sfp基因转化增强了Bacillus subtilis 168的定殖能力和对黄瓜茎内枯萎病菌的抑制作用

枯草芽胞杆菌B006是一株防治黄瓜枯萎病的高效菌株,可产生脂肽类抗生素表面活性素surfactin和芬枯草菌素fengycin。为深入了解surfactin在根际的作用,本研究通过同源重组的方法将生防芽胞杆菌B006菌株中编码4'-磷酸泛酰巯基乙胺转移酶Sfp的sfp基因整合到不产生surfactin的模式菌株B.subtilis168(B168)基因组中,获得了重组菌株B168S。重组菌株B168S在1%淀粉平板上不水解淀粉,在5%血平板上产生透明溶血圈;HPLC-ESI-MS检测表明菌株B168S在牛肉膏蛋白胨培养液中培养48 h后可产生surfactin。平板对峙试验表明菌株B168S在黄瓜根分泌物培养基上对Fusarium oxysporum f. sp.cucumerinum(Foc)菌丝生长有一定的抑制作用,抑制率R2/R1为1.22;平板菌落计数法测定表明,将菌悬液(10⁶ cfu/mL)浸泡90 min的黄瓜种子播种于无菌石英砂3 d后,菌株B168S在黄瓜根基部和根尖的定殖量分别为菌株B168的2~3倍和9~10倍;温室盆栽试验表明,黄瓜苗用浓度为106 cfu/mL的B168S和B168菌悬液蘸根后,移栽到接种Foc孢子(10⁵孢子/g)的病土中,移栽后第3周菌株B168S和B168处理的防效分别为21.1%和17.9%;对不同高度黄瓜茎中Foc的组织分离结果表明,菌株B168S处理后Foc在黄瓜茎内蔓延的相对高度低于菌株B168和Foc处理。上述结果进一步明确了surfactin可明显促进芽胞杆菌在黄瓜根部的定殖,并通过抑制枯萎病菌的侵染和在黄瓜茎中的蔓延增强对黄瓜枯萎病的防治效果。     

不同浓度苦参提取物对蔬菜病原菌的抑菌活性

采用生长速率法和悬滴法室内测试了不同浓度苦参提取物对葱菌核菌、番茄早疫菌、菜豆根腐菌、辣椒枯萎菌、黄瓜枯萎菌、茄子黄萎菌等6种蔬菜病原菌的抑菌活性。结果表明:苦参提取物对供试病菌菌丝生长和孢子萌发均有很强的抑制作用。在供试质量浓度10mg/mL时,对辣椒枯萎菌、葱菌核菌、菜豆根腐菌、黄瓜枯萎菌菌丝生长的抑制率均在61%以上;在供试质量浓度30mg/mL时,对辣椒枯萎菌、菜豆根腐菌、黄瓜枯萎菌、番茄早疫菌的抑制率均在70%以上,对葱菌核菌的抑制率达81.61%。试验表明,随着苦参提取液浓度的升高对供试菌孢子萌发抑制作用增强。在供试质量浓度30mg/mL时,孢子萌发抑制率均在77.04%以上。     

枯草芽胞杆菌SNUB16的抗真菌作用研究

本文测定了枯草芽胞杆菌SNUB16发酵液无菌滤液的抗菌谱及无菌滤液对尖镰孢和棉花枯萎病菌孢子萌发和菌丝生长的影响。结果表明,枯草芽胞杆菌SNUB16发酵液无菌滤液对23株真菌有抗菌作用,尤其对植物病原真菌尖镰孢、棉花枯萎病菌、玉米大斑病菌、辣椒炭疽病菌和小麦根腐病菌有显著抗菌作用。发酵液无菌滤液可使尖镰孢及棉花枯萎病菌孢子萌发率下降,芽管顶端、菌丝末端及菌丝中央发生畸形的球状结构,菌丝干重减少,菌丝细胞损伤,使细胞内物质外泄。     

西瓜枯萎菌拮抗细菌的筛选、鉴定及防效测定

从内蒙古、新疆、安徽、河南、江苏、江西6省的西瓜、黄瓜和茄子3种作物根际土壤和病健组织中,共获得样本64份,分离得到细菌1050株。室内抑菌活性测定结果表明：9株细菌分离物对西瓜枯萎病菌Fusariumoxysporumf.sp.niveum、甘蓝黑斑病菌Alternaria brassicicola、辣椒疫霉病菌Phytophthora capsici和番茄灰霉病菌Botrytis cinerea均具有很强的拮抗作用,其中菌株NBT-15和PL-82对西瓜枯萎病菌菌丝生长的抑制作用比较明显,抑制率分别为60.5%和55.3%。盆栽防病试验结果表明：NBT-15和PL-82对西瓜枯萎病的防治效果分别为80.4%和75.6%。形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析结果确定菌株NBT-15为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis,PL-82为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa。     

