sacB介导的绿针假单胞菌YL-1遗传操作方法

绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis YL-1是从大豆根围分离获得的，对多种病原细菌和病原真菌有较强抑制作用。为了探明绿针假单胞菌YL-1生防相关基因的功能，本研究以嗜铁素转录调控因子PvdS编码基因为对象，建立了一套基于负选择标记基因sacB的绿针假单胞菌无标记基因敲除技术，构建重组质粒pEX18-pvdS，通过改良的细菌接合转移技术将重组质粒导入野生型菌株YL-1中，利用同源重组技术获得缺失突变株ΔpvdS。生防相关性状研究结果表明，与野生型菌株YL-1相比，突变株ΔpvdS泳动能力和生长能力未发生改变，但是群集运动能力显著下降。同时突变株ΔpvdS合成嗜铁素的能力也显著下降，pvdS基因互补后突变株能恢复合成嗜铁素的功能。本文结果表明，已成功建立了适用于YL-1的基因定向敲除技术和功能基因互补体系，为深入研究YL-1的生防机制奠定了重要基础。     

植物青枯病原细菌胞外蛋白相关基因的克隆

 用含有转座子Tn5的铜绿假单胞杆菌PAO1826(pMO75∷Tn5,Km^r)诱变我国马铃薯青枯菌小种3号菌株PO41,获得6000多个胞外多糖正常产生的接合子。经SDS-PAGE电泳,筛选出2个胞外蛋白减少9种的突变株PM2644和PM239,其可以引起烟草叶片典型的过敏性反应,致病力比野生型菌株显著降低,皆为原养型菌株。Southern杂交的结果表明,突变株染色体上只有1个转座子插入位点。标记交换证明,9种胞外蛋白缺失与转座子插入相偶联的频率为100%。以聚半乳糖醛酸酶和内葡聚糖酶2种胞外酶为指示蛋白进行定量测定的结果表明,在突变株上清液中和菌体细胞内都没有这2种胞外酶的存在。以突变株PM2644为受体菌,通过基因功能互补的方法,从野生型青枯菌基因文库筛选到2个阳性克隆pPSP1和pPSP2,它们既能恢复2个突变株产生胞外蛋白的能力,也能将2个突变株的致病力恢复到接近野生型菌株的水平。     

内生细菌B3-7 的运动性参与其在小麦根系的内生定殖和对小麦全蚀病的生物防治

 蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)B3-7 是一株对于小麦全蚀病具有有效生防作用的小麦内生细菌。为了研究B3-7 在小麦根内的定殖机制,本研究将含有转座子TnYLB-1 和温度敏感型复制子的质粒pMarB 转化B3-7 菌株,高温处理后TnYLB-1 插入细菌基因组中,构建转座子插入突变体库。通过筛选,获得1 株在小麦根内定殖能力显著降低的突变体B3-7-458。利用反向PCR 方法分离转座子插入位点的侧翼序列并分析其特征,发现转座子插入导致细菌鞭毛运动性相关基因mota 失活,同时发现mota 失活菌株对于小麦全蚀病的生防能力降低。通过构建互补载体对突变基因mota 进行互补分析,发现互补菌株的运动性、在小麦根系内部的定殖能力以及对于小麦全蚀病的生防能力得以恢复。本研究证明了生防菌蜡样芽孢杆菌B3-7 的mota 基因参与该菌株在小麦根系的内生定殖,也参与了该菌株对于小麦全蚀病的生物防治。     

甜瓜细菌性果斑病菌致病性突变体筛选与hrcR基因的克隆

 细菌性果斑病(Bacterial Fruit Blotch,BFB)是西瓜和甜瓜的重要病害。本实验从发病甜瓜果实上分离得到致病菌株MH21,经鉴定为燕麦食酸菌西瓜亚种(Acidovorax avenae subsp. citrulli)。利用转座子Mini-Tn5构建MH21菌株的突变体库,Southern印迹杂交结果显示Mini-Tn5在菌株MH21染色体上可随机、单拷贝插入。通过浸种处理甜瓜种子进行突变体的致病性检查,筛选得到1株致病性完全丧失的突变体M543。对M543中转座子插入基因的克隆和测序表明其突变基因为燕麦食酸菌Ⅲ型分泌系统(TTSS)中的保守基因hrcR。推测菌株MH21中hrcR基因编码的蛋白定位于细菌内膜,是分泌通道主要成分之一。hrcR基因互补菌株的致病性检查结果显示其致病力恢复到野生型的84%。研究同时发现hrcR基因突变后MH21菌株丧失了在烟草上诱导过敏性坏死反应的能力。本研究从遗传学角度说明TTSS是西甜瓜果斑病菌致病性的重要因子。     

