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Microbial, plant derived pesticides and their synergistic control strategies with chemical agents for northern corn leaf blight

  • Zhang Xiaomei 1 ,
  • Tang Chaoyun 2 ,
  • Liu Wenqian 3 ,
  • Chen Yixiang 1 ,
  • Duan Mingyue 1 ,
  • Li Yunlin 1 ,
  • Jia Dier 2
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  • 1. Dehong Prefectural Agricultural Technology Promotion Center, Mangshi 678400, China
  • 2. Honghe Prefectural Academy of Agricultural Sciences, Mengzi 661100, China
  • 3. Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China

Received date: 2025-09-10

  Online published: 2026-03-12

Abstract

The microbial control, botanical pesticide management, and their synergistic control strategies with chemical agents for northern corn leaf blight were systematically elaborated. In terms of microbial control, biocontrol fungi (such as Trichoderma and Clonostachys), bacteria (such as Bacillus and Paenibacillus), and actinomycetes were demonstrated to function through multiple mechanisms, including antagonism, mycoparasitism, secretion of antimicrobial substances, and induction of plant resistance. Botanical pesticides (e.g., extracts from Sophora flavescens and Mikania micrantha) and plant immune regulators (e.g., alginate oligosaccharides) were shown to directly inhibit pathogens and activate the plant’s own defense system, offering both disease control and growth-promoting effects. In terms of synergistic control strategies, the scientific combination of biocontrol agents (such as Trichoderma and Bacillus amyloliquefaciens) with selective chemical pesticides was found to form a complementary control system. This approach not only enhanced control efficacy but also effectively reduced the input of chemical pesticides. Future research should promote the large-scale application of related control technologies through precise screening, optimization of synergistic strategies, and integration of comprehensive techniques. This article provides a reference for the prevention and control of maize diseases and pests.

Cite this article

Zhang Xiaomei , Tang Chaoyun , Liu Wenqian , Chen Yixiang , Duan Mingyue , Li Yunlin , Jia Dier . Microbial, plant derived pesticides and their synergistic control strategies with chemical agents for northern corn leaf blight[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(5) : 90 -94 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.05.021

玉米是重要的粮食作物之一,其安全生产对于保障粮食安全和推动多产业发展具有重要作用。玉米在生长过程中面临多种病害威胁,其中玉米大斑病是一种常见且危害较重的真菌病害。该病害通常为害玉米叶部,发病初期叶片上出现水渍状病斑,后期扩展成梭形大斑,并伴有纵裂现象[1-2]
目前,大斑病的防治以化学药剂为主,可在短期内见效,但长期施用化学药剂可能会影响生态平衡,还可能使病原菌产生抗药性[3-4]。在此背景下,微生物农药、植物源药剂凭借其环境友好等优势得到广泛关注和应用;此外,生物与化学协同防治也成为实现农药减施增效的关键路径[5-7]。本文结合相关研究成果,系统阐述了玉米大斑病微生物防治、植物源药剂防控及生物与化学协同防治策略,为科学防控玉米大斑病提供参考。

1 微生物防治

生防微生物在玉米大斑病生物防治中应用较广泛,主要包括生防真菌、生防细菌和放线菌三大类,其防治机制主要涉及拮抗作用、重寄生作用、产生抑菌活性物质以及诱导植物系统抗性等。