爵床提取物对辣椒炭疽病菌的抑制作用及其苗期防效

爵床(J usticia procumbens L.)是一种传统的中药材.为探明爵床提取物对辣椒炭疽病菌的抑制作用,采用生长速率法和孢子萌发法分别测定了爵床提取物对辣椒炭疽病菌菌丝生长、孢子产生和孢子萌发的抑制作用,采用苗期盆栽试验观察爵床提取物对辣椒炭疽病的防治效果.结果表明,爵床甲醇提取物可抑制辣椒炭疽病菌菌丝生长、孢子产生和孢子萌发,其活性随着浓度的提高而增强,抑制中浓度分别为4.23、2.16和2.98 mg/mL.通过对爵床提取物处理后病菌孢子萌发形态显微观察,发现病菌孢子芽管长度受到明显抑制甚至不能萌发.当提取物浓度为16mg/mL时对苗期辣椒炭疽病的防效达73.08％.     

侧孢短芽孢杆菌B8对两种植物病原菌抗菌机制初步研究

研究了侧孢短芽孢杆菌B8胞外抗菌蛋白对立枯丝核菌和辣椒疫霉菌的抗菌作用。结果表明,B8胞外抗菌蛋白可有效抑制立枯丝核菌和辣椒疫霉菌菌丝生长,抑制率分别为73.51%和47.26%。经其处理的立枯丝核菌菌丝膨大、断裂,细胞质外渗,细胞壁消解,菌丝解体;处理的辣椒疫霉菌菌丝分支增多,顶端产生球状结构,原生质体囊泡化,菌丝断裂。B8胞外抗菌蛋白对辣椒疫霉菌游动孢子囊产生和游动孢子萌发具有抑制作用,抑制率分别为80%和100%。B8胞外抗菌蛋白对立枯丝核菌菌核产生具有显著的抑制作用,抑制率可达到100%;对菌核萌发速度也具有抑制作用,其处理过的菌核萌发速度缓慢,且萌发产生的菌丝生长量明显减少,菌丝畸形。     

苍耳等14种植物对植物病原菌的抑菌活性

以番茄灰霉菌、辣椒丝核菌、黄瓜枯萎菌、黄瓜黑星菌和番茄早疫菌为供试菌,用生长速率法和孢子萌发法对14种植物提取物的离体生物活性进行了测定。结果表明:在供试质量浓度为0.1 g/mL时,苍耳茎叶、百部根、龙葵对辣椒丝核菌和黄瓜枯萎菌的抑制率达到100%;黄花蒿、苦参根、狼毒根对5种供试菌的抑制率均在60%以上。苍耳根、苍耳茎叶、泽漆、苦参根、龙葵、黄花蒿、蒲公英提取物至少对1种供试菌孢子萌发抑制率大于90%。本试验中,苍耳茎叶和根提取物对供试菌的菌丝生长和孢子萌发均显示了很高的抑制作用。     

蓖麻枯萎病菌高效生防菌株LX1的筛选与鉴定

为筛选对蓖麻枯萎病菌Fusarium oxysporum Schl.具有抑制活性的生防菌株,本研究利用利福平选择性培养法,从花生根际土壤中筛选了一株对蓖麻枯萎病菌具有显著抑制活性的菌株 LX1。菌株 LX1在对峙培养中出现了明显的抑菌圈,孢子萌发试验显示孢子萌发抑制率为55%～78%,普通光学显微镜观察显示,菌株LX1可显著抑制F. oxysporum菌丝生长,明显造成菌丝分支增加,部分菌丝顶端和中央膨大,随着时间的延长,畸变结构和程度加剧。通过对菌株LX1的形态特征、染色反应、培养性状、生理生化测试以及16S rDNA分析,鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌。本研究结果为菌株LX1应用于蓖麻枯萎病菌的生物防治及生物制剂的开发提供了依据。     

姜提取物对储藏期梨黑斑病病菌孢子和菌丝的抑制作用

采用菌丝生长速率测定法和病菌孢子萌发率方法,测定了姜(Zingiber officinale Rosc.)提取物对梨黑斑病病原菌(Alternaria kikuchiana Tanaka)的抗菌活性。结果表明,姜提取物在5 000、2 500、1 250 mg/L的质量浓度下,梨黑斑病病菌孢子萌发率低于60%,对菌丝的抑制率大于50%。对梨黑斑病病原菌具有较强的抑制作用。     

