Advances in Biocontrol Microbes of Potato Late Blight

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0823

Abstract

Abstract:

Phytophthora infestans, which causes potato late blight, is one of the most destructive pathogens in potato production. Biocontrol agent (BCAs) as an alternative to chemical fungicides to control potato late blight is one of the important measures to ensure the sustainable development of potato production. In this paper, the research situation and characteristics of potato late blight were briefly reviewed, and the current researches of biocontrol microbes against potato late blight were summarized. The species, source, control effect, antibacterial active substances and action mechanism of the biocontrol microbes for P. infestans were systematically summarized from three levels of bacteria, fungi and actinomycetes. The challenges and limitations of the development and application of biocontrol agents were analyzed. It was suggested that the future biological control of potato late blight should be further studied in four aspects: strengthening the defense function of potato, establishing the prediction model of late blight, paying attention to the population dynamics of biocontrol microorganisms and revealing the control mechanism of P. infestans. The aim is to provide reference for the development and application of biocontrol agents against potato late blight, and sustainable development of potato green industry.

Key words: potato, late blight, Phytophthora infestans, antagonistic microorganisms, biocontrol agents, mechanism

WEI Peixia, FU Haiyan, ZHOU Shuang, LIU Chunguang, WU Tong, YANG Fengshan. Advances in Biocontrol Microbes of Potato Late Blight[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(22): 144-151.

Figures/Tables 2

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种/菌株	采样来源	防治效果	病原菌拮抗/作用方式	文献
哈茨木霉 Trichoderma harzianum T16、T23	—	孢子囊萌发抑制率60%	抗生素VFA	[20]
哈茨木霉 T. harzianum T28	—	发酵液抑制率64.71%，可降低致病疫霉菌体的代谢酶活性，提高菌体丙二醛(MDA)含量	发酵液提取物、抗生	[21]
哈茨木霉 T. harzianum HNA14	马铃薯组织	体外抑制率56.8%	产生不挥发性代谢物	[22]
木霉菌 Trichoderma spp. TCMS-64	铜矿场	体外抑制率60.4%	抗生、重寄生	[23]
拟康氏木霉 Trichoderma pseudokoningii R-5	马铃薯	田间防效72.4%	抗生	[24]
棘孢木霉 Trichoderma asperellum T-15	马铃薯	田间防效70.0%	抗生	[24]
绿色木霉 Trichoderma viride ES1	马铃薯田地	体外抑制率36.7%，之后完全蔓延并在致病疫霉上产生孢子；温室试验中与对照(AUDPC=1045)相比，菌株ES1（疾病进展曲线下面积AUDPC=260）显著降低了发病率(P<0.05)	重寄生	[25]
毛壳菌属 Chaetomium globosum Cg-6	柑橘树土壤	体外抑制率72.3%，田间发病率降低72%	葡聚糖酶和纤维素酶	[26]
美极梅奇酵母 Metschnidowia pulcherrima	酿酒葡萄	浓度为4.3×10⁶~3.5×10⁷CFU/mL时，保护作用最大	诱导植物产生抗毒素	[27]
黑酵母菌 Aureobasidium pullulans L1、L8	桃的果实	与对照组相比，显著降低了病害发生，平均AUDPC降低了32.2%。可增加叶片β-1,3-葡聚糖酶来增强植物防御反应（比对照高30%），合成的挥发性化合物对病原体菌丝生长的EC₅₀值平均为3.9 μL/L	抗生、诱导植物抗性	[28]
寡雄腐霉 Pythium oligandrum	—	降解致病疫霉细胞壁	碳水化合物活性酶、重寄生	[29]
拟青霉菌 Paecilomyces farinosus	—	2 g/L的发酵液浓缩物对菌丝生长的相对抑制率达63.00%；盆栽试验中，浓度为4 g/L时对马铃薯晚疫病的预防和治疗效果分别为83.35%和35.63%	发酵液浓缩物、抗生	[30]
黑附球菌 Epicoccum nigrum XF₁	—	体外抑制率73%；离体叶片试验中，浓度为1.0×10⁷和1.0×10⁸CFU/mL的XF₁分生孢子悬液处理与0.2%可杀得处理效果相同	抗生	[31]
拟枝孢镰刀菌 Fusarium sporotrichioides e060-4	马铃薯块茎	体外抑制率58.8%	抗生	[32]

