烟草微生物研究的历史与现状

    虽然烟草微生物的研究属于烟草科学研究的一部分，但由于烟草科学的系统研究起步较晚，而烟草微生物在微生物学、病毒学、植物病理学等学科的形成和发展过程中被广泛研究。因此，烟草微生物的研究比植物学范畴的烟草科学研究起步更早。

　　1 烟草病原微生物

　　烟草花叶病毒（TMV）是烟草病原微生物中最为重要的种类，其研究发现对病毒学的发展具有重要意义。1859年范·斯威顿（Van Swieten）观察描述了烟草花叶病，但当时没有命名。1886德国的Mayer A在荷兰首次用“花叶（mosaic）”一词描述了烟草上的病毒病症状，并证明能通过汁液传播。1892年俄国的Ivanowski D证实烟草花叶病病株的汁液经细菌滤器过滤后仍保持侵染性，但仍然认为是由于细菌滤器裂隙的细菌所造成。1898年，荷兰的Beijerinck M W重复了上述实验结果，并证实这种病原物能通过琼脂凝胶扩散，认为这种病原物不是细菌，而是一种“侵染性活液”，并首次利用来自拉丁语的意为毒物的“病毒（virus）”一词表示这种病原物。正是由于Beijerinck M W证明了病毒有别于细菌，将病毒和细菌区分开来，由此认为Beijerinck M W是真正的病毒学之父。1935年，美国生物化学家Stanley W M 首先获得了烟草花叶病毒结晶，并因此于1945年获得诺贝尔奖。1935~1937年，英国的Bawden F C和Pirie证实了TMV的结晶是一种核蛋白，由95%蛋白质和5%RNA组成。1939年，Kansche、Pfankuch和Ruska第一次用电子显微镜摄下纯的TMV的粒子照片，证实了早期用其他实验手段所推断的形态。从此开创了真正的植物病毒学研究历史。1952年Harris T I，1955~1956年Frankel H-Conrat对烟草花叶病毒粒体中的蛋白质和核酸性质的研究取得重大发现，证明核酸可作为遗传物质，使植物病理学，尤其是植物病毒学的研究有了很大的发展。之后各国学者对其进行了广泛深入的研究，它的研究历史在一定程度上代表了植物病毒学的发展历史。1939年前，我国的俞大绂和余茂勳报道了烟草花叶病的发生。1953年高尚荫对TMV粒子的等电点，沉降系数，氨基酸组成及含量进行了分析（方中达 1996，王智发 1996a，洪健等 2001）。

　    1880年美国北卡罗来纳州发现烟草青枯病（Ralstonia solanacearum）。1891年科布（Cobb N A）首次在澳大利亚报道烟草霜霉病（Peronospora tobacina）。该病1932年在美国和整个北美洲大流行，1960年传至欧洲大部分烟区，被列为中国对外植物检疫对象。1892埃利斯和埃弗哈特（Ellis J B & Everhart B M）在美国发现烟草赤星病（Alternaria alternata）。1896年布雷达（Breda de Haan）在印度尼西亚发现烟草黑胫病（Phytophthora parasitica var. nicotianae）。1916年Doolittle首次发现了烟草黄瓜花叶病毒病，该病是全世界烟草病毒病中最常见、流行最广的病害之一。1931年Smith K M在马铃薯上首次发现了马铃薯Y病毒，此病毒引起烟草、马铃薯、辣椒等多种作物病害，目前世界各地均有报道。1917年在美国北卡罗来纳州正式报道烟草野火病（Pseudomonas syringae pv. tabaci )。1922年巴西首次报道烟草炭疽病（Colletotrichum nicotianae），以后在德国、日本、美国相继报道此病。1962年以后在印度北部发现弯孢菌叶斑病（Curvularia trifolii）。1916年章祖纯首次在北京发现烟草赤星病。1922年邹钟琳在南京发现烟草蛙眼病（Cercospora nicotianae）。20世纪80年代陈瑞泰等对烟草病毒病及黑胫病菌生理小种进行调查鉴定与防治研究。1989~1991年中国16个主产烟（省）区联合对烟草病害种类、分布、为害，主要病害发生与流行、损失估计及防治作了大规模系统调查与防治研究。

　　20世纪80年代以来，随着分子生物学技术的发展，带动了烟草病原微生物的分子生物学及分子检测技术研究。Colas等（1998）用RFLP技术研究了烟草黑胫病菌的致病力分化，张修国等（2001）利用RAPD标记对烟草黑胫病全基因组DNA遗传多样性进行了研究，Bai等（1995）和Yi等（1998）分别利用RAPD技术标记了2个与烟草根黑腐病菌和5个与烟草野火病菌紧密连锁的抗性基因，莫笑晗等（2003）利用RT-PCR技术获得了引起烟草丛顶病的烟草丛顶病毒（tobacco bushy top virus, TBTV）和烟草脉扭病毒（tobacco vein distorting virus, TVDV）的核苷酸序列，进一步确定了它们的分类地位。在病原菌的分子检测方面，谢勇等（2000）根据疫霉属（Phytophthora）真菌rDNA ITS区序列设计了特异性寡聚核苷酸引物，对烟草黑胫病菌进行了特异性扩增，刘凌凤等（2003）设计了一种新型荧光探针来对烟草花叶病毒进行检测，莫笑晗等（2002）建立了烟草丛顶病的RT-PCR快速检测技术。