绿色荧光蛋白标记荧光假单胞菌P303及其生存能力检测

构建了含有荧光假单胞菌自身启动子PP303的中间质粒载体pGFP.然后利用mini-Tn5转座子,通过接合转移,将两个带有不同启动子的绿色荧光蛋白基因分别整合到荧光假单胞菌P303染色体上,获得了在488nm波长下发光稳定的P303m1和P303m3菌株.PCR鉴定和Southern印迹结果均证明绿色荧光蛋白已随机插入P303染色体.SDS-PAGE结果表明,含有PA1/04/03启动子的P303m3菌株GFP表达量低于含有PP303启动子的P303m1菌株,染色体标记的GFP表达量低于质粒标记.室内平板抑菌试验结果表明,P303m1与出发菌株P303抑菌活性相当,对九种植物病原真菌有较强的拮抗作用.定殖、生存竞争能力研究表明,荧光假单胞菌在自然土壤中和大白菜根际都具有较强的定殖能力.P303和P303m1在自然土壤中第60天的菌量分别为1.63×104和3.3×102cfu/g土(湿重),大白菜根际第50天的菌量分别为3.29×106和4.1×104cfu/g根(湿重).     

苹果炭疽叶枯病菌致病相关基因CgNVF1的功能初步分析

苹果炭疽叶枯病是主要由胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的一种苹果重要叶部病害,严重威胁着苹果树的生长。本研究从构建的苹果炭疽叶枯病菌T-DNA突变体库中筛选获得一株致病力缺失的突变菌株A3083,采用hiTAIL-PCR方法克隆了该突变体T-DNA插入位点的右翼序列;通过与胶孢炭疽菌基因组序列比对分析,发现T-DNA插入位点位于1个预测的CGGC5_9603基因内,并将该基因命名为CgNVF1。CgNVF1基因全长2252 bp,含有2个内含子,编码709个氨基酸。CgNVF1定位于细胞质,在苹果炭疽叶枯病菌菌丝、分生孢子和附着胞中均有表达。通过构建CgNVF1敲除菌株和CgNVF1互补菌株,并结合表型分析,证实CgNVF1基因在苹果炭疽叶枯病菌附着胞形成及致病中具有重要的作用。     

产酶溶杆菌OH11菌株胞外酶调控相关基因ctp的克隆及功能的初步分析

利用mariner转座子对产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes OH11进行转座诱变,构建菌株OH11的突变体文库.筛选到1株4种胞外酶(蛋白酶、纤维素酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)产生均减少的突变株D-11.通过亚克隆,鉴定转座子的插入位点,涉及1个羧基末端蛋白酶(carboxy-terminal protease)编码基因ctp.通过同源重组的方法对该基因进行敲除,对缺失突变体Δctp表型分析发现:(1)Δctp与野生型OH11在营养丰富型(2YT)与营养缺陷型(MMX)培养基中生长速率基本一致;(2)Δctp降低了蛋白酶、纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶的产生,但不影响几丁质酶的产生;(3)Δctp生物膜的产生量明显减少.研究还表明,突变体基本不改变其对油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani和辣椒疫霉病菌Phytophthora capsici的拮抗能力.互补菌株均恢复了野生型的相关功能.     

番茄细菌性髓部坏死病病原的鉴定

2015年,在广东省广州市番茄种植区发生番茄髓部坏死病,从番茄病样中分离到一种细菌。随机选取5株细菌进行致病性测定,结果显示,这5株细菌均可侵染番茄植株产生典型的髓部坏死症状,与田间病株的症状相同。5株细菌的16S rDNA序列间同源性为99.9%~100%,且与菊苣假单胞菌(Pseudomonas cichori)MAFF211996、TIs01和IP1-05菌株的16S rDNA序列同源性最高,为99%。利用菊苣假单胞菌hrcR基因的特异引物Hrp1a/Hrp2a进行PCR,从这5株细菌的DNA中均能扩增出大小约897 bp的特异片段;这些片段序列间同源性为99%~99.9%,且与P.cichori 83-1菌株hrcR基因的序列同源性为99.9%。这些结果表明,引起广东番茄髓部坏死病的病原为菊苣假单胞菌(P.cichorii)。生理生化试验显示,该病原菌与文献报道的菊苣假单胞菌的生理生化特征均相吻合,进一步证实引起广东番茄髓部坏死病的病原为菊苣假单胞菌。     

