微生物除草剂的研究进展

杂草是危害农业生产最严重的有害生物之一,其防治主要依赖化学除草剂,而长期大量使用化学除草剂会引发杂草抗药性增加、环境安全和粮食安全等问题。微生物除草剂是利用微生物本身或其代谢产物开发的生物除草剂,具有资源丰富、不易产生抗性杂草、环境友好等特点,是当前国际上杂草绿色防控技术发展方向。本文总结了微生物除草剂的类型,罗列了具有除草活性的生防微生物种类以及毒素种类;综述了微生物除草的作用机理,微生物主要通过感染侵入杂草寄主引起杂草的导管闭塞、造成植株萎蔫并枯死,或者通过代谢产物中有效活性物质影响杂草寄主细胞结构的完整性、生物膜功能和脂质稳定性、能量传递、光合色素合成、脂类合成及氨基酸的合成等,从而达到除草的目的;进一步总结了微生物除草剂的应用现状,包括商品化情况、应用的限制因素和防控效果提升策略,以及组学技术在微生物除草领域的应用;最后对微生物除草剂的发展方向及应用前景进行了展望,以期为新型除草剂的研究与开发提供参考。

湖南省杜仲病虫害发生情况与防控

杜仲作为湖南省重要的中药材经济树种,近年来种植规模不断增大。调查发现,湖南省杜仲种植地区均有病虫害发生,介绍了根腐病、立枯病、角斑病和灰斑病这4种病害和刺蛾、地老虎、金龟子、天牛、杜仲梦尼夜蛾这5种虫害的危害症状、发生规律及主要防治方法,基于绿色防控要求,提出了长期监测、提早预防和加大生防措施的防治理念。

天然产物作为除草剂安全剂的研究进展

除草剂药害是除草剂实际使用过程中难以回避的问题,解决除草剂药害问题最为直接且有效的方法是使用除草剂安全剂。除草剂安全剂是一类选择性保护作物免受除草剂药害而不影响除草剂对靶标杂草除草活性的农用化学品。目前已发现一些商品化安全剂在长期使用过程中对农业生态环境存在一定风险。天然产物除草剂安全剂是来源于动植物及微生物体内的内源性化合物,由于其结构新颖且对生态环境相对友好,因此以其为除草剂安全剂有望解决商品化安全剂对环境存在潜在风险的问题。本文综述了以天然产物作为除草剂安全剂在发掘方法、结构与种类、缓解除草剂对作物药害效果等方面的研究进展,归纳了现有天然产物安全剂保护作物免受除草剂药害的作用机理;总结和展望了天然产物安全剂在田间推广应用的局限性以及今后的研究方向,可为该类安全剂在防范除草剂药害的实际应用以及相应产品的研发提供指导。

纳米除草剂的应用与环境安全性评估

纳米技术在农业领域应用迅速兴起。纳米除草剂是基于纳米材料加工的植物保护产品。概述了有机纳米材料、无机纳米材料、杂化纳米材料及其在纳米除草剂中的应用,分析了纳米除草剂特点;初步分析了纳米除草剂发挥除草作用特点,探讨了纳米除草剂在植物中的命运、行为和缺陷。旨在为环境友好型除草剂产品的可持续发展提供参考。

不同配方生物控草有机肥的田间除草效果评价

优化生物控草有机肥配方,能够为推广生物控草肥抑草技术提供科学依据。在前期筛选出龙葵等化感植物、高效腐草微生物和除草弯孢菌的基础上,通过田间小区试验比较不同配方的生物控草有机肥在防控稻田杂草的效果。试验结果表明:从株数防效来看,处理4(材料A25 kg/667m^2;材料B 75 kg/667m^2)>处理3(材料A 50 kg/667m^2;材料B 50 kg/667m^2)>处理5(F3)>处理2(材料A 75 kg/667m^2;材料B25 kg/667m^2);从鲜重防效来看,处理4>处理3>处理5>处理2。从杂草防控种类来看,不同配比的处理对莎草、阔叶草的防效优于对稗草。有机生物控草肥F4高量(材料A 25 kg/667m^2;材料B 75 kg/667m^2)对水稻杂草的防控效果显著高于F4低、中量和F3。生物控草有机肥对水电导率和水稻幼苗及分蘖均有一定影响。综上所述,有机生物控草肥F4高量推广前景更好。