种/菌株	采样来源	防治效果	病原菌拮抗/作用方式	文献
哈茨木霉 Trichoderma harzianum T16、T23	—	孢子囊萌发抑制率60%	抗生素VFA	[20]
哈茨木霉 T. harzianum T28	—	发酵液抑制率64.71%，可降低致病疫霉菌体的代谢酶活性，提高菌体丙二醛(MDA)含量	发酵液提取物、抗生	[21]
哈茨木霉 T. harzianum HNA14	马铃薯组织	体外抑制率56.8%	产生不挥发性代谢物	[22]
木霉菌 Trichoderma spp. TCMS-64	铜矿场	体外抑制率60.4%	抗生、重寄生	[23]
拟康氏木霉 Trichoderma pseudokoningii R-5	马铃薯	田间防效72.4%	抗生	[24]
棘孢木霉 Trichoderma asperellum T-15	马铃薯	田间防效70.0%	抗生	[24]
绿色木霉 Trichoderma viride ES1	马铃薯田地	体外抑制率36.7%，之后完全蔓延并在致病疫霉上产生孢子；温室试验中与对照(AUDPC=1045)相比，菌株ES1（疾病进展曲线下面积AUDPC=260）显著降低了发病率(P<0.05)	重寄生	[25]
毛壳菌属 Chaetomium globosum Cg-6	柑橘树土壤	体外抑制率72.3%，田间发病率降低72%	葡聚糖酶和纤维素酶	[26]
美极梅奇酵母 Metschnidowia pulcherrima	酿酒葡萄	浓度为4.3×10⁶~3.5×10⁷CFU/mL时，保护作用最大	诱导植物产生抗毒素	[27]
黑酵母菌 Aureobasidium pullulans L1、L8	桃的果实	与对照组相比，显著降低了病害发生，平均AUDPC降低了32.2%。可增加叶片β-1,3-葡聚糖酶来增强植物防御反应（比对照高30%），合成的挥发性化合物对病原体菌丝生长的EC₅₀值平均为3.9 μL/L	抗生、诱导植物抗性	[28]
寡雄腐霉 Pythium oligandrum	—	降解致病疫霉细胞壁	碳水化合物活性酶、重寄生	[29]
拟青霉菌 Paecilomyces farinosus	—	2 g/L的发酵液浓缩物对菌丝生长的相对抑制率达63.00%；盆栽试验中，浓度为4 g/L时对马铃薯晚疫病的预防和治疗效果分别为83.35%和35.63%	发酵液浓缩物、抗生	[30]
黑附球菌 Epicoccum nigrum XF₁	—	体外抑制率73%；离体叶片试验中，浓度为1.0×10⁷和1.0×10⁸CFU/mL的XF₁分生孢子悬液处理与0.2%可杀得处理效果相同	抗生	[31]
拟枝孢镰刀菌 Fusarium sporotrichioides e060-4	马铃薯块茎	体外抑制率58.8%	抗生	[32]

