.31±0.004)a (0.07±0.001)abc
4 (13.76±0.31) a (7.33±0.04)b (0.31±0.006)ab (0.07±0.000)ab
5 (14.10±0.11) a (7.57±0.09)a (0.32±0.005)a (0.07±0.000)abc
6 (13.98±0.30) a (7.58±0.10)a (0.31±0.000)a (0.07±0.000)a
7 (12.39±0.11) b (6.85±0.01)d (0.28±0.006)c (0.05±0.000)d
注：同列数据后不同小写字母表示差异性显著(P<0.05)，下同。

2.2 药剂处理对小麦茎基腐病的防控效果

从田间苗期调查数据来看（表4），处理6表现最为理想，病株率为17.78%，处理4、处理5与处理6之间有差异，但差异不显著；处理1和处理2对茎基腐病防控效果稍差，但各处理之间的防控效果均高于空白对照。
表4 拌种处理和小麦返青期喷施杀菌剂的综合防控效果
处理 苗期病株率/% 拔节期病株率/% 灌浆期病茎率/% 灌浆期病指 防治效果/%
1 (36.67±3.33)bc (42.22±4.01)b (46.67±5.09)b (19.33±3.06)b 41.22
2 (40.00±3.85)b (45.56±2.94)b (48.89±6.19)b (20.22±2.12)b 38.51
3 (29.00±1.00)cd (27.78±1.11)c (32.22±1.11)c (12.89±0.80)c 60.81
4 (26.67±3.85)cde (26.67±1.92)c (33.33±1.92)c (11.78±0.97)c 64.19
5 (21.11±2.94)de (23.33±1.92)c (24.44±1.11)c (8.82±0.89)c 75.00
6 (17.78±2.94)e (20..00±1.92)c (23.33±1.92)c (9.78±0.59)c 83.02
7 (53.33±5.09)a (61.11±4.01)a (71.11±7.78)a (32.89±3.78)a
通过在返青期喷施药剂，对田间取样调查分析，结果表明药剂处理有效遏制了病害的发展蔓延速度，而对照组病株率上升较快。对拔节期和灌浆期的病茎率和病情指数进行统计分析，两个阶段病害发生规律一致，虽然有一定程度的增加，但是施用药剂明显遏制了发展蔓延速度。但是单独使用一种药剂的防控效果与混合使用存在显著的差异。从防控效果来看：处理6表现最为理想，防效达到了83.02%，其次是处理5的防效为75.00%，处理3和处理4的防控效果在60%~65%之间。

2.3 药剂处理对小麦产量的影响

从表5可以看出：通过播种期药剂拌种、返青期药剂喷施、收获期进行取样和实验室数据采集并进行数据分析，处理6的千粒重为46.66 g，增加最为明显；从穗数上来看，处理6的穗数为627.42万穗，数量最优。从增产率来看：处理6的增产率最高为22.84%，其次是处理5为21.23%，处理3和处理4的增产率在12%~15%之间，处理1和处理2的增产率较低，在6%~8%之间。
表5 综合防控措施对小麦产量的效果评价
处理 千粒重/g 穗数/(万/hm2) 平均穗粒数/个 产量/(kg/hm2) 增产率/%
1 (42.29±0.02)d (601.54±8.10)ab (33.54±0.23)b (7834.13±151.24)de 6.38
2 (42.27±0.55)d (591.65±3.29)b (34.50±0.27)ab (7919.70±95.36)d 7.54
3 (44.58±0.34)bc (601.54±15.03)ab (33.62±0.21)ab (8276.46±226.28)cd 12.39
4 (45.47±0.22)ab (581.77±17.51)bc (34.82±0.49)a (8455.53±294.54)bc 14.82
5 (45.92±0.22)a (626.24±11.32)a (33.80±0.35)ab 8920.17±135.72)ab 21.23
6 (46.66±0.25)a (627.42±10.55)a (33.68±0.68)ab (9046.26±64.34)a 22.84
7 (43.25±0.65)cd (552.13±7.71)c (33.60±0.34)b (7364.35±138.70)e

3 讨论与结论

解淀粉芽孢杆菌是一类对植物具有非致病性的细菌，是一种具有促生和抗逆性的有益根际微生物，对多种植物病害具有有效的拮抗作用，如花生褐斑病、黄瓜灰霉病、马铃薯黑痣病、番茄灰霉病等[15⇓⇓-18]，作为生物制剂在农业生产中应用广泛。该生物制剂中的细菌通过点位竞争的方式抑制有害微生物的发生发展，进而控制病害的蔓延[19]。该生物制剂对种子萌发和幼苗生长具有较好的促进作用，提高了种子活力，从而节约生产成本，提高经济效益。甲哌鎓作为一种内吸性植物生长调节剂，在调节小麦等农作物的生长上具有突出的作用，但应该严格控制用量。在小麦二棱期使用，对于小麦产量具有显著的影响，处理能促进千粒重增加，并具有抗倒，稳产增产的功效[20-21]。将解淀粉芽孢杆菌、甲哌鎓和杀菌剂按照一定的比例混合用药对小麦抗病增产起到了积极作用。
由于本研究只是一次的实验开展结果，对于其他外部因素如人为操作、气候影响的不确定性等因素造成的结果可能与本文研究结果有差异，需要在今后的试验中进行校正。本实验的开展为今后利用微生物制剂防控小麦茎基腐的提供了一种的新的防控思路，改变传统上单纯依靠化学药剂防治小麦茎基腐的现状，对于减少病害抗性的增加提供了新的思路。同时，改变农户的用肥习惯（偏施氮肥缺锌的情况下有利于该病害的减重发生[22]）、适期晚播（22~28℃温度有利于该病害的侵染蔓延[23]）、将病株残体带出田外以及加快抗病性育种研究等工作对于防治小麦茎基腐的发生蔓延同样重要，只有综合运用各项措施才能对防控该病的传播蔓延起到良好的防控效果。
本试验利用微生物制剂、植物生长调节剂和杀菌剂进行混配后在播种期进行种子包衣、并在拔节期喷施相同的药剂组合，对防治小麦茎基腐病起到了较好的控制效果，并起到一定的增产作用，试验的结果表明3种药剂复配使防效达75%以上，增产率在20%以上，有效实现了防病增产的目的。关于解淀粉芽孢杆菌防治小麦茎基腐病的报道不是太多，解淀粉芽孢杆菌和植物生长调节剂以及杀菌剂共同使用的报道更少，本研究结合三种药剂的优点进行播种期种子包衣、返青期混合喷施对于该病害的防控以及产量影响方面都取得了积极进展，可为今后该病害的防控提供了新的思路，在生产指导上具有重要的参考意义。