稻田恶性杂草千金子的抗药性研究进展

千金子为稻田恶性杂草,随着稻田免耕、直播技术的发展,千金子在稻田迅速蔓延,已成为稻田危害最严重的杂草之一,影响水稻产量和现代水稻轻型栽培技术的推广。随着稻田化学除草剂的常年使用,千金子对氰氟草酯等多种除草剂已产生抗药性。有研究表明,千金子对氰氟草酯产生的较高抗性与其靶标基因2027号和1999号位点突变有关。此外,千金子对除草剂代谢分解速率的快慢与其产生抗药性的程度也有着密切的关联。另有报道证实,谷胱甘肽S-转移酶活性的增强提高了千金子对除草剂的代谢。本文综述了国内外稻田千金子的抗药性现状和抗性的产生机制,简述了稻田千金子抗药性研究的重要性,并提出了抗性千金子治理策略,以期为抗性千金子的防治提供参考。

植物化感物质的作用机理研究进展

化感物质是植物重要的次级代谢产物,植物化感作用是通过化感物质来实现的。通常化感物质对其他生物具有抑制活性,且作用机制独特。因此植物化感物质是研发生物农药和创制农药新型作用靶标的重要模板。介绍了植物化感物质的研究情况及种类,重点阐述了化感物质的作用机理,提出今后进一步研究的方向主要为:优化化感物质的提取及分离方法,高效精准获得新型化感物质;运用多组学及多种分子生物学技术深入剖析化感物质的作用靶标;加强田间应用试验,挖掘在生产实践中能有效利用的化感物质,推进研究成果的快速转化,形成有效产品。

耐镉棘孢木霉的筛选鉴定及其镉吸附特性研究

为了筛选鉴定耐镉真菌,采用Cd2+浓度梯度压力驯化法从镉污染稻田土壤中分离到耐镉菌株HD228,综合菌株形态特征、ITS基因序列系统进化分析,鉴定其为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)并研究了其镉吸附特性。结果表明:该菌株耐22 mmol/L Cd,对Cd的吸附率可达79.88%;对Pb、Zn、Cu具有很强耐性,Pb、Zn、Cu对HD228的最低抑制浓度(MIC)分别为> 80 mmol/L、> 80 mmol/L、> 30 mmol/L。HD228菌落直径与重金属浓度呈负相关,20 mmol/L时菌落不规则。该菌能在pH值4～8、温度20～35℃条件下良好生长,最适生长和耐镉pH值为5、温度为30℃,温度和pH值均不影响其耐镉能力。其发酵液对水稻出苗、幼苗生长无抑制作用,发酵液40 mL(200 g土)用量对水稻具有促生作用,对镉胁迫水稻具有解毒作用。此耐镉真菌HD228具有应用于镉污染水稻田治理的潜力。

稗草生防菌株NX1的生物学特性及致病性研究

【目的】稗草是我国农田危害最严重的恶性杂草之一,化学除草剂的长期使用导致杂草抗药性上升、环境污染等诸多生态环境问题,因此开发绿色、环境友好的高效除草剂显得十分必要且迫切。【方法】采用常规组织分离法、形态学观察和分子生物学方法鉴定NX1菌株,并采用多元统计分析方法研究NX1菌株的致病性及其影响因素。【结果】经鉴定NX1菌株可能为弯孢属新种(Curvularia sp.)。该病原菌在25-30℃、pH为5-11的条件下均能生长和产孢,其中,在pH为9、30℃条件下产孢量最高。光照条件虽然不影响菌丝的生长,但连续光照条件有利于NX1菌株产孢。NX1菌株在不同碳源、氮源条件下都能生长,其中对玉米粉和硝酸钠的利用效果最好。室内生防试验表明,湿度、稗草叶龄、光照时间及孢子浓度均是显著影响NX1菌株致病性的因素,其中湿度是最关键的因素。作物安全性试验表明,该菌株的分生孢子液对水稻、油菜、辣椒和茄安全。【结论】综上所述,菌株NX1对环境和营养条件要求不高,适合工业化生产及田间应用,具有开发成为生物除草剂的潜力。