种/菌株	采样来源		防治效果		病原菌拮抗/作用方式		文献
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis WL-2	辣椒叶片		菌活体、菌悬液和发酵液抑制率分别为75.6%、93.7%和80.7%		伊枯草菌素A(Iturin A)可以通过细胞结构破坏、氧化应激和能量供应障碍来抑制致病疫霉生长		[36]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis MTCC-2422	土壤		田间试验，土壤接菌处理，配合叶面喷施，较好控制了病害的发生；提高了植株的株高、发芽、叶片数、鲜重和干重等生长发育参数		抗生、促进生长		[37]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis 30B-B6	土壤、马铃薯植株		田间晚疫病的严重程度降低44%		杆菌素、生物活性化合物、生物表面活性剂和铁载体的生产		[35]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis subsp. Subtilis DSM 10	德国微生物和细胞培养物收藏中心		离体叶片试验，晚疫病发病率降低76%；经处理的植物产生的生物量是其他植物的2.5倍		促进植物生长		[38]
短小芽孢杆菌 B. pumilus W7	辣椒叶片		体外抑制率可高达94.44%，对马铃薯块茎的预防效果为73.40%		丰原素B(Fengycin B)、表面活性素(Surfactin)、纤维素酶抑制病菌菌丝生长，同时引起菌丝体畸变		[39]
短小芽孢杆菌W1 B. pumilus W1	马铃薯叶和根		滤液对离体叶片的保护作用为47%		抗生		[40]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium WL-3	辣椒叶片		菌活体、菌悬液和发酵液对致病疫霉菌丝体生长的抑制率分别为75.0%、84.6%和73.3%		Iturin A和Fengycin A (I+F)组合在控制马铃薯晚疫病和促进植物生长方面优于单个脂肽，能够促进植物光合效率、植物生长、马铃薯产量提高		[41]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium J-28	马铃薯根际土壤		菌株、菌液及其发酵液抑菌率均在81%以上，抑菌作用稳定		抗生		[42]
贝莱斯芽孢杆菌 B. velezensis AFB2-2	马铃薯根际土壤		体外抑制率73%；菌液浓度为1×10⁷ cfu/mL时，温室防效为85.7%，田间防效82.9%		抗生		[43]
贝莱斯芽孢杆菌 B. Velezensis SDTB038	番茄植株根际土壤		抑菌圈直径达1.8 cm；温室试验菌悬液处理可促进植株高度和茎厚；田间试验晚疫病减少率分别为40.79%和37.67%		抗生、促进植物生长		[44]
解淀粉芽孢杆菌 B. subtilis var. amyloliquefaciens FZB24		茄科植物根际		体外抑制率35.6%，温室条件下病害强度降低49.68%，田间试验病害严重程度降低45.9%，提高马铃薯产量		防御相关氧化酶的产生，包括苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)	[45]
多粘类芽孢杆菌 Paenibacillus polymyxa		土壤		体外抑制率80.75%，温室试验病害抑制率74.01%，改善了各种生长参数		抗生	[46]
深红沙雷氏菌 Serratia rubidaea SR13-2		莴苣土壤		菌液在马铃薯块茎切片上对晚疫病的预防效果为91.83%，治疗效果可达83.33%		抗生	[47]
沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris GJ-22		活性污泥		在温室和田间试验中，GJ-22和新农药克露(curzate)的联合应用比单独使用任何一种药剂都能更好地控制病害		诱导产生系统抗性、促进植物生长	[48]
荧光假单胞菌 P. fluorescens LBUM636		草莓植株的根际		显著抑制了致病疫霉的生长和晚疫病的发展		吩嗪-1-羧酸(PCA)	[49]
荧光假单胞菌 P. fluorescens LBUM223		草莓植株根际		抑制致病疫霉生长		PCA通过上调和下调致病疫霉中的基因表达而导致重要的转录组变化	[50]
荧光假单胞菌 P. fluorescens Bak150		马铃薯地		抑制率达88%以上，温室防效81%，与对照差异显著(P<0.05)		抗生	[25]
韩国假单胞菌 P. koreensis 2.74		封闭的水培系统		产生的表面活性剂(1 mg/mL)，可使致病疫霉游动孢子迅速裂解，且裂解率达到60%以上，对晚疫病的预防效果在75%以上		生物表面活性剂	[51]
绿针假单胞菌 P. Chlororaphis R47		马铃薯植株		产生的挥发物对致病疫霉有致死作用		氰化氢(HCN)、1-十一烯	[52]
铜绿假单胞菌 P. aeruginosa PA1		土壤		生物表面活性剂浓度为100 mg/kg时，抑制率83.33%		糖脂类生物表面活性剂	[53]
黄色粘球菌 Myxococcus anthus B25-I-1		土壤		对致病疫霉的体细胞和生殖结构有较强的抑制作用		活性提取物降低了致病疫霉中可溶性蛋白的含量和保护酶的活性，增加了细胞膜的氧化损伤和通透性	[54]
橙红色粘球菌 M. fulvus B25-I-3		土壤		对致病疫霉有性繁殖有较强的抑制作用		活性物质减少了卵孢子的产生，严重破坏了致病疫霉的细胞膜结构和功能，降低马铃薯菌丝可溶性蛋白含量和细胞保护酶（PPO、POD、PAL、超氧化物歧化酶SOD）活性	[55]

