苹果腐烂病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及其防治效果初探

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianwaiyun6
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苹果腐烂病是由真菌黑腐皮壳菌属(Valsa spp.)引起的一种严重的枝干皮层腐烂病害,在我国苹果园中普遍发病,严重影响了苹果的产量和品质。为了控制病害,又能最大限度地减少农药用量,因而,生物防治在果树病害防治体系中占据越来越重要的地位。其中,芽孢杆菌因其易分离培养、对病原菌拮抗作用显著、抗逆性强以及定殖能力佳等特点,被视为一种极具应用前景的生物防治剂。因此,本研究从筛选对苹果腐烂病原菌具有抑制活性的芽孢杆菌菌株出发,明确芽孢杆菌的系统发育学地位,并分析其根表定殖能力;通过基因组学分析,预测抑菌物质的相关基因并挖掘其生防潜力,以期为苹果腐烂病提高安全高效的生物防治方式,并为后续生物防制剂的研发提供理论依据。本研究首先从苹果患病叶片组织中成功分离并鉴定出一株腐烂病病原菌Cytospora mali。然后,从陕西省典型果园中,通过土壤悬液涂布法和组织培养法,从土壤和果树叶片中分离并筛选芽孢杆菌,再根据ITS基因同源性构建系统发育树,鉴定其遗传学分类。同时,通过平板对峙培养法,筛选对苹果腐烂病病原菌有拮抗作用的根际和内生芽孢杆菌。从溶血安全性、运动能力以及生物膜形成能力等角度,最终获得既具有生物安全性且定殖能力强的两株优势芽孢杆菌。接着通过温室盆栽模拟试验,将这两株芽孢杆菌涂抹于苹果主枝和侧枝上,同时将腐烂病病原菌侵染苹果树枝,最后通过测定发病率、病斑长度以及病情指数等指标,评价供试芽孢杆菌对苹果腐烂病病原菌的防治效果。此外,还通过对一株生防效果最佳的贝莱斯芽孢杆菌Lw-6菌株进行全基因组分析,发现该生防菌具有多个参与氨基酸代谢和次级产物合成基因,并且能合成多种抑制植物病原菌生长的次级代谢产物,为进一步研究贝莱斯芽孢杆菌的生物防治机制提供参考。主要研究结果如下:1.采用组织分离法分离出一株苹果腐烂病病原菌CCNWWJF-020,经过形态学观察及ITS序列分析,构建系统发育树,确定其分类地位为苹果腐烂病病原真菌Cytospora mali;2.从陕西省千阳县、旬邑县、白水县和洛川县的根际土壤和果树叶片中共分离纯化出291株芽孢杆菌,通过16S r RNA基因序列的系统发育分析,明确其中的194株菌隶属于7个属33个种,分别为乳酪短杆菌属(Brevibacterium)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)、嗜碱芽孢杆菌属(Natronbacillus)、碱性芽孢杆菌属(Alkalibacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus)中各1种,以及芽孢杆菌属(Bacillus)27个种;3.通过五点对峙法筛选拮抗芽孢杆菌菌株。经过拮抗初筛,15种芽孢杆菌的抑菌率超过60%,且抑菌圈大于5 cm,拮抗整体效果良好。然后通过进一步复筛,发现6株芽孢杆菌对Cytospora mali的抑制率最高,均超过78%。接着通过rec A持家基因序列对这6株拮抗芽孢杆菌进一步分析,构建系统发育树,经鉴定1株为枯草芽孢杆菌亚种(Bacillus subtilis subsp.str.),其余5株菌株均为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis);4.通过血琼脂平板评价芽孢杆菌的溶血安全性,采用半固体培养基表征菌株的运动能力,以及采用96孔板染色法与烘干称重法检测生物膜的形成能力,最终确定两株贝莱斯芽孢杆菌CCNWWJB-089和CCNWWJB-090作为供试生防菌株,用于后续苹果腐烂病防治的验证试验;5.通过温室盆栽试验发现,供试的两株生防菌剂均在一定程度上降低苹果腐烂病发病率。其中菌剂CCNWWJB-089对腐烂病病斑的抑制率为70.84%,另外一株菌剂CCNWWJB-090对病斑的抑制率为66.32%;6.通过测定生防菌株贝莱斯芽孢杆菌Lw-6的全基因组,并对其进行GO、COG、KEGG等数据库注释,发现该菌具有大量参与氨基酸代谢和次级产物合成的基因。通过anti SMASH工具预测该菌的15个次级代谢产物基因簇,发现该菌能够合成多种抑制植物病原真菌的次级代谢产物,如杆菌烯、丰原素、杆菌巴塞素、普利帕他汀和表面活性素。
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