荧光假单胞菌Tn5诱变菌株防治小麦全蚀病的初步研究

 利用生物技术(转座子Tn5诱变)对荧光假单胞菌进行遗传改良获得对小麦全蚀病有更好防治效果的基因工程菌株。将大肠杆菌S17-1中psup2021值粒上的转座子Tn5转移到荧光假单胞菌CN12菌系的基因组内获得5100个Tn5突变体,转化频率为1.2×10^-7。与自然菌系CN12比较,7个突变体对全蚀病菌的离体拮抗作用提高到160-250%,其中3个突变体对温室苗期全蚀病防治效果也显著提高(p=0.01)。初步研究证明:(1)荧光假单胞菌中可能存在两类功能不同的拮抗作用基因(暂称为抗生基因和调控基因);(2)在目前抗病基因缺乏或难于应用的情况下,利用微生物或其有用基因达到防病增产的目的可能是一条有希望的途径。     

GUS基因插入导致的小麦条锈菌突变体遗传稳定性和毒性变异研究

 对3个通过基因枪转化GUS基因获得的小麦条锈菌毒性突变体,进行GUS基因的表达活性检测、插入片段DNA的PCR电泳检测和Southern杂交验证;同时用17个国内鉴别寄主和37个黄淮麦区小麦主栽品种对这3个突变菌株进行了毒性谱的测定。结果表明突变菌株的外源GUS基因可稳定遗传;插入的外源基因片段引起了菌株毒性谱的改变。外源基因的插入位点与条锈菌的毒性基因相关。研究还表明插入突变体具有相对的遗传稳定性。研究结果可为克隆小麦条锈菌毒性基因和探明毒性基因的作用机理奠定理论基础。     

解淀粉芽胞杆菌XJ5挥发性物质抑菌活性及对苹果褐腐病防效测定

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens XJ5挥发性物质对苹果褐腐病菌Monilinia fructigena等多种病原真菌具有良好的拮抗活性。通过固相微萃取-气相色谱质谱联用仪（Solid-phase microextraction-Gas chromatography mass spectrometry，SPME-GC-MS）对菌株XJ5产生的挥发性物质进行检测，利用平板对扣法测定挥发性化合物的抑菌活性，并离体接种评价菌株XJ5挥发性物质对苹果褐腐病的防效。结果表明，XJ5菌株挥发性物质对9种植物病原真菌的抑菌率在47.9%~84.8%，其中对苹果褐腐病菌的抑菌率最高为84.8%。SPME-GC-MS检测及抑菌活性测定表明，菌株XJ5分泌的主要挥发性物质为十二醛（Dodecanal），具有抑菌活性的挥发性物质主要为2-壬醇（2-Nonanol）、2-乙基己醇（2-Ethyl-1-hexanol）和2-十一醇（2-Undecanol）。其中2-壬醇抑制苹果褐腐病菌的EC₅₀为3.43 μg/mL，且XJ5菌液离体熏蒸与2-壬醇离体熏蒸均可有效抑制苹果褐腐病菌丝生长及病斑扩展，其对苹果褐腐病的离体防效分别在14.4%~71.2%和66.4%~97.6%，与对照差异显著。     