西瓜枯萎病抗感品种根际微生物群落特征差异及其与病害发生的关系

【目的】通过研究不同基因型作物根际微生物群落特征及其与土传病害发生的关系,揭示根际微生物协助植物抵御土壤病原菌入侵的作用机制。【方法】以西瓜枯萎病感病品种“早佳8424”和抗病品种“西农8号”为研究对象,在连作障碍严重的土壤中进行盆栽试验,探讨了西瓜抗感病品种根际微生物多样性和群落组成差异及其与土传病害发生的关系。【结果】与感病品种相比,抗病品种发病程度和根际病原尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum,FON)丰度显著下降。抗感病品种根际细菌和真菌α多样性无显著差异,但β多样性分异明显且其群落组成与FON丰度显著相关。差异分析进一步发现抗病品种根际富集了以放线菌门(Actinobacteria)和根瘤菌科(Rhizobiaceae)等为代表的潜在拮抗菌或有益菌。镰刀菌属(Fusarium)也在抗病品种根际显著富集,但主要以未分类的镰刀菌(unclassified Fusarium)和腐皮镰刀菌(Fusarium solani)为主。此外,抗病品种根际微生物共现网络具有较高的复杂性和稳定性,节点平均度比感病品种增加了18.18%,并且网络中节点和边以放线菌门为主。【结论】西瓜枯萎病抗病品种与感病品种具有显著不同的根际微生物群落组成,抗病品种根际富集的有益菌群和网络互作关系的强化有利于植物抵抗病原菌入侵。本研究通过解析不同基因型作物根际微生物与土传病害发生的关系,为精准调控作物根际微生物结构和功能防治土传病害提供了重要信息和理论依据。

韭菜中腐霉利的残留检测及长期膳食暴露评估

建立了一种简便、高效的QuEChERS前处理结合高效液相色谱-串联质谱(HPLCMS/MS)检测韭菜中腐霉利残留量的方法。于2019年在中国黑龙江、辽宁、河南、山东、安徽、湖南、广西及福建8地开展了田间规范残留试验,研究了腐霉利在韭菜中的残留风险,并进行了韭菜中腐霉利残留的长期膳食暴露评估。样品采用乙腈提取,N-丙基乙二胺(PSA)和石墨化碳黑(GCB)净化,HPLC-MS/MS检测,外标法定量。结果表明:在添加水平为0.02~20 mg/kg范围内,腐霉利在韭菜中的回收率为74%~98%,相对标准偏差(RSD)为4.6%~9.9%,定量限(LOQ)为0.02 mg/kg。50%腐霉利可湿性粉剂以有效成分450 g/hm^(2)的剂量于韭菜灰霉病发病初期或前期施药1次,施药后间隔30 d采样,腐霉利在韭菜中的最终残留量为0.04~1.06 mg/kg。长期膳食暴露评估结果显示:腐霉利的国家估算每日摄入量(NEDI)为2.5562 mg,风险商值(RQ)为40.6%,表明腐霉利在韭菜中的长期膳食摄入风险较低。

二氯喹啉草酮在水稻植株上的消解动态及其在稻秆、稻谷和土壤中的最终残留

二氯喹啉草酮是经中国农业农村部批准登记的茎叶处理除草剂,迄今为止对其潜在的环境污染尚未见报道。本研究建立了一种采用QuEChERS前处理方法结合高效液相色谱-串联三重四极杆质谱(HPLC-MS/MS)联用技术检测二氯喹啉草酮在水稻植株、稻谷和土壤中残留的方法,并采用该方法测定了二氯喹啉草酮在水稻植株中的消解动态和最终残留。结果表明:二氯喹啉草酮的进样质量浓度与其峰面积间呈良好的线性相关,R2>0.99;其在植株、土壤、田水、稻壳和糙米中的平均回收率在78%~99%之间,相对标准偏差(RSD)在3.9%~11%之间,在植株、土壤、田水、稻壳和糙米中的最低检测浓度(LOQ)均为0.002 mg/kg。二氯喹啉草酮在水稻植株中的消解半衰期为6.7~12.8 d。以有效成分900~1350 g/hm2的剂量于水稻苗期施用1次,在施药96 d后采集的土壤、稻壳和糙米中均未检测出二氯喹啉草酮。本研究结果可为水稻中二氯喹啉草酮最大残留限量值和田间使用规范的制定提供参考。