　　通过对烟草病原微生物的种类分布、生物学特性、寄主范围、致病特点、传播流行、预测预报及防治技术等研究，目前已形成了相应的防治技术体系，为控制这些病害对烟草的为害奠定了较好的基础。

　　2 烟草加工微生物

　　Johnson（1934）最早发现曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium）真菌中的一些种类在雪茄烟叶堆积发酵中产热，并推断这些真菌可能发挥了某种作用。随后美国Anderson P J（1948）报道Sclerotinia sclerotiorum、Botrytis cinerea和Alternaria tenuis等3种真菌在康涅狄格（Connecticut）引起一种烤房腐烂病，造成雪茄烟叶的霉腐。Stephen（1955）报道Rhizopus arrhizus在津巴布韦（Rhodesia）南部引起晾烟腐烂。Holdeman Q L & Burkholder W H（1956）报道Pythium aphanidermatum和Erwinia carotovora在美国东南部引起烤房内烤烟的腐烂。Welty等（1968a）分离鉴定了引起烤烟霉变的主要真菌类群，其中曲霉菌（Aspergillus）占57%、青霉菌（Penicillium）占16%、链格孢菌（Alternaria）占8%、枝孢菌（Cladosporium）和毛壳菌（Chaetomium）各占4%，其他真菌占11%。Welty等（1968b）对烘烤前和烘烤后烟叶上的真菌进行研究后认为霉变烟叶的优势真菌和烘烤前后烟叶上的优势真菌不同。Welty等（1969）从霉变和非霉变样品的仓储烟叶上分离鉴定出6个属的真菌，其中包括8种曲霉菌。20世纪90年代以来，我国科技工作者先后分离鉴定了引起我国不同地区烟叶霉变的微生物种类，并对霉变微生物的控制技术进行了研究（冯克宽等 1996，祝明亮等 2000，王革等 2002，李魁等 2003，朱桂宁等 2006）。

　　早在1858年，就有学者对微生物发酵烟叶进行了研究（Koller 1858）。19世纪80年代，俄国小什列晋格认为微生物对早期烟叶发酵具有重要作用（宫长荣等 1993），但烟叶醇化发酵的机理一直存在争论。20世纪30年代以来，对微生物在烟叶发酵中的作用才受到重视，国外相继开展了对烟叶发酵过程中的微生物类群、数量、消长动态及其作用等研究（Reid J J et al. 1933, Dixon et al. 1936, Reid J J et al. 1944），特别是试图利用微生物在烟叶发酵过程中降低烟碱、蛋白质含量及增加香气等方面做了大量的工作。20世纪80年代，国外对烟叶发酵微生物的研究报道仍然较多，1989年Geiss V L对这方面的研究进行了总结，之后有关研究报道逐渐减少。我国在烟叶发酵微生物方面的研究进展远落后于国外，直到20世纪80年代以来才开展了一些烟叶发酵微生物研究工作，但缺乏系统全面深入的研究。尽管我国烟草科技人员从不同角度进行了烟叶发酵微生物的研究，涉及了烟叶发酵微生物的各个方面，但研究结果报道较为零散。最近，Giacomo M D et al.（2007）报道利用标准或者分子方法研究烟草发酵过程中微生物的方法程序，为系统全面研究各类烟草微生物提供了新的技术手段。

　　3 其他烟草微生物

　　20世纪90年代以来，我国科技工作者开始了植烟土壤及烟草根际微生物的研究。钱浚等（1993）首先报道了银光膜覆盖对烟田土壤微生物的数量影响，发现烟草经银光膜覆盖后无论旺长期或现蕾期，烟草根际和根外土壤中的细菌、放线菌和真菌总数以及氨化细菌、好气性纤维分解细菌数量均有明显提高。与露地栽培比较，根际效应显著。普通透明膜在旺长期对某些微生物有一定的促进作用，但进入高温季节则表现明显的抑制作用。杜秉海等（1996）报道了烟田土壤微生物区系分析结果。沙涛等（2000）报道了秸秆还田对植烟土壤中微生物结构和数量的影响。张晓海等（2002，2003）报道了施用秸秆、土壤改良剂和菜籽饼后对植烟土壤微生物和根际微生物数量变化的影响。郭红祥等（2002）报道了施用饼肥对烤烟根系土壤微生物的影响。李绍兰等（2002）调查了云南玉溪烤烟土壤真菌的种群和数量。郭汉华等（2004）报道了氮素形态配比对烟草根际土壤微生物数量的影响。