1.1 生防真菌

生防真菌具有环境适应性强、作用机制多样和绿色环保等优势,在玉米大斑病生物防治中,木霉菌属和绿色粘帚霉属的应用研究较为深入。木霉菌作为广谱生防真菌,对玉米大斑病的防治机制呈现多效性。木霉菌可通过快速生长抢占营养与空间,进而抑制病原菌扩散。例如,哈茨木霉YZ9菌株对玉米大斑病的抑制率为79%[8]。木霉菌还可通过缠绕、穿刺病原菌菌丝等重寄生作用破坏病原菌结构,同时能分泌木霉素、抗菌肽等次生代谢产物,发挥抗生作用。部分木霉菌株产生的非挥发性代谢物对玉米大斑病病原菌的抑制率为66.24%[9]。利用哈茨木霉进行玉米种子包衣处理可有效防治玉米大斑病[10]
木霉菌还能诱导玉米植株产生过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等,从而增强植株抗性;其与化学杀菌剂混配施用可实现增效作用,如木霉菌粉剂与18.7%丙环·嘧菌酯悬乳剂混施,对玉米大斑病的田间防效最高达70.80%[11]。用棘孢木霉菌处理根际土壤能减轻玉米大斑病和棉铃虫等为害,说明棘孢木霉菌具有诱导全株免疫反应,提高抗病虫能力的作用[12-13]。绿色粘帚霉作为一类重要的生防真菌,其防治作用主要依赖代谢产物与空间竞争。该生防菌菌株G3在对峙培养中对玉米大斑病病原菌的抑制率为59.12%;其难挥发性代谢产物对玉米大斑病病原菌的抑制率为64.20%;易挥发性代谢产物也能抑制病原菌生长[14]。值得注意的是,生防真菌的防治效果与菌株特性密切相关,不同菌株在竞争能力、代谢产物种类及诱导抗性效率上存在差异,筛选高效菌株并明确其作用机制是提升防效的关键[15]

1.2 生防细菌

目前已发现枯草芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌和类芽孢杆菌等多种生防细菌对玉米大斑病具有较好防效[16]。刘悦等[17]研究发现,采用芽孢杆菌防治玉米大斑病的效果较好且玉米产量较高。闫博巍[18]研究发现,土地类芽孢杆菌NK3-4对玉米大斑病的田间防效达50.38%,同时能显著促进玉米生长,提升株高、叶绿素含量及干物质积累量,最终增加玉米产量。类芽孢杆菌可通过破坏病原菌菌丝结构、抑制孢子萌发、降低镰刀菌属毒素致病性和黑色素含量,发挥直接抑菌作用;还能诱导玉米增强保护酶活性,上调PR5、PR10等防卫基因表达,激活机体抗病性。此外,从该菌株中克隆的小蛋白激发子AtiEn能够诱导玉米产生广谱抗病性,为蛋白类生防制剂研发提供了资源。施用枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和短小芽孢杆菌三元复配的微生物杀菌剂,大豆锈病和玉米大斑病的防治效果在75%以上,且与化学杀菌剂兼容性良好[19-20]。张振铎等[21]研究发现,1 000亿活芽孢/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂对玉米大斑病的防效在68%以上,其中,单次用量300 g/hm2配合高效助剂有机硅喷雾2次的防效最高(82.63%)。荧光假单胞菌CB113经发酵条件优化后,对玉米大斑病病原菌的菌丝生长抑制率达77.35%,其最佳发酵条件为pH 7.0、装液量40 mL/250 mL、发酵时间60 h,碳氮源以果糖和蛋白胨为宜[22]

1.3 放线菌及其生防资源

放线菌作为植物病害生物防治的重要微生物资源,在玉米大斑病防治中展现出显著潜力。从玉米植物组织及病害发生区土壤中筛选高效拮抗性放线菌是当前该领域的研究重点。沈玥[23]从健康玉米植株中分离鉴定出小单孢菌属新种NEAU-M89,其对玉米大斑病病原菌的抑制率超80%,且温室盆栽试验证实其体内抑菌活性稳定;该菌株通过致畸菌丝形态、抑制孢子萌发、破坏细胞膜通透性及干扰糖代谢与磷代谢等多途径发挥作用。赵淑莉[24]从土壤中筛选出壮观链霉菌BZ45,其发酵滤液对玉米大斑病病原菌的抑制率达75.51%,且能产生挥发性和扩散性次生代谢产物,菌株基因组中含聚酮合酶I型(PKS I)和非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因,进一步揭示了放线菌抑菌的分子基础。值得注意的是,玉米内生放线菌与宿主的协同进化使其更易定植于植株体内,相比土壤分离菌株具有更强的环境适应性,为生防菌剂的田间应用提供了优势。
综合来看,生防真菌主要通过竞争、重寄生、分泌抗菌物质和诱导植物抗性等机制发挥作用;生防细菌通过抑制病原菌、诱导抗病性及促进生长来防治病害;放线菌产生的多种次生代谢产物对病原菌有强抑制作用。各类生防菌剂的防效与菌株特性密切相关。