三株昆虫病原线虫共生菌胞外产物的抑菌活性

采用生长速率法、孢子萌发法、活体组织法和盆栽试验对3株昆虫病原线虫共生菌胞外产物甲醇提取物的抑菌活性进行了系统研究.结果表明,3个菌株甲醇提取物对番茄灰霉病菌、辣椒疫霉病菌、油菜菌核病菌的菌丝生长,对番茄灰霉病菌、玉米大斑病菌、稻瘟病菌、白菜黑斑病菌、杨树溃疡病菌、小麦根腐病菌的孢子萌发均有很强抑制作用.其中嗜线虫致病杆菌YL001菌株对辣椒疫霉病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为35.11mg/L;伯氏致病杆菌YL002菌株对番茄灰霉病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为 42.16mg/L;嗜线虫致病杆菌TB菌株对油菜菌核病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为18.95mg/L.3个菌株甲醇提取物对玉米大斑病菌孢子萌发都有很强的抑制作用,EC50分别为28.03、36.77和26.40mg/L.3个菌株甲醇提取物在1000mg/L浓度下,对离体番茄果实灰霉病的治疗和保护效果均在70%以上;对盆栽番茄灰霉病和辣椒疫霉病的治疗和保护效果均在65%以上.     

枯草芽孢杆菌B006产surfactin突变株特性及其对黄瓜枯萎病的抑制能力

为了明确surfactin产量不同的芽孢杆菌对黄瓜枯萎病的控制作用,本研究采用N＋注入诱变共获得1250株芽孢杆菌B006的突变株,通过对黄单孢杆菌的抑菌试验筛选并获得3株产surfactin突变株B841、B73和B1020。对各突变株NB发酵液的HPLC—ESI—MS分析表明：突变株B841和B73的surfactin含量比野生菌株B006分别升高了15．9％和14．8％,而突变株B1020的surfactin含量比野生菌株降低了85．2％;各突变株fengycin产量未发生改变。对surfactin各组分的质谱图解析,发现突变株B841和B1020的surfactin组分发生变化,突变株B841的surfactin组分中无m／z为995的同系物,而突变株B1020的MS图谱中只发现了m／z为1037和1051的surfactin同系物;对突变株的生物学特性测定表明：突变株B73和B1020的菌落形态发生改变,生长周期缩短;3个突变株比野生菌株产芽孢能力下降,突变株B1020在含有玉米粉和豆饼粉的培养基上不产生芽孢。对各菌株添加到育苗基质中（浓度为10^6cfu·g-1）后,防治黄瓜枯萎病的效果测定表明：2周时,突变株B1020防效接近于野生菌株B006,达70％以上;但3周时,防效下降到36．2％;突变株B841防效始终低于野生菌株B006,只有29．1％。本研究发现芽孢杆菌B006及其突变株在NA培养液中的surfactin产量的高低与其在育苗基质中的防病效果无直接的相关性,对其在自然土中的防病效果值得进一步研究。     

内生解淀粉芽胞杆菌BEB33脂肽类化合物分析及对香蕉枯萎病菌拮抗作用研究

为解析内生解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens BEB33的生防机理，检测了该菌株脂肽类化合物合成相关基因，利用基质协助激光解吸附离子化-飞行时间质谱分析了该菌株脂肽类化合物的种类，评价了脂肽类粗提物对香蕉枯萎病菌（FOC4）形态、镰刀菌酸合成的影响，以及粗提物对香蕉枯萎病的生防潜力分析。结果显示，BEB33基因组中编码有surfactin、fengycin、iturin和bacillomycin D 4种脂肽类物质合成酶基因。使用M9培养基发酵能产生surfactin、fengycin和bacillomycin D 3种脂肽类物质；脂肽类粗提物可导致香蕉枯萎病菌菌丝细胞膨大，细胞膜穿孔，镰刀菌酸产量降低70%；并发现脂肽类粗提物对香蕉枯萎病具有明显的防治效果。在不同处理中，枯萎病发病率分别降低47.67%、23.22%和36.56%，病情指数分别降低38.09、28.56和35.87。本文所获研究结果为进一步利用该菌株进行香蕉枯萎病生防制剂的研发提供理论基础。     

