微生物除草剂在应用微生物学中的原理与技术

微生物除草剂指利用微生物本身或其产生的次级代谢产物进行杂草防治的一种除草剂。常用的植物病原性细菌、真菌、 病毒均可被用作除草剂。 目前，微生物除草剂主要有两类:一类是病原真菌产生的孢子除草剂，另一类是放线菌产生的抗生素除草剂。 作为微生物除草剂的病原微生物，需具备以下几个条件:可人工繁殖；被喷施后，生长迅速；能工业化生产，便于包装、运输和使用。 细菌、真菌、病毒、线虫等杂草病原微生物均可被用作微生物除草剂。

病原微生物被用作除草剂始于20 世纪60 年代，世界上最早应用于生产实践的生物除草剂之一的“鲁保一号”是1963 年由山东省农业科学院开发研制的真菌除草剂，用于防治大豆田菟丝子，它是菟丝子盘长孢状刺盘孢（Colletotrichum gloeosporioides Cuscutae） 的培养物。“DeVine” 为第一个在美国登记注册（1981 年）的微生物除草剂，是美国佛罗里达州的棕榈疫霉致病菌株的厚垣孢子悬浮剂，用于防治杂草莫伦藤，且持效期可达2 年，被广泛用于橘园杂草防治。 截至目前约有100 种不同的病原菌用于防治约80 种杂草，主要集中于以下几个属:刺盘孢菌属（Colletotrichum） 18 种、镰孢菌属（Fusarium） 13 种、链格孢菌属（Alternaria）12 种、尾孢菌属（Cercospora）8 种。

1)孢子除草剂

孢子除草剂是由杂草病原真菌的活孢子和适宜的助剂组成的微生物除草剂。 其作用机制:孢子直接穿透寄主表皮，进入寄主组织，产生毒素，使杂草出现病斑并逐步蔓延，破坏植物的正常生长，导致杂草死亡，孢子除草剂杀草谱较窄，具有寄主专一性的特点，可通过多种孢子除草剂复配使用，或通过与低量化学除草剂复配使用扩大除草谱。

孢子除草剂的工业化生产有两种类型，一种是液体发酵生产孢子，另一种是液体-固体联合发酵生产孢子。 有不少具有开发应用前景的杂草病原菌，在液体发酵条件下只生产菌丝体而不能产生孢子。 根据这一特点，可采用液体-固体联合发酵的方法，先进行液体发酵生产菌丝体，然后利用菌丝体在固体培养基上发酵生产大量孢子。

2)抗生素除草剂

除了利用致病微生物对杂草的寄生作用导致杂草死亡外，还可以利用植物病原菌或腐生菌产生的微生物毒素进行除草。 这些微生物毒素的特点是:具有种的特异性；具有各种不同的复杂化学结构，且大多数是新的化学结构，难以用化学方法合成；有效期长，多对哺乳动物无毒或低毒；相对于化学除草剂更易降解。 因此微生物代谢物作为除草剂也成为研究重点。 产植物毒素的真菌多来自链格孢属（Alternaria）、镰孢属（Fusarium）和刺盘孢属（Colletotrichum）等；产植物毒素的细菌大多是革兰氏阴性菌，如假单胞菌属（Pseudomonas）、欧文菌属（Erwinia）、黄单胞菌属（Xanthomonas）等。(www.xing528.com)

植物病理学家将微生物产生的植物毒素分为两类:寄主特异性毒素和非寄主特异性毒素，寄主特异性毒素是指只作用于产生毒素的微生物所能侵染的植物种或其中一个亚种的毒素。某些侵染重要商品作物的病原菌所产生的毒素已经被鉴定，它们均由真菌产生。 非寄主特异性毒素为产生毒素的微生物在自然条件下不感染植物，但其毒素对植物有害。 这些微生物不一定是致病菌，细菌和真菌都可以产生这类毒素。 尽管它们被定义为非寄主特异性毒素，但其中的许多毒素对杂草具有选择性，有可能从中开发出一些新型除草剂。

（1）茴香霉素（anisomyein）

由链霉菌产生的茴香霉素是第一个商品化的微生物除草剂，为非寄主特异性毒素。 对栽培作物，如水稻等无毒害，又具有选择性。 虽然茴香霉素本身没有商品化，但为首次人工合成除草剂甲氧苯酮（methoxyphenone）的开发提供了化学基础。 该药是优良的蔬菜地和稻田除草剂，可以破坏敏感植物的叶绿素合成，易被生物降解，无残留。

（2）双丙氨膦（bialaphos）

双丙氨膦是第一个商品化的抗生素除草剂，于20 世纪80 年代初由日木明治制果公司成功开发，具有很强的杀虫性能，是一种非选择性除草剂，可杀单子叶植物和双子叶植物。

双丙氨膦是由吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）SF-1293 经过发酵产生的，也可以由产绿链霉菌（S. viridochromogenes）产生。 双丙氨膦抑制植物体内谷氨酰胺合成酶，抑制光合作用中的光合磷酸化，作用浓度低，在土壤中的半衰期为20 ～30 天。