QuEChERS结合高效液相色谱串联质谱法测定柑橘中多效唑残留量

目的建立高效液相色谱串联质谱法(high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS)测定柑橘中多效唑残留量的分析方法。方法样品采用QuEChERS(quick,easy,cheap, effective, rugged, safety)方法进行前处理,用乙腈提取, N-丙基乙二胺(N-Propylethylenediamine, PSA)和无水硫酸镁净化,并采用HPLC-MS/MS检测。采用Hypersil GOLD C18色谱柱(100 mm×2.1 mm, 1.9μm)进行分离, 0.1%甲酸水溶液-甲醇溶液作为流动相进行梯度洗脱,洗脱流速为0.3 mL/min,柱温为35℃。结果多效唑在0.0005~1.0 mg/L浓度范围内的相关系数r2=0.9981,呈现良好的线性关系。在0.002、0.2和2 mg/kg添加水平下,多效唑在柑橘全果、果肉和果皮中的平均添加回收率范围为80.9%~102.7%,相对标准偏差范围为4.1%~13.1%,方法的定量限均为0.002 mg/kg。结论该方法操作简便、准确度高、回收率及精密度好,适用于柑橘中多效唑残留量的检测。

龙葵醇提物对稗草和菵草种子萌发及幼苗生长的影响

为了研发以龙葵醇提物为原料的植物源除草剂,采用营养液培养法研究了不同浓度的龙葵醇提物对稗草和菵草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:1~2 g/L龙葵醇提物处理对稗草、菵草种子萌发及幼苗生长的抑制作用不显著,甚至1 g/L处理对稗草幼苗生长表现出一定的促进作用,但4~8 g/L处理对稗草和菵草的种子萌发及幼苗生长表现出显著或极显著的化感抑制作用;其中,龙葵提取液对菵草的抑制作用强于稗草;龙葵醇提物对稗草和菵草的氧化还原酶体系(CAT、SOD、POD)的活性影响随着浓度的增大呈先上升后下降的趋势。

龙葵醇提物对水稻与大麻的安全性评价

为了探究龙葵醇提物作为植物源除草活性物质的应用前景,通过温室营养液培养法对水稻和工业大麻的安全性进行了测定。结果表明:低浓度(1 g/L)龙葵提取液对大麻种子的抑制作用不明显,而对水稻种子萌发的影响较大,萌发抑制率最高可达81.67%;水稻幼苗在4~8 g/L浓度范围内,其根长和鲜重的化感作用敏感度大于茎长,大麻幼苗在2~4 g/L浓度范围内,其鲜重和茎长的化感作用敏感度大于根长;龙葵提取物对水稻种子的化感抑制作用强于大麻,而对水稻幼苗的抑制作用弱于大麻。因此,在大麻生产中,龙葵提取物适合开发成土壤封闭型除草剂;而在水稻生产中,龙葵提取物适合开发成茎叶处理型除草剂。

棉籽壳中除草活性物质提取及鉴定

为了开发利用棉籽壳中的除草活性物质,分别以无水乙醇、正丁醇、石油醚和乙酸乙酯为溶剂,采用索氏提取法对棉籽壳中的活性物质进行了提取,并对各溶剂粗提物进行了除草活性测定。结果发现:用无水乙醇提取的粗提物对稗草生长的抑制活性最高,经气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析,发现该粗提物中主要含有甘油、三环己基3-烯-6-辛酮、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、(邻甲基苯酚)-2-溴-2氯-乙酰酯、十四酸、十四酸乙酯、十六烷酸、辛酸异戊酯和亚油酸9种化合物。进一步的除草活性测定结果表明,亚油酸、辛酸异戊酯、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚和(邻甲基苯酚)-2-溴-2氯-乙酰酯4种化合物对稗草表现出一定的除草活性,其中亚油酸活性最强,其IC50值为14.5 mg/L。

