Review of the Research Advances of Biocontrol Factor of Plant Parasitic Nematode
植物寄生线虫是重要的植物病原物，全世界已报道的植物寄生线虫达200多属5000余种[1]，我国粗略统计到2005年底报道的植物线虫约有40属，400种[2]。植物寄生线虫不但为害植物根部，而且还为害茎、叶、花和果实。据估计全球每年因植物寄生线虫造成的经济损失达1000亿美元[3]。植物寄生线虫的生防因子包含天敌（真菌、细菌、病毒、立克氏体、捕食性线虫、涡虫、螨类、昆虫和原生动物等）、动植物、微生物等[4]。1917年美国的Cobb最早提出植物寄生线虫的生物防治，1924年Thorne在美国犹他州将捕食性线虫Iotonchus amphiogonicusy引入甜菜地中并获得成功。其后，各国学者做了大量工作，到20世纪70年代，又开始研究利用捕食线虫防治植物寄生线虫，在法国Cayrol及其合作者利用Arthrobotrys robusta和A.irregularis首先研制成功防治蘑菇栽培中的有害线虫和蔬菜根结线虫的商品制剂Royal 300[5]和Royal 350[6]。从20世纪80年代开始，国内外开始大量调查定殖于固着性线虫卵、雌虫、胞囊上的真菌，国际马铃薯中心组织了40多个国家和地区的专家对Paecilomyces lilacinus进行了防治根结线虫的试验并取得一定结果[7]，Paecilomyces lilacinus被研制成商品制剂应用于根结线虫的防治[8]。90年代之后，植物寄生线虫的生防资源挖掘工作大量增加，新的生防因子不断被发现。据统计，关于线虫生物防治的文献中，以真菌为材料的占76%，捕食性线虫占7%，细菌和放线菌占5%左右，其余在3%以下[9]。目前，国内外发现的线虫生防因子主要包括以下几种类型：
1 真菌类
植物寄生线虫生防真菌包括捕食性真菌、线虫内寄生真菌、卵寄生真菌、产毒真菌、菌根真菌、机会真菌。研究较多的有寡孢节丛孢（Arthrobotrys oligospora）、指状节丛孢（A.dactyloides）、淡紫拟青霉（Paecilomyces lilacinus）、黑曲霉（Aspergillus niger）、木霉属（Trichoderma spp.）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）以及担子菌中的粗皮侧耳（Pleurotus ostreatus）等[10]。
1.1 捕食性真菌
应用于植物寄生线虫的生防真菌有：节丛孢属（Arthrobotrys）的A.irregularis，A.robusta，A.conoides，A.oligospora，A.dactyloides[11]等；单顶孢霉属（Monacrosporium oudemans）的椭圆单顶孢M.ellipsosporium[12]；指状节丛孢A.dactyloides[13]。其中不规则节丛孢（A.irregularis）已经制成了商品制剂Royal 300和Royal 350。
1.2 线虫内寄生真菌
目前报道的线虫内寄生真菌主要有被毛孢菌（Hirsutella rhossiliensis=Hirsutella heteroderea）[14]和Hirsutella minnesotensis[15]。轮枝霉属（Verticillium）的8种：V.catenulatum，V.chlamydosporium（厚垣轮枝孢），V.sinensis（中国轮枝孢），V.lamellicola（菌褶轮枝霉），V.leptobactum，V.lecanii（蜡蚧轮枝霉），V.psalliotae（蘑菇轮枝霉），V.inseatorum。还有Drechmeria coniospora等[11]。我国已用厚垣孢普可尼亚菌（Pochonia chlamydospora）ZK7菌株制成了“线虫必克”商品制剂。
1.3 卵寄生真菌
目前研究最多的是淡紫拟青霉Paecilomyces lilacinus。该菌是一类广泛存在的线虫卵寄生土壤真菌。不少研究表明，淡紫拟青霉可以寄生根结线虫Meloidogyne spp.[16]、胞囊线虫Heterodera spp.等植物病原线虫的卵[17]，对南方根结线虫卵的寄生率高达60%～70%[7]。刘畅在18℃和25℃条件下，室内测定厚垣轮枝菌V10菌株对南方根结线虫卵的寄生效果，结果表明，在18℃和25℃条件下，V10菌株对南方根结线虫卵的相对寄生率分别为77.22%、73.00%[18]。除寄生作用外，Cayrol等还报道了淡紫拟青霉的培养滤液中含有杀线虫物质。目前，该菌株已被各国学者广泛应用于线虫的生防并成为商品制剂[19]。