不同碳氮源对枯草芽胞杆菌BAB-1产抗菌脂肽的影响

枯草芽胞杆菌BAB-1是一株对设施蔬菜气传病害具有较好防治效果的生防菌,前期研究表明脂肽类抗生素是其产生的主要抑菌物质之一。为提高菌株BAB-1脂肽类抗菌物质的产量,本研究通过快速蛋白液相层析（Fast protein liquid chromatography,FPLC）分析了5种碳源及5种氮源对菌株BAB-1脂肽类抗菌物质产量的影响,进一步采用溶血圈试验及排油圈法测定粗脂肽的性质。结果表明,熊果苷是BAB-1菌株产生surfactin的最佳碳源,其surfactin产量分别是葡萄糖、D-木糖、D-核糖及L-阿拉伯糖的2.95、7.01、4.26及5.60倍,此时菌株BAB-1粗脂肽的溶血活性与排油能力最强;熊果苷与葡萄糖利于该菌株产生fengycin,二者的fengycin产量没有显著差异,但显著高于D-木糖、D-核糖及L-阿拉伯糖。L-天冬酰胺与L-谷氨酸钠是菌株BAB-1产生抗菌脂肽的良好氮源,二者的surfactin与fengycin产量没有显著差异,但显著高于L-半胱氨酸、L-脯氨酸及L-谷氨酰胺,以这2种物质为氮源时菌株BAB-1粗脂肽的溶血活性与排油能力均较强。通过RT-qPCR技术分析了不同碳源对surfactin合成酶基因srfAA表达的影响结果表明,以熊果苷为碳源时,菌株BAB-1中srfAA基因的表达量相比葡萄糖提高了2.9倍。上述结果为菌株BAB-1产抗菌脂肽类物质发酵工艺的优化及其工业化生产提供了一定的理论支持。     

Biological control of peach brown rot (<Emphasis Type="Italic">Monilinia</Emphasis> spp.) by <Emphasis Type="Italic">Bacillus subtilis</Emphasis> CPA-8 is based on production of fengycin-like lipopeptides

Bacillus subtilis CPA-8, a strain with demonstrated ability to control Monilinia spp. in peaches, was studied to elucidate its mechanisms of antifungal activity. Growth inhibition assays using cell-free supernatants and butanolic extracts showed strong antifungal activities against Monilinia laxa and Monilinia fructicola. By comparison with the reference B. subtilis strains UMAF6614 and UMAF6639, fengycin, iturin and surfactin lipopeptides were identified by thin layer chromatography in butanolic extracts from cell-free supernatants, indicating that antibiosis could be a major factor involved in the biological control ability of CPA-8. TLC-bioautography analysis confirmed the presence of fengycin, iturin and surfactin lipopeptides but strong antifungal activity could be associated only with fengycin lipopeptides. These results were definitively supported by mutagenesis analysis targeted to suppress fengycin biosynthesis by disruption of the B. subtilis fenB gene. By TLC-bioautography analysis it was possible to identify transformants from CPA-8 with reduced or suppressed antifungal activity, and this phenotype was associated with the lack of fengycin bands. Fruit trials confirmed that fengycin-defective mutants and their cell-free supernatants lost their ability to control peach brown rot disease in comparison with CPA-8 wild type strain or Serenade Max®, a commercial formulation based on B. subtilis. Furthermore, population dynamics studies determined that CPA-8 fengycin-deficient mutants survived in wounds in peach fruit equally well as the CPA-8 wild type. Taken together our data indicate that fengycin-like lipopeptides play a major role in the biological control potential of B. subtilis CPA-8 against peach brown rot.     

脂肽类抗生素fengycin对大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成的影响

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株能够产生脂肽类抗生素fengycin和surfactin。本研究分别比较了NCD-2野生型菌株、丧失fengycin合成的突变子MF和丧失surfactin合成的突变子MS对大丽轮枝菌的抑菌活性。结果表明,NCD-2菌株和突变子MS周围能形成清晰的透明圈,而突变子MF周围透明圈模糊,说明fengycin对大丽轮枝菌具有抑菌活性。不同浓度的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制试验表明,NCD-2野生型菌株的脂肽提取物能抑制大丽轮枝菌孢子萌发,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率为46.30%,且随着脂肽浓度的提高抑制效果更加明显;同野生型菌株相比,突变子MF脂肽提取物显著降低了对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制效果,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率仅为18.48%,而突变子MS的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发抑制效果与野生型菌株没有显著差异。通过测试脂肽提取物对微菌核形成的影响,发现野生型菌株和突变子MS脂肽提取物均能够显著抑制微菌核的形成,而突变子MF几乎丧失了对微菌核形成的抑制作用。RT-qPCR结果证明,野生型菌株和突变子MS脂肽提取物能抑制微菌核形成相关基因的表达,而突变子MF丧失了对微菌核形成相关基因表达的抑制作用。以上结果证明,fengycin在NCD-2菌株抑制大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成中发挥主要作用。     