种/菌株	采样来源		防治效果		病原菌拮抗/作用方式		文献
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis WL-2	辣椒叶片		菌活体、菌悬液和发酵液抑制率分别为75.6%、93.7%和80.7%		伊枯草菌素A(Iturin A)可以通过细胞结构破坏、氧化应激和能量供应障碍来抑制致病疫霉生长		[36]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis MTCC-2422	土壤		田间试验，土壤接菌处理，配合叶面喷施，较好控制了病害的发生；提高了植株的株高、发芽、叶片数、鲜重和干重等生长发育参数		抗生、促进生长		[37]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis 30B-B6	土壤、马铃薯植株		田间晚疫病的严重程度降低44%		杆菌素、生物活性化合物、生物表面活性剂和铁载体的生产		[35]
枯草芽孢杆菌 B. subtilis subsp. Subtilis DSM 10	德国微生物和细胞培养物收藏中心		离体叶片试验，晚疫病发病率降低76%；经处理的植物产生的生物量是其他植物的2.5倍		促进植物生长		[38]
短小芽孢杆菌 B. pumilus W7	辣椒叶片		体外抑制率可高达94.44%，对马铃薯块茎的预防效果为73.40%		丰原素B(Fengycin B)、表面活性素(Surfactin)、纤维素酶抑制病菌菌丝生长，同时引起菌丝体畸变		[39]
短小芽孢杆菌W1 B. pumilus W1	马铃薯叶和根		滤液对离体叶片的保护作用为47%		抗生		[40]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium WL-3	辣椒叶片		菌活体、菌悬液和发酵液对致病疫霉菌丝体生长的抑制率分别为75.0%、84.6%和73.3%		Iturin A和Fengycin A (I+F)组合在控制马铃薯晚疫病和促进植物生长方面优于单个脂肽，能够促进植物光合效率、植物生长、马铃薯产量提高		[41]
巨大芽孢杆菌 B. megaterium J-28	马铃薯根际土壤		菌株、菌液及其发酵液抑菌率均在81%以上，抑菌作用稳定		抗生		[42]
贝莱斯芽孢杆菌 B. velezensis AFB2-2	马铃薯根际土壤		体外抑制率73%；菌液浓度为1×10⁷ cfu/mL时，温室防效为85.7%，田间防效82.9%		抗生		[43]
贝莱斯芽孢杆菌 B. Velezensis SDTB038	番茄植株根际土壤		抑菌圈直径达1.8 cm；温室试验菌悬液处理可促进植株高度和茎厚；田间试验晚疫病减少率分别为40.79%和37.67%		抗生、促进植物生长		[44]
解淀粉芽孢杆菌 B. subtilis var. amyloliquefaciens FZB24		茄科植物根际		体外抑制率35.6%，温室条件下病害强度降低49.68%，田间试验病害严重程度降低45.9%，提高马铃薯产量		防御相关氧化酶的产生，包括苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)	[45]
多粘类芽孢杆菌 Paenibacillus polymyxa		土壤		体外抑制率80.75%，温室试验病害抑制率74.01%，改善了各种生长参数		抗生	[46]
深红沙雷氏菌 Serratia rubidaea SR13-2		莴苣土壤		菌液在马铃薯块茎切片上对晚疫病的预防效果为91.83%，治疗效果可达83.33%		抗生	[47]
沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris GJ-22		活性污泥		在温室和田间试验中，GJ-22和新农药克露(curzate)的联合应用比单独使用任何一种药剂都能更好地控制病害		诱导产生系统抗性、促进植物生长	[48]
荧光假单胞菌 P. fluorescens LBUM636		草莓植株的根际		显著抑制了致病疫霉的生长和晚疫病的发展		吩嗪-1-羧酸(PCA)	[49]
荧光假单胞菌 P. fluorescens LBUM223		草莓植株根际		抑制致病疫霉生长		PCA通过上调和下调致病疫霉中的基因表达而导致重要的转录组变化	[50]
荧光假单胞菌 P. fluorescens Bak150		马铃薯地		抑制率达88%以上，温室防效81%，与对照差异显著(P<0.05)		抗生	[25]
韩国假单胞菌 P. koreensis 2.74		封闭的水培系统		产生的表面活性剂(1 mg/mL)，可使致病疫霉游动孢子迅速裂解，且裂解率达到60%以上，对晚疫病的预防效果在75%以上		生物表面活性剂	[51]
绿针假单胞菌 P. Chlororaphis R47		马铃薯植株		产生的挥发物对致病疫霉有致死作用		氰化氢(HCN)、1-十一烯	[52]
铜绿假单胞菌 P. aeruginosa PA1		土壤		生物表面活性剂浓度为100 mg/kg时，抑制率83.33%		糖脂类生物表面活性剂	[53]
黄色粘球菌 Myxococcus anthus B25-I-1		土壤		对致病疫霉的体细胞和生殖结构有较强的抑制作用		活性提取物降低了致病疫霉中可溶性蛋白的含量和保护酶的活性，增加了细胞膜的氧化损伤和通透性	[54]
橙红色粘球菌 M. fulvus B25-I-3		土壤		对致病疫霉有性繁殖有较强的抑制作用		活性物质减少了卵孢子的产生，严重破坏了致病疫霉的细胞膜结构和功能，降低马铃薯菌丝可溶性蛋白含量和细胞保护酶（PPO、POD、PAL、超氧化物歧化酶SOD）活性	[55]