1.4 产毒真菌
目前发现的有90多个杀线虫菌物毒素，其中包括担子菌、子囊菌、半知菌中的部分菌物产生杀线虫的毒素。1984年Thorn&Barron报道了侧耳属真菌的5个种具有侵染和消解线虫的活性，1987年他们证明了侧耳属侵染线虫的机制是通过产生毒素作用于线虫，向红琼等的研究也认为糙皮侧耳对腐生线虫的作用机制是杀虫寄生。到目前为止，已经证明侧耳属的P.ostreatus，P.pulmonarius，P.tuberregium，P.strigosus，P.subareo latus，P.cornucopiae，P.cystidiosus，P.citrinopileatus，P.colombinus，P.shodophyllus，P.salmon seostramineus，P.sapidus，P.sajorcaju，P.florrida，P.flabellatus，P.dryinus，P.euosmus，P.eryngii，P.levis，.ferulae，P.spodoleucus，P.memberan cens，P.certicautus等23个种对线虫有活性。汪来发等对草皮侧耳属真菌对松材线虫的作用也进行了初步研究。在对线虫抑制活性的测定中，经过测定的该属的不同种都对线虫有活性，但还没有活性显著强于其他种的优势种，毒力高、活性强的菌株都分属于不同的种[20]。
1.5 菌根真菌
在菌根真菌的研究中，最为关注并被研究最多的是丛枝菌根Arbusculare Mycorrhiza 简称为AM。据报道AM真菌对Globodela rostochiensis，Meloidognearenaria，M.incognita，M.javanica，Heterodera cajani，H.glycines，Helicolylenchus dihstera，Pratylenchus subrachyurus，P.pene-trans，P.zeae，Potylenchulus reniformis，Radopholus citrophilus，R.semilis，Tylenchulus semipenetrans等引起的花生、大豆、蚕豆、鹰嘴豆、棉花、燕麦、番茄、黄瓜、马铃薯、桃、葡萄、柑橘等各种线虫病害，都能不同程度地降低其为害[21]。
1.6 机会真菌
机会真菌是可以寄生线虫的卵、胞囊或雌虫的一类真菌，有的学者把这种菌物称为机会真菌。对此类真菌的侵染机制已进行了超微结构观察和分子机制研究[22]。Chen和Dickson对12种真菌对大豆胞囊线虫卵的侵染做了扫描电镜和透射电镜观察，其中10种能够侵染[23]。Galper等报道，Cuninghamella elegans可以产生胶原蛋白酶，其菌物在胶原蛋白培养基上的培养滤液可以抑制爪哇根结线虫卵的孵化，影响幼虫的活动和侵入[24]。
2 细菌类
2.1 根际细菌
1982年Zavaleta-Mejia和Van Gundy首次报道了根际细菌对番茄和黄瓜根结线虫侵染的抑制作用，随后Becker在1988年报道了根际细菌对南方根结线虫的防治作用，Jaworski等于1986年将2株对根结线虫具有防治作用的荧光假单胞Pseudomons fluorescens申请了专利。2001年据Copping报道，美国CCT Corp.公司用洋葱假单胞菌Pseudomonas cepacia制成了杀线剂“Deny”。到目前为止，发现有效的根际拮抗细菌有Pseudomons spp.，Bacillus spp.，Agrobacterium radiobacter，Gluconobacter spp.，Sporolactobacillus spp.，Serratia spp.，Acinebacter spp.等，这些根际细菌的作用机理和应用技术都在进一步的研究中 [25]。
2.2 巴氏杆菌
