农用酵素防治黄芪根腐病的原理

原创 2022-11-01 11:24 · 中国农业大学王小芬

作者：高游慧、张越、程小倩、郑泽慧、吴学宏、董学会、胡跃高、王小芬

单位：中国农业大学农学院

研究背景

近年来，药用植物的连作造成了严重的根腐病。从生态平衡、社会安全和防治效果的角度来看，生物制剂是防治镰刀菌根腐病最理想的方法。然而，其高昂的成本和不稳定性限制了生物制剂的广泛应用。

农用酵素是通过有机废弃物发酵而成的微生物生态系统，是混菌自然发酵的过程，其低pH值能够有效防止杂菌污染。并且农用酵素具有成本低、效果稳定、易操作的特点，已被广泛应用于中国的农业生产中，尤其是有机农业。

中国农业大学王小芬课题组先前的研究已表明农用酵素是富含有益微生物和有机酸等代谢产物的生态系统，可以长效抑制土传真菌（张越，2020）。但是，农用酵素防治土传病害的潜在机制尚不清楚。并且也急需采取措施加强农用酵素的抗真菌活性（如：发酵原料的优化）。

针对该问题，中国农业大学王小芬课题组再次深入挖掘农用酵素的生物防治机制，以黄芪为模式作物，尖孢镰刀菌为模式病原菌，揭示农用酵素对根腐病的防治效果和的作用机制，为今后土传病害的防治提供新策略。该研究得到山西省大同市科技支持项目（2019001）资助，已在国际重要学术期刊Frontiers in Microbiology（5年影响因子：6.32）发表。该研究获得山西省地方标准《中药材农用酵素施用技术规程》一项，为该技术的产业化推广奠定了基础。

研究成果

学术期刊《微生物前沿》发表农用酵素（Jiaosu）防治黄芪根腐病的文章

文章中首次揭示药用植物农用酵素富含芽孢杆菌、假单胞杆菌、乳酸菌等有益微生物和有机酸、醇、酚、酯等多种代谢产物。首次通过体外抑菌试验证明了农用酵素有效抑制镰刀菌，其抗真菌活性随着浓度的增加而增强，且微生物组分的抗真菌贡献率达46.48%。

生防机制

有益微生物和有机酸代谢产物的联合作用使农用酵素的抗真菌活性更加稳定有效

为进一步揭示农用酵素的生防机制，该研究采用定量PCR技术和冗余分析（RDA），结果表明：有益微生物和有机酸代谢产物的联合作用使农用酵素的抗真菌活性更加稳定、有效。

通过拮抗微生物的分离、筛选与鉴定，结果表明：芽孢杆菌属是农用酵素中最强的拮抗微生物。

经过盆栽试验，进一步验证了农用酵素和拮抗分离株对黄芪镰刀菌根腐病具有显著防治和促生效果。

资源循环模式创新

文章还创新性提出"药用植物全株循环生产模式"，即农用酵素将废弃资源转化为生防制剂的资源循环利用模式。

因此，农用酵素的应用是镰刀菌根腐病防治和药用植物可持续发展的有前景的策略，并且可以通过资源循环利用模式打破生物制剂高成本的瓶颈。

研究结论

利用药用植物地上部制备的农用酵素具有低pH值、富含有益微生物和有机酸、酯、醇等代谢物的特点。

离体抑菌试验证明了：农用酵素主要通过有益微生物（如芽孢杆菌、假单胞菌和乳酸菌）和有机酸代谢产物（如乙酸、甲酸、丁酸）的联合作用有效抑制尖孢镰刀菌。

体内抗病试验结果也进一步验证了农用酵素及其拮抗菌株可以显著抑制镰刀菌根腐病，促进黄芪生长。

此外，药用植物在种植过程中可以通过地上部制备农用酵素，在将养分返还土壤、应用于生产过程中，进而起到抗病促生的效果，这种全株循环的资源循环模式可以打破生物制剂高成本的瓶颈。

这些结果表明，农用酵素可以被视为一种经济高效的管理土传病害、促进农业可持续发展的有效途径。