作物土传真菌病害发生的根际微生物机制研究进展

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1、作物土传真菌病害发生的根际微生物机制研究进展*杨珍*国家重点研发计划项目（2017YFD0200604）和国家自然科学基金项目（41671306）资助SupportedbytheNationalKeyResearchandDevelopmentProgramofChina（NO.2017YFD0200604）andtheNationalNaturalScienceFoundationofChina（NO.41671306）†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：xgli@issas.ac

2、.cn作者简介：杨珍（1992-），女，安徽阜阳人，硕士研究生，主要从事根际微生物研究,E-mail：13625543935@163.com,2戴传超1王兴祥2李孝刚2†（1南京师范大学生命科学学院，南京210023）（2中国科学院南京土壤研究所，南京210008）摘要土传病害是制约我国农业生产可持续发展的重要瓶颈。根际是作物养分高效利用的窗口，是植物-土壤-微生物相互作用的关键微域，也是土传病害发生发展的主要场所。在宏基因组学快速发展的今天，了解根际微生物与土传病害互作关系，有利于从微生物种群、功能代谢和抑病

3、物质等研究找出防控土传病害的有效方法。本文综述了根际微生物与土传真菌病害的发生机制关系，探讨了土传病原真菌致害机理，并提出目前研究的不足和未来研究的重点。目前，我国农业生产中土传真菌病害发生严重，很多是由不同病原菌复合侵染的结果，其致害机理较为复杂。定向优化根际微生物群落结构提升植物根际微生态抗性，是防控土传病害途径之一，应加以重视。现有研究多偏向根际促生微生物，而忽视了根际有害细菌与病害发生和作物生长的关系。今后的研究应系统评估土传真菌病害的发生及危害程度、归类土传真菌病原菌类型、深入研究土传真菌病害发生的根

4、际微生态机理以及研发土传真菌病害综合防控技术。关键词土传真菌病害；根际微生物；微生物多样性；防控技术；作物抗性中图分类号　S182文献标识码　　A　　近年来我国农作物的土传病害日趋严重，对农作物产量和品质造成严重影响，已成为限制我国农业可持续发展的重要瓶颈。土传病害是指由生活史中一部分或大部分存在于土壤中的病原物在条件适宜时侵染植物根部或茎部而发生的病害。与空气、水及种苗等传播途径的病害相比，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[1]。土传病原体的类型包括真菌、细菌和线虫等，引发包括纹枯、

5、枯萎、立枯、猝倒、根腐、软腐、根肿和丛根等类型病害[2]。近几十年来，随着农业现代化水平的提高，我国农业生产模式呈现出高投入与高产出、作物类型单一化种植以及复种指数高等为特点的集约化生产，导致土传病害频发问题突出[3]。而发达国家更注重土地合理化运用，多采用轮作和休耕制度，因此大田农作物的土传病害发生较轻。但集约化生产的经济作物，如棉花、大豆等土传病害发生严重[4-5]。值得注意的是，近年土传病害的加重和蔓延与作物单一连续种植密切相关，生产上称为连作障碍[6]。连作条件下，作物根系分泌物持续诱导土壤病原菌增殖，

6、导致病原菌侵染势增加。病原真菌趋化生长附着根表面，穿过根部细胞壁并定居于根皮层，通过堵塞作物维管束组织或分泌毒素等导致植物发病。因此，病原菌的成功侵染必然经过“根际”，Hiltner将其定义为受根系影响的土壤微域，主要指根表面1~2cm的薄层区域。其中，根际微生物是参与根际微域活动的主要成员，其组成复杂、活性高，与植物生长和健康紧密相关，也被称为植物的第二基因组[7-8]。对此，根际微生物与植物病害发生的关系相应地成为近年来研究热点之一。与细菌、线虫等类型引起的土传病害相比，土传真菌病害更易于流行传播，涉及作物

7、类型广泛，对作物产量危害极大[9]，本文将着重从土传12真菌病害的发生及危害、根际微生物与病原真菌互作以及防治措施等方面探讨土传真菌性病害发生的根际微生物机制的研究进展，以期为深化土传真菌病害研究和防治提供参考。1土传真菌病害的发生及危害据估计，植物病害引起全球主要农作物总产量10%~15%的损失，每年直接经济损失高达数千亿美元。其中，70%~80%的病害是病原真菌侵染所引起的，对作物生长及产量的影响破坏力强[10]。表1概况了小麦、玉米、水稻等粮食作物、以及棉花、花生、大豆等经济作物发生的主要土传真菌病害及其

8、影响。相对于大田粮食作物，经济作物集约化生产现象突出，土传真菌病害的发生更为严重(表1)。由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病是种植区发生最为严重的土传病害，一般减产10%~30%，严重时可达80%以上[5]。由茄腐镰刀菌、尖孢镰刀菌和丝核菌等多种真菌混合侵染导致大豆根腐病严重发生，是制约大豆产区的主要病害，一般减产5%~10%，严重时减产达到60%[22]。另外，一些病原真菌（如Asperg