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Crop Science · 有效成分库 · 第1级

Bacillus subtilis 如何保护植物?

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枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种革兰氏阳性、形成孢子的土壤细菌。它通过多种机制同时保护植物:伊枯草菌素(iturin)和丰原素(fengycin)等抗菌脂肽破坏真菌细胞膜;快速定殖根部,与病原菌争夺空间和根系分泌物;诱导系统抗性,使植物自身的防御反应处于预备状态。它是预防性的,因此必须在病害压力到来之前或到来之时完成定殖。

琼脂平板上的奶油色细菌菌落。

什么是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)?

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种革兰氏阳性、形成孢子的土壤细菌,是生物学中研究最透彻的生物之一,也是工业发酵的主力菌种。其形成孢子的能力使它具有商业实用性:孢子能够经受配制、储存和施用,而营养细胞则不能。

枯草芽孢杆菌如何起作用?

抗生作用:它产生多种抗菌脂肽,包括表面活性素(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)和丰原素(fengycin),这些脂肽会破坏真菌细胞膜。其中伊枯草菌素和丰原素具有直接的抗真菌活性。

竞争:它迅速定殖于根表,占据空间并消耗原本可供病原菌利用的根系分泌物。

诱导系统抗性:定殖使植物自身的防御途径处于预备状态,因此植物对随后的侵害反应更快。这与直接拮抗是真正不同的作用方式,也是在细菌未定殖的部位也可能出现效果的部分原因。

促进植物生长:通过溶磷和产生植物激素,对根系发育作出贡献,且不依赖于病害抑制。

多种机制共同作用是认为其不易因抗性而失效的主要依据,也是它与单一作用位点的合成杀菌剂的真正区别之一。

枯草芽孢杆菌不能做到什么?

它是预防性的,且依赖于定殖,不具治疗作用:它需要在病害压力到来之前或到来之时完成定殖,在病害已经流行时施用会令人失望。定殖取决于土壤生物、水分、温度和有机质,因此与化学药剂相比,效果随地点的变化更大。在高病害压力下,它不能替代杀菌剂。此外,它还要与现有的土壤微生物群落竞争,在生物活性高的土壤中,这一生态位可能已被占据。

枯草芽孢杆菌安全吗?

风险很低。对人类、动物和植物无致病性,不存在残留方面的担忧,并在有机种植方案中被广泛接受。与任何微生物产品一样,操作时应避免吸入浓缩孢子粉。

枯草芽孢杆菌出现在产品系列的哪些产品中?

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是 Charge BioBoost 所含十一个菌株之一,此外还有另外三种 Bacillus 菌种、五种菌根真菌和两种 Trichoderma 菌种,基质为腐殖酸、黄腐酸、氨基酸和海带。

要点总结

  • 孢子能够经受配制、储存和施用,这使枯草芽孢杆菌具有商业实用性。
  • 伊枯草菌素和丰原素具有直接的抗真菌活性。
  • 诱导系统抗性解释了在细菌未定殖部位出现的效果。
  • 多种机制共同作用是认为其不易因抗性而失效的主要依据。
  • 它不具治疗作用,在高病害压力下也不能替代杀菌剂。

参考文献

  1. Bacillus lipopeptides: versatile weapons for plant disease biocontrolTrends Microbiol 16(3):115-125, 2008 · Narrative review · PMID 18289856 · Independent
  2. Surfactin and fengycin lipopeptides of Bacillus subtilis as elicitors of induced systemic resistance in plantsEnviron Microbiol 9(4):1084-1090, 2007 · Controlled experiment with purified lipopeptides and mutants · PMID 17359279 · Independent
  3. Biocontrol of Bacillus subtilis against infection of Arabidopsis roots by Pseudomonas syringae is facilitated by biofilm formation and surfactin productionPlant Physiol 134(1):307-319, 2004 · Mechanistic, wild-type vs mutants · PMID 14684838 · Independent
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常见问题

枯草芽孢杆菌对人或动物有害吗?

风险很低:对人类、动物和植物无致病性,不存在残留方面的担忧,并在有机种植方案中被广泛接受。与任何微生物产品一样,操作时应避免吸入浓缩孢子粉。

枯草芽孢杆菌能治愈已有的植物病害吗?

不能。它是预防性的,且依赖于定殖,因此需要在病害压力到来之前或到来之时完成定殖。在病害已经流行时施用会令人失望。

为何枯草芽孢杆菌的效果在不同地点有差异?

定殖取决于土壤生物、水分、温度和有机质,因此与化学药剂相比,效果随地点的变化更大。它还要与现有的土壤微生物群落竞争,在生物活性高的土壤中,这一生态位可能已被占据。

枯草芽孢杆菌能促进植物生长吗?

能,通过溶磷和产生植物激素。这些作用有助于根系发育,且不依赖于病害抑制。

含枯草芽孢杆菌的产品

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