液相色谱-串联质谱法测定烤烟中甲基嘧啶磷的残留量

建立了液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)测定烤烟中甲基嘧啶磷的残留分析方法。试样采用乙腈提取,经GCB和C_(18)净化剂净化后,用HPLC-MS/MS对甲基嘧啶磷进行定量分析。实验结果表明,甲基嘧啶磷在添加水平为0.03~3 mg/kg条件下的回收率为86.9%~92.5%,相对标准偏差为4.2%~11.5%。方法的定量限(LOQ)为0.03 mg/kg。本方法操作简单快速,准确度好,灵敏度高,适用于烤烟中甲基嘧啶磷残留量的检测。

多壁碳纳米管固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱测定烤烟中粉唑醇残留量

目的建立多壁碳纳米管固相萃取净化结合超高效液相色谱-串联质谱法(Ultra performance liquid chro matography-tandem mass spectro metry,UPLC-MS/MS)测定烤烟中粉唑醇残留量的方法。方法烤烟样品用0.1%甲酸乙腈溶液提取,NaCl盐析,多壁碳纳米管(MS-NANO-V)净化,并采用超高效液相色谱-串联质谱法检测,以0.1%甲酸水溶液-甲醇溶液作为流动相,外标法定量。结果粉唑醇在0.001~1 mg/L浓度范围内的相关系数为0.9989,呈现良好的线性关系。在0.005、0.5、5 mg/kg 3个添加水平下,粉唑醇在烤烟中的平均回收率范围为90%~102%,相对标准偏差范围为4.9%~9.6%。方法的定量限为0.005 mg/kg。结论该方法高效、准确,操作简便、精密度好,适用于烤烟中粉唑醇残留量的检测。

QuEChERS方法结合气相色谱法测定黄瓜中氟环唑残留量

目的:建立了QuEChERS前处理技术结合气相色谱法(Gas Chromatography,GC)测定黄瓜中氟环唑残留量的分析方法。方法:黄瓜样品采用QuEChERS技术进行前处理,用纯乙腈溶剂提取,NANO碳纳米净化管净化,采用气相色谱法(GC)检测。结果:氟环唑标准溶液在0.01~1.00 mg·L^(-1)的相关系数r2=0.9953,线性关系良好。在3个添加水平下(0.05 mg·kg^(-1)、0.50 mg·kg^(-1)和5.00 mg·kg^(-1)),氟环唑在黄瓜中的平均添加回收率为74.7%~100.4%,相对标准偏差为2.5%~5.5%,方法的定量限为0.05 mg·kg^(-1)。结论:该方法操作简单易行,重现性好,精密度和准确度高,适用于黄瓜中氟环唑的检测分析。

Screening,Identification,Metal-tolerance Cadmium Biosorption and Application of a Cadmium-Resistant Trichoderma asperellum

This study was designed to screen and identify cadmium-resistant fungi and characterize its cadmium adsorption.A cadmium-resistant strain(HD228)was isolated from cadmium-polluted paddy soil by using the Cd^2+concentration gradient pressure domestication method.According to the morphological characteristics and the analysis of internal transcribed spacers(ITS)region gene sequence phylogenesis,the strain was identified as Trichoderma asperellum.This strain was resistant to Cd at 22 mmol/L with a Cd adsorption rate of up to 79.88%,and it was also resistant to other heavy metals such as Pb,Zn and Cu.The colony diameter decreased as the heavy metal concentration increased,and the colony was out-of-shape when the Cd^2+concentration was 20 mmol/L.The strain HD228 was found to grow well at pH 4 to 8 and a temperature between 20 and 35℃.The optimal growth conditions were established to be pH 5 and temperature of 30℃.Fermented liquid of the strain is neither disease-causing nor inhibitory to rice seedling emergence,and indeed it improves rice seedling and root growth and enhances rice’s detoxification ability under Cd stress.Thus,the Cd-resistant fungus HD228 has the potential for the treatment of Cd-polluted rice paddies.