1906年美国线虫学家Cobb首次报道了巴氏杆菌Pasteuria penetrans对线虫的寄生作用。1996年，Ebert等从水蚤上重又分离到细菌寄生物P.ramosa，并以此作为巴氏杆菌的模式种。现今报道巴氏杆菌可根据其寄主类型及内生孢子分为4个种，即水虱寄生菌P.ramos、根结线虫Meloidogne spp.成虫上的寄生物P.penetrans、仅寄生短体线虫Pratylenchusbrachyurus的P.thornei及可以寄生胞囊线虫Heterodera spp.、球形胞囊线虫Globodera spp.成虫的P.nishizawae。另外有两个未鉴定的种：从德国豌豆胞囊线虫上分离的菌株和从佛罗里达长尾刺线虫上分离的菌株[26]。鉴于巴氏杆菌具备生防菌的诸多优良性状，许多国家和地区都十分重视对该菌的研究。我国在这方面起步较晚，相关研究虽然取得了很大进展，但距离开发成商品制剂还有许多工作要做。
2.3 苏云金杆菌
苏云金杆菌是一种广谱微生物杀虫剂，它的最大的优点就是能够形成芽孢的同时，也能够形成不同形态且具蛋白性质的伴孢晶体。苏云金杆菌（BT）目前已广泛应用于鳞翅目害虫的防治。1990年Davidas报道，苏云金杆菌β-外毒素对南方根结线虫、大豆胞囊线虫有毒杀作用[27]。
3 放线菌
放线菌和真菌、细菌一样，是植物寄生线虫的重要天敌类群之一。尽管对放线菌研究很少，但阿维菌素及其衍生物的研究和开发利用是少数成功例子中典型的一个。我国于20世纪80年代末引进和分离到阿维菌素产生菌。1994年由中国农业大学和上海农药研究所等单位开发成功首个AVM产品—北农爱福丁，到2003年6月登记的AVM产品品种达到658个。近30年来国内外陆续发现了莫比霉素（Milbemycin）、戒台霉素（Jietaicin）、阿维菌素（Avermectin）、南昌霉素（Nanchangmycin）等高活性杀虫杀线虫抗生素[28～29]。
4 病毒和立克次氏体
病毒作为植物寄生线虫的天敌因子研究甚少。迄今为止发现的受病毒感染的线虫只有6种：南方根结线虫Meloidogyne incognita、鼠膀胱线虫Trichosomoides crassicauda、异头锥线虫Dolichodorus heterocephalus、食蚊罗索线虫Romanomermis culicivorax、马氏矮化线虫Tylenchorhynchus martini、Thaumamermis cosgrovei等 [30]。1973年Shepherd等首次报道豌豆胞囊线虫Heterodera goettingiana和马铃薯金线虫Globodera rostochiensis体内存在有立克次氏体，从而证实立克次氏体是线虫的致病因子。1979年Endo也报道大豆胞囊线虫Heyerodera glycines细胞受到立克次氏体的感染。尽管30多年前就证实立克次氏体能够感染胞囊线虫，但利用立克次氏体进行植物寄生线虫的生物防治至今未见报道。
5 杀线虫植物和有机改良剂
研究发现，一些植物能产生对线虫的行为和发育有较强影响的物质，最终可引起线虫死亡，或干扰卵孵化、蜕皮和激素调控，作用方式也多种多样。目前已知约有75科植物含有杀线虫物质，其中菊科和豆科植物是研究最多的杀线虫植物。非洲万寿菊（Tagetes erecta）的根部、叶部提取物都表现明显的杀线虫活性或抑制卵孵化。日本杉（Cryptomeria japonica）的叶片对南方根结线虫有显著防效[31]；毛鱼藤（Derrielliptica）根有极强杀线活性，三尖杉（Cephalotaxus fortunei）茎叶、粗榧（Cephalotaxus sinensis）树叶、狼牙刺（Sophora viciifolia）种子、紫斑牡丹（Paeonia suffruticosa var.papaveracea）茎的抽提物对南方根结线虫和水稻潜根线虫具极强的杀线虫活性[32]。众多研究表明，万寿菊是应用植物防治线虫的生防研究中使用最多的一种植物[33]。
有机改良剂种类繁多，主要有壳质粗粉、植物残体及加工废料、绿肥、饼肥、堆肥和粪肥等。在有机改良剂防治根结线虫病方面国内外也有不少的报道，例如 Singh 等报道了不同植物饼肥提取物对根结线虫卵孵化的影响，发现菜子饼和棉子饼的水煮提取物可降低孵化率 90%以上[34]。本课题组研究了不同植物有机质对黄瓜根结线虫病的防治效果。盆栽试验结果表明：蓖麻叶、麦糠、楝叶和花生饼粕对黄瓜根结线虫病防治效果分别达到70.44%、68.17%、56.09%和54.92%；田间小区的试验结果与盆栽试验结果基本一致，防效较好的有麦糠、楝叶、蓖麻叶和菜籽饼粕4个处理，防效分别达到71.55%、69.99%，63.14%和62.19%[35]。刘辉志研究发现将不同有机改良剂及其生防菌混用，可以提高防治效果[36]。
