【CIS特肥大会】陈捷：木霉活性素的开发与作物应用

上海交通大学农业与生物学特聘教授、博士生导师 陈捷

木霉是土壤中广泛分布的真菌。

截至2022年 我国含有木霉菌株的微生物肥料504种，单一木霉肥105种。我国已开发出通过液体发酵制备木霉厚垣孢子菌肥的产业化技术体系（例如：上海大井生物工程有限公司等）。木霉菌肥企业主要分布河南、黑龙江、山东等省份。

木霉生物菌肥存在问题：木霉活菌剂产品货架期短。

实际货架期一般仅有3―6个月——制约商业化应用。厚垣孢子室温保存半年下降3个数量级，分生孢子室温保存半年下降5个数量级。

活菌制剂产品应用效果不稳定——制约推广。

开拓制备长货架期和高适配性木霉源产品，需要关键性突破技术！

要在产业化水平上克服木霉的“天生”弱点。开发以木霉源代谢物制剂成为目前解决这一难题的突破口, 发展方向！

木霉可产生一类具有拮抗病原物、促进作物生长、诱导抗逆和抗病虫性代谢物。我们通过专门工艺开发出木霉活性素 （Trichoderma sourced-active compounds,TAC）产品。

木霉活性素属于生化类物质，其中次生代谢物稳定性好、货架期长，种类丰富、广谱性和适配性好，应用速效性超过活菌。

木霉活性素含有一系列拮抗性代谢物：聚酮类、吡喃酮、萜烯类、氨基酸衍生物，还产生一系列功能酶蛋白，如几丁质酶、葡聚糖酶、蛋白酶等

木霉活性素货架期长：常规保存条件下货架期至少一年以上。

木霉活性素是如何制备出来的？TAC是木霉在系统优化的特异培养基和产物形成动力学过程而产生的高抑菌和促生活性的代谢物。

木霉活性素为什么能精准抑制病菌？

T. harzianum strain CCTCC-RW00248产生苯并吡喃[2,3-b]吡啶-5-酮，9－氨基-1,2,3,4-四氢化合物（H-[1]Benzopyrano[3,4-b]pyridin-5-one, 9-amino-1,2,3,4-tetrahydro-）抑制小麦赤霉病禾谷镰孢菌靶标FgSWi6。该靶标控制病原菌生长繁殖和致病力。

木霉活性素为什么能多靶标抑制病菌？

木霉活性素主要抑制稻瘟病菌甘氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸和苏氨酸代谢，β-内酰胺耐药性、ABC 运输通路、氧化还原等相关基因基表达。TAC诱导水稻防御反应酶系相关基因表达。

木霉活性素为什么能兼治作物虫害？

高活性几丁质酶的木霉活性素破坏玉米螟和水稻二化螟中肠细胞破坏（空胞化），细粒体和内质网发生肿胀，膜系统、几丁质和电子传递链破坏。木霉活性素提高了中肠的致病性肠球菌（Enterococcus）种群数量。木霉活性素主要抑制了水稻二化螟丝氨酸蛋白酶基因和膜蛋白基因表达。

木霉活性素为什么诱导植物抗病性？

TAC诱导植物免疫反应，含有细胞壁降解酶、几丁质酶活性、蛋白酶活性、纤维素酶活性、葡聚糖酶；含有激发子蛋白，chit42、hyd1、thph1/thph2、sm1等激发子。

木霉活性素为什么能与化学农药复配？

深绿木霉T23存在耐药的相关基因，可产生耐药相关代谢物（活性素物质）。

木霉活性素能提高化学除草剂应用效果、减轻除草剂药害？

木霉活性素具有抑制杂草功能：通过基因突变技术（REMI）明显提高了木霉抑草活性，也相应提高木霉活性素抑草作用。木霉活性素中含有粘帚霉素、胶毒素、绿木毒素、绿毛菌醇等成分，对马齿苋、反枝苋和稗草、白苞猩猩草、巴拉草等抑制率达到68.63%―80.5%。木霉活性素降低杂草对除草剂的抗药性：木霉活性素做为增效剂，可降低杂草抗药性。