2 植物源农药与免疫调节剂防治

植物源农药是从植物中提取的具有抑菌活性的天然物质;植物免疫调节剂则通过激活植物自身防御系统来增强抗病性,二者均具有环境友好等特点,在玉米大斑病绿色防控中占据重要地位。

2.1 植物源农药

植物源农药具有低毒、低残留、环境相容性好且不易使病原菌产生抗药性等优势,是玉米大斑病生物防治的重要研究方向之一。各类植物提取物的抑菌活性及应用潜力被广泛探索。微甘菊的多种提取物展现出强效抑菌活性,其中,氯仿、甲醇、丙酮提取物对玉米大斑病病原菌的抑制率最高可达100%,因此,微甘菊成为兼具生态治理与病害防治双重价值的植物源农药资源[25]。邵红军等[26]采用琼胶平板法测定发现,32种植物的丙酮提取物中,白莲蒿(叶)、蒙古蒿(茎叶)、紫苞雪莲、牛蒡、太白山蟹甲草、苦参(根)和苦马豆(果)7种植物的提取物对玉米大斑病病原菌菌丝生长的抑制率均在60%以上,其中以苦参(根)的抑制率最高(96.86%),表现出较强的靶向抑菌活性。张沙沙[27]通过提取工艺优化(75%乙醇为溶剂、液固比10∶1、80 ℃加热2 h提取3次),研制出5%苦豆子根提取物可溶性液剂,其中,以木醋液为主溶剂的苦豆子根提物(SL1)对玉米大斑病病原菌菌丝生长的有效中浓度(EC50)为63.0 mg/L,说明SL1在较低剂量下对大斑病的防治效果较好。张牢牢等[28]研究发现,苦参碱通过酸萃取法提取后,不仅能直接防治玉米大斑病,与化学农药混用还可显著增效。王林[29]研究表明,盐酸黄连素对玉米大斑病病原菌菌丝和孢子萌发均有较强抑制作用,其EC50分别为699.62和503.95 μg/mL,研制的水悬浮剂进一步提升了应用便利性。邓志勇等[30]从石榕树中分离得到补骨脂素,对玉米大斑病病原菌有一定的抑制活性,其EC50为0.040 9 mg/mL。杨晓梦等[31]从柚皮中提取总黄酮,浓度为12 μg/mL的柚皮总黄酮对玉米大斑病病原菌的抑制率为83.14%。

2.2 植物免疫调节剂

植物免疫调节剂可通过调节植物内部的防御系统,激活相关抗病基因的表达,从而增强植株的整体抗病能力,同时能促进植物生长、提高作物产量,具有稳定、广谱、持久的优点[32]。近年来,多种植物免疫调节剂在玉米大斑病防治中被广泛应用,取得了良好的控病和增产效果。
刘悦等[33]研究表明,植物免疫诱抗剂对玉米大斑病防效显著,其防效为73.27%,显著优于25%噻虫·咯·霜灵等常规化学药剂。不同调节剂的功效差异源于作用机理侧重不同,植物免疫诱抗剂可通过高效激活水杨酸介导的系统获得抗性,强化防病效果,如褐藻寡糖能协调多重信号通路,促进生长—防御平衡。
综合来看,植物源农药凭借丰富的资源基础和良好的环境兼容性,为玉米大斑病绿色防控提供了多元选择;植物免疫调节剂的应用潜力较大,为玉米大斑病精准防控与提质增产提供了环保可行的技术路径。