6 捕食性线虫及原生动物
捕食性线虫一直是国内外线虫学家关注的重点之一，其中最重要的属有Odontopharynx，Butlerius，Onchulus，Mononchuus，Ironus，Labronema，Aporcelaimus，Sectonema，Actinoloaimus，Carcharolaimus和Nygolaimus。此外Discolaimium，Discolaimus，Eudorylaimus，Tripyla中的一些种也捕食线虫。捕食性线虫在土壤中分布广、数量大，Rahaman 和Ahmad从90个土壤样品中分离的64个种中，捕食线虫占第二位，并且Aporcelaimellus密度大，数量多[37]。
捕食性节肢动物的研究也很广泛，可取食植物线虫的节肢动物主要有4种功能类型：①普通捕食者：主要有吸食猎物的螨、捕食猎物的蜈蚣、Symphylan也在此列；②线虫捕食者：主要有螨类如犹伊螨属（Eviphis）、异伊螨属（Alliphis）、Crasscheles三类吸食体液的螨类以及Alycus和无爪螨属Alicorhagia；③吸食真菌或线虫体液者：如Tydeus，Eupodes，Tarsonemus，Bakerdania，Pediculaster，Scutacarus，Speleorchestes等；④摄取线虫某一部分：如Oribatula，Zygoribatula，Pilogalumna，Tyrophagus，Folsomia，Isotoma，Oppiella，Joshuella，Ceratocepheus，Anotylus，Tullbergia，Hypogastura 等 [38～39]。
7 问题与展望
经过国内外植物寄生线虫研究工作者的共同努力，植物寄生线虫的生物防治研究取得了很大成就，大量的生防资源被挖掘出来并进行了深入研究，一些生防因子也已被开发利用，除广泛使用的阿维菌素（AVM）和线虫必克外，还有防治蔬菜根结线虫的Pasteuria penenteans；防治植物根结线虫和胞囊线虫的Paecilomyces lilacinu，Pochonia chlamydosporia；防治大豆胞囊线虫的不产孢真菌（ARF18）；防治植物寄生线虫的Myrothecium verrucaria和H.rhossilienesis，防治松材线虫的植物杀线剂杀线一号等。线虫分子生物学技术近年来也取得长足发展，尤其是在线虫生防资源调查、高效生防菌株的选育、基因改良、菌剂研制、抗病育种及线虫与植物的互作等研究领域得到广泛应用[11]。此外，其他一些相关的研究方法和评价办法也日臻成熟，这些都为我们进一步开展更深入和更广泛的研究奠定了良好的基础。
在植物寄生线虫的生物防治研究中，存在的突出问题主要是：（1）在生防因子方面，筛选出的生防因子主要是真菌，而细菌和放线菌很少，并且在植物寄生线虫的生防因子的作用机制研究方面还较匮乏。（2）所开发出的生防制剂仍然存在稳定性差、自然条件下存贮时间短的问题，并且剂型单一，推广应用难度大。（3）优良菌株筛选模型和评价体系不完备。优良菌株筛选模型和评价标准是植物寄生线虫生物防治及生防制剂开发的基础，但至今国内外仍然没有统一的、科学的筛选模型和评价标准，尤其是生防制剂的安全评价标准。（4）在杀线植物、杀线植物产品和有机改良剂利用研究方面仍较少，一些植物病原线虫如禾谷胞囊线虫的生防研究仍较滞后。（5）在植物寄生线虫的生防微生物代谢产物的生防作用研究方面，国内外报道较少，如何利用微生物高活性代谢产物为模板，开发出更多的生物源杀线剂，仍是需要进一步深入研究解决的问题。
运用有益生物防治植物病害，包括植物寄生线虫在内，是今后植物病害防治的重要手段。在自然界，线虫的天敌数量大、种类多、分布广，有着极大的生防潜力；杀线虫植物在自然界也广泛存在。国内外学者虽然对植物寄生线虫的生物学、生态学、生防因子等方面进行了深入研究，并开发出一些生防制剂，但在植物寄生线虫的生防因子的作用机制研究方面还较匮乏，对筛选出来的生防因子进行产品开发和利用技术研究还相对滞后，致使能够在生产中应用的生防产品还相对较少，而且效果不够稳定。今后需要重点研究解决的问题包括土壤的抑菌作用问题、生防菌的风险评估、生防制剂的质量评价标准和体系问题等。在生防制剂的开发和应用技术研究方面，应投入更多人力物力进行攻关，有关研究单位应加强合作和交流。此外，在利用微生物高活性代谢产物为模板，开发生物源杀线剂，对杀线植物的调查和挖掘工作也需进一步深入开展。