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【目的】由立枯丝核菌（Rhizoctonia solani AG-3）引起的马铃薯黑痣病是马铃薯生产中重要的土传病害,严重影响马铃薯的产量和质量。利用微生物杀菌剂防治马铃薯黑痣病是环境友好、切实可行的措施之一。本研究旨在获得有效防治马铃薯黑痣病的生防细菌并明确其防病作用方式,为生防细菌发酵工艺的优化、微生物杀菌剂的合理施用提供科学依据。【方法】通过对峙培养法和温室盆栽试验筛选有效防治马铃薯黑痣病的生防细菌,通过Biolog微生物鉴定系统、16S rDNA序列以及gyrA、gyrB、rpoB和rpoC多基因序列分析对生防细菌进行分类鉴定。通过盆栽试验比较生防细菌菌株发酵液、无菌体上清液和菌体悬浮液对马铃薯黑痣病的防治效果,利用高效液相色谱（HPLC）对脂肽提取物进行分离,通过抑菌活性测定结合质谱（UPLC-Triple TOF-MS/MS）技术鉴定生防细菌产生的抑菌活性物质。采用实时荧光定量PCR（real-time PCR）技术测定马铃薯根际黑痣病菌的DNA拷贝数。【结果】通过对2 106株细菌进行筛选,获得3株有效防治马铃薯黑痣病的生防细菌,其中HMB33604菌株对马铃薯黑痣病的防治效果较高,达到52.9%。通过生理生化及多基因序列比对,将HMB33604菌株鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。该菌株发酵液和上清液对马铃薯黑痣病具有显著的防治效果,分别为52.2%和66.4%,而菌体悬浮液对马铃薯黑痣病的防治效果仅为16.9%,证明该菌株主要通过产生抑菌活性物质而起到防治马铃薯黑痣病的作用。HMB33604菌株可以产生泛革素（fengycin）、伊枯草菌素A（iturin A）和表面活性素（surfactin）,抑菌试验证明泛革素和伊枯草菌素是HMB33604菌株产生的主要抑菌活性物质,这两种脂肽类抗生素能够显著抑制黑痣病菌的生长,并且造成菌丝畸形。菌株发酵液和无菌体上清液均显著降低马铃薯根际黑痣病菌的DNA拷贝数,与对照相比分别降低了60.3%和64.0%;而菌体悬浮液处理后根际黑痣病菌的DNA拷贝数仅降低10.3%。【结论】获得一株有效防治马铃薯黑痣病的生防细菌——解淀粉芽孢杆菌HMB33604,该菌株主要通过产生抑菌活性物质而发挥生防作用。泛革素和伊枯草菌素是HMB33604菌株产生的主要抑菌活性物质。泛革素和伊枯草菌素不仅造成黑痣病菌菌丝畸形,还可显著降低马铃薯根际黑痣病菌的数量,从而有效防治马铃薯黑痣病。
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https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0170
本文引用 [1] 摘要
为明确内生解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)菌株P-r21的抑菌广谱性及对番茄灰霉病的防治效果，本研究优化了菌株P-r21发酵条件，利用平板对峙法测定了该菌株对6种病原菌的抑菌活性及对番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)孢子萌发的抑制作用，并通过离体接种试验研究了对番茄灰霉病的防效。结果表明：菌株P-r21最佳发酵条件为在PYJ中培养初始pH 6.0，培养时间为12 h。菌株P-r21对供试的6种植物病原菌(Botrytis cinerea、Fusarium proliferatum、Rhizoctonia cerealis、Gaeumannomyces graminis、Fusarium graminearum、Colletotrichum karstii)的生长均表现出抑制作用；对C. karstii和B. cinerea抑制作用最强，抑菌率达到88.0%和84.5%。发酵滤液对B. cinerea孢子萌发抑制率达80.6%，对叶片和果实灰霉病的防效达到100%和80.0%；发酵液10倍稀释后防效也可达到67.1%和60.7%。本研究明确了菌株P-r21具有抑菌广谱性，并可用于番茄灰霉病的防治，为该菌株在植物病害生物防治方面的应用奠定了基础。
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