脂肽类抗生素fengycin对大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成的影响

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株能够产生脂肽类抗生素fengycin和surfactin。本研究分别比较了NCD-2野生型菌株、丧失fengycin合成的突变子MF和丧失surfactin合成的突变子MS对大丽轮枝菌的抑菌活性。结果表明,NCD-2菌株和突变子MS周围能形成清晰的透明圈,而突变子MF周围透明圈模糊,说明fengycin对大丽轮枝菌具有抑菌活性。不同浓度的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制试验表明,NCD-2野生型菌株的脂肽提取物能抑制大丽轮枝菌孢子萌发,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率为46.30%,且随着脂肽浓度的提高抑制效果更加明显;同野生型菌株相比,突变子MF脂肽提取物显著降低了对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制效果,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率仅为18.48%,而突变子MS的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发抑制效果与野生型菌株没有显著差异。通过测试脂肽提取物对微菌核形成的影响,发现野生型菌株和突变子MS脂肽提取物均能够显著抑制微菌核的形成,而突变子MF几乎丧失了对微菌核形成的抑制作用。RT-qPCR结果证明,野生型菌株和突变子MS脂肽提取物能抑制微菌核形成相关基因的表达,而突变子MF丧失了对微菌核形成相关基因表达的抑制作用。以上结果证明,fengycin在NCD-2菌株抑制大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成中发挥主要作用。     

枯草芽孢杆菌OKB105产生的surfactin防治烟草花叶病毒病及其机理研究

本文研究枯草芽孢杆菌产生的脂肽化合物表面活性素surfactin对烟草花叶病毒病的防治效果,并检测烟草防卫相关基因的表达情况以解析抗病机理。利用6 mol/LHCl沉淀枯草芽孢杆菌OKB105的去细胞培养液,通过甲醇抽提,Sephadex LH20层析柱获得脂肽纯化物。经MALDI-TOF-MS和血平板溶血试验检测表明,纯化物中仅含有表面活性素surfactin。将表面活性素配成0.01 g/L溶液,处理烟草并接种TMV。结果表明, surfactin对烟草花叶病毒病有显著的防治效果,病斑抑制率为70.9%。通过Real-time PCR检测烟草的防卫相关基因的表达情况结果发现,烟草SA信号通路的PR1、PR3和PR5,以及ET通路的ETR1表达量显著提高,说明surfactin诱导了烟草依赖于SA和ET信号通路的诱导系统抗性（induced systemic resistance, ISR）反应。     

多花黄精内生贝莱斯芽胞杆菌的分离鉴定及其抗菌与促生作用分析

为鉴定药用植物内生菌的种类,采用稀释涂布平板法从多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua的根、茎、叶内分离出11株内生菌菌株,经平板对峙法筛选出对尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum具有拮抗作用的菌株ZJU-3。经形态学、生理生化鉴定及16S rDNA序列分析,初步确定该菌株为贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis。通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析,发现该菌株能产生表面活性素(surfactin)、泛革素(fengycin)和伊枯草菌素(iturin)三类脂肽类化合物。利用盐酸沉淀和甲醇抽提法获得了菌株ZJU-3发酵液中脂肽粗提物。该脂肽粗提物可明显抑制尖孢镰刀菌菌丝的生长,抑制率达到51.6%。经液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析表明菌株ZJU-3可产生吲哚乙酸、激动素、玉米素、赤霉素等多种植物激素。温室栽培试验结果发现该菌株对多花黄精具有显著的促生效果,根长和单株根数明显高于对照组。本研究可为进一步应用该菌株提供理论依据。     

脂肽类抗生素fengycin在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑制番茄灰霉病菌中的功能分析

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株及其无细胞发酵液对多种植物病原真菌具有较强的拮抗活性。为了明确NCD-2菌株抑菌作用机理,本研究利用快速蛋白液相色谱技术(FPLC)结合抑菌活性测定,对NCD-2菌株的脂肽类抑菌物质进行分离、纯化,经质谱鉴定,该抑菌物质为芬荠素(fengycin)。从NCD-2菌株中克隆出fengycin合成酶基因fenC及其上游启动子序列,通过同源重组技术对fenC基因进行了内缺失突变,同NCD-2野生型菌株相比,fenC基因缺失突变子丧失了fengycin的合成能力,同时该突变子显著降低了对番茄灰霉病菌的拮抗活性。进一步在离体叶片上比较了NCD-2野生型菌株和突变子之间脂肽提取物和菌体细胞对番茄灰霉病的保护作用,结果发现,突变子不论是脂肽提取物还是菌体细胞显著降低了对番茄灰霉病的防治作用。