木霉活性素解除化学除草剂的药害和残留：上海大井公司在棉花（抗草甘膦棉）上应用木霉活性素，降低了草甘膦药害指数13%以上。国外研究表明：哈次木霉可降低除草剂2，4-D （  2,4-二氯苯氧乙酸）对小麦的药害16%以上（P.Bermat et al.,2018）。

利用基因工程技术提高木霉产生活性素水平？

木霉全局调控因子Vel1和Lae1工程菌株，提高木霉活性素抗生素产量和各种酶活性。

利用细胞工程技术提高木霉产生活性素的水平？

木霉-木霉（n）共培养生产高效木霉活性素，不同代谢物分子有协同作用。

利用细胞工程技术创制新型微生物活性素产品？

木霉-芽孢杆菌共培养生产新功能微生物活生素，制备新的活性素产品。木霉-芽孢杆菌活性素比单一活性素对小麦赤霉病菌的抑制作用明显增强。

木霉活性素产品应用示范

木霉活素制剂（100mL/亩，400倍）防治玉米叶斑病、穗腐病、穗虫和早衰效果明显；沃泰宝（50mL/亩，200倍）可减轻受涝害对玉米生长的影响。

碧苗50g+沃泰宝50g/亩使用效果最好，拌种与叶喷可叠加增产效果。

木霉活性素产品比空白对照增产6.57%—9.7%，比常规处理小麦田间增产3.2%。每亩喷施沃泰宝50g+碧苗100g协同增产可达到10%以上。

木霉-芽孢杆菌活性素（含孢子）产品应用示范

木霉-芽孢杆菌共培养活性素（含活孢子）种衣剂防治小麦赤霉病，促生和增产明显。

木霉活性素产品应用示范

木霉活性素对稻纵卷叶螟和纹枯病的防效达到93%—97%，增产29%，显著高于化学农药处理，化学农药仅增产1.4%。

设施黄瓜冲施沃泰宝（1kg/亩），有效控制了霜霉病和细菌性角斑病，防效超过化学农药的处理。黄瓜上喷施实力宝新配方200倍液、碧苗200倍液、实力宝+旺泰宝+沃泰宝+中量元素，分别增产22.7%、4.5%、69.6%。

番茄喷施碧苗200倍液+沃泰宝400倍液、碧苗200倍液，比对照增产35.5%和8%。

木霉活性素产品与化学农药协同应用示范—复配增效

沃泰宝50克+烯酰吗啉15克+咪鲜胺15克+棉铃虫核型多角体病毒25克复合使用，植株叶片大，叶片浓绿，无虫害发生。

木霉颗粒剂+减量化肥处理水稻田土壤、木霉活性素+化学农药混喷3次对纹枯病防效99.24%，对穗腐病防效42.76，对稻纵卷叶螟防效92.5%。

木霉活性素包衣化肥对玉米生长促作用明显。

木霉活性素产品与除草剂协同使用示范—复配减药害

除草剂+木霉活性素产品可促进棉花生长，减轻除草剂产生的药害。目前已在棉花、玉米、小麦、大豆等作物上取得很好的应用效果

小结：木霉活性素产品系列组合使用增产效果明显。木霉活性素与全量或减量化学农药混合使用防治作物病虫害协同增效明显。木霉活性素具有减轻化学农药（除草剂）药害的作用。

展望

1. 木霉活性素产品质量精准化和标准化评价技术。已初建立评价木霉活性素（TAC）质量评价指标体系（第一版）。正在制定可精准定量评价木霉活性素（TAC）评价数据库、通用方法和标准（第二版）。

2. 开发微生物活性素新产品。通过人工重构木霉活性素组成，构建核心活性素，鉴定活性素作用靶标组。开发复合微生物（木霉-芽孢杆菌-绿僵菌：TMB）活性素。

3. 改进木霉活素应用技术。木霉活素（TAC）与活菌制剂复配或协同使用，实现应用效果的“慢-快”结合。基施木霉活菌剂（菌肥）可跨生育期定殖植物根系根际与内部组织，系统诱导植物系统免疫，减轻全生育期病害——“慢-长效”灌施或喷施木霉活性素可与植物和病菌靶标的快速接触、发挥作用——“快-速效”。