3 与化学药剂协同防治

在可持续农业与生态保护的双重需求下,微生物、植物源农药和免疫调节剂等与化学农药协同防治技术在玉米大斑病的防治中被广泛应用。木霉菌作为常用生防真菌,与化学杀菌剂的协同作用已得到明确验证。在田间试验中,由木霉菌属和选择性化学杀菌剂组成的复合种衣剂对玉米大斑病的防治效果较为稳定[34]。郑伟等[11]研究发现,在玉米大喇叭口期,喷施木霉菌粉剂与18.7%丙环•嘧菌酯悬乳剂、25%吡唑醚菌酯悬浮剂等化学杀菌剂的混配剂,对玉米大斑病的防效显著优于单独施用化学杀菌剂。木霉菌与化学农药的协同效应不仅源于木霉菌对病原菌的竞争抑制,还可能与化学药剂对生防菌定殖的促进作用有关,形成了互补防控体系。解淀粉芽孢杆菌的代谢产物与化学杀菌剂的混配同样表现出优异潜力。段海明等[35]研究发现,解淀粉芽孢杆菌gfj-4发酵上清液与苯醚甲环唑以体积比3∶7混配时毒性比达1.28,其与丙森锌以体积比2∶8混配时毒性比更高(1.67),均呈现显著增效作用。该菌株发酵上清液中的脂肽类物质可破坏病原菌菌丝结构,与化学杀菌剂的作用机制形成协同,在降低化学药剂用量的同时提升抑菌效果。
综合来看,生物与化学防治协同策略通过生防制剂(如木霉菌、解淀粉芽孢杆菌)与选择性化学药剂科学混配,形成了互补增效机制,在提升防效的同时降低了化学药剂投入。

4 结语与展望

本文系统阐述了玉米大斑病的生物防治与协同防控策略。微生物防治包括生防真菌、细菌和放线菌,通过拮抗、重寄生、分泌抑菌物质及诱导植物抗性等多种机制发挥作用。植物源农药与植物免疫调节剂可直接抑制病原菌或激活植物自身防御系统。二者与化学农药协同防治策略可形成优势互补的防控体系,在显著提升防治效果的同时有效降低化学农药的投入量,是实现玉米大斑病绿色可持续防治的关键路径。
玉米大斑病生物防治在微生物菌株筛选、植物源农药研发及协同防治策略等方面取得一定进展,但规模化应用面临多重挑战。当前生防菌资源的筛选多依赖试验验证,暂未形成标准化评价体系,导致部分生防菌剂的田间防效与实验室结果存在较大差距,受土壤理化性质、气候条件等环境因素影响较大。同时,部分生防菌的作用机制解析有待深入,定殖规律与有效成分尚未明确,且少数生防菌株可能对非靶标生物或其他作物具有潜在危害,限制了其推广应用。此外,生物防治见效较慢以及生防菌剂与化学药剂协同配施的优化不足,也制约了相关技术的普及应用。未来相关研究应朝着精准化、高效化与可持续化方向发展,构建标准化的生防资源筛选与评价体系,结合基因编辑、AI图像识别等技术,挖掘高效生防菌株,深入解析其抑菌机制与环境适应性。加强生防菌剂、植物源农药与化学药剂的协同配比研究,同时,结合无人机精准施药技术与飞防助剂,优化防控效果并降低化学农药用量。此外,建立生防菌潜在风险的监测机制,明确其应用范围与安全阈值;通过技术培训与科普宣传提升农户对微生物、植物源农药及协同防治的认知,构建“农业生态调控+生物防治+植物源农药防控+精准化学防治”的综合防控体系,为玉米产业绿色可持续发展提供支撑。
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