拮抗尖孢镰刀菌的PGPR筛选与抑菌机制的初步研究

自黄瓜根围分离的促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)中筛选获得拮抗尖孢镰刀菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum,Foc)作用的5株PGPR PR2-1、PS1-3、PS1-5、PS2-6和PS3-2。根据16S r DNA基因序列分析和生理生化特性分析,鉴定该5株分别为Burkholderia cepacia、Bacillus subtilis、Ba.velezensis、Pseudomonas fluorescens和Ba.velezensis。该5株PGPR具有很强的解蛋白活性,溶解率分别为45%、51%、50%、83%和77%;PR2-1、PS1-5和PS3-2具有嗜铁素活性,其溶解率分别为56%、63%和73%。对峙培养中5株PGPR对Foc的抑制率分别为48%、49%、51%、66%和56%,其发酵液的抑菌率分别为47%、52%、50%、67%和54%;FOC菌丝生长受到抑制,发生畸形、溶解、色素积累和内含物凝聚等,并观测到色素沉积量大、颜色深的菌丝易断裂,这是国内外新发现的PGPR抑菌现象。PGPR各菌株1×108cfu/m L发酵液对Foc分生孢子萌发抑制率均高于92%,并且其抑菌能力遗传性较为稳定。PS2-6对F.graminearum,PS3-2对F.acuminatum、F.proliferatum和Verticillium dahliae,PS1-5对Alternaria alternata和Botrytis cinerea的抑制作用最大。PR2-1除了具有很强的抑制真菌作用外,对马铃薯和生姜青枯病病原细菌(Ralstonia solanacearum)也具有显著抑制效果,分别为73%和91%,表明该菌株对病原真菌和细菌具有双抗作用,属首次报道。     

吖啶橙诱变提高枯草芽孢杆菌G3抗真菌活性

 枯草芽孢杆菌G3菌株正在登记为防治番茄叶霉病的生物杀菌剂。为改进该菌的抗真菌活性,用诱变剂吖啶橙诱变得到20个突变株,其中5个突变株Ga1、Ga8、Ga12、Ga1和Ga19在肉汤和PDA平板上形成粘液状菌落,完全不同于出发菌株。PDA平板抑菌圈试验,突变株对番茄叶霉菌和黄瓜灰霉菌产生比野生株G3更大的透明抑菌圈。其中Ga1菌株对番茄叶霉菌和黄瓜灰霉菌的抑菌带宽分别是G3的1.71和1.69倍。用番茄叶霉菌为指示菌的生物测定结果表明,突变株固体培养物或摇瓶培养物以最小抑菌浓度(M IC)和有效抑菌中浓度(EC₅₀)表示的抗真菌活性皆高于G3菌株。抗真菌活性以Ga1 > Ga8 > Ga19 > Ga12 > Ga13 > G3为序。参试菌株培养物的抗真菌活性与菌量(CFU)不相关,而与甲醇抽提代谢物的干重,尤其是伊枯草菌素A含量呈一定的正相关。突变株Ga1抗真菌活性最强,固体培养物或摇瓶培养物均是G3的3倍左右。摇瓶培养时,伊枯草菌素A动态分泌曲线表明,Ga1菌株产生比G3更多的伊枯草菌素A。Ga1菌株增强了合成伊枯草菌素A的能力。     

短短芽胞杆菌Bb5911的复合诱变及其对香蕉炭疽病的防治作用

为了提高拮抗菌对香蕉炭疽病的抑菌活性并探讨其与化学药剂混用的可行性,本研究采用紫外线-亚硝酸钠复合诱变的方法对短短芽胞杆菌Bb5911进行诱变,并测试了其与咪鲜胺混配对香蕉炭疽病的防治效果。结果表明,最佳诱变条件为在距离20 W紫外灯50 cm下照射15 s,然后经300 mmol/L NaNO₂诱变处理60 min。经过2次复合诱变后得到突变株5B37-3的抑菌活性最强,比出发菌株提高了112.41%。咪鲜胺对突变株5B37-3的最低抑菌浓度（MIC）为20.83 μg/mL。连续转接7次,突变株5B37-3的抑菌活性无明显降低。抑菌谱测试结果表明,突变株5B37-3对13种植物病原真菌的抑菌活性比出发菌株均有提高,提高率18.20%~239.27%。对香蕉炭疽病防治的试验结果表明,突变株5B37-3的防效明显高于出发菌株,最高为66.55%。突变株5B37-3与10.42 μg/mL咪鲜胺溶液复配后,香蕉贮藏15 d,其防治效果为72.76%,与333.33 μg/mL咪鲜胺溶液防效相当;至香蕉贮藏17 d,其防治效果显著低于333.33 μg/mL咪鲜胺溶液。     

链霉菌ZZSP-7的鉴定及其对草莓炭疽病的防效

为获得草莓炭疽病菌胶孢炭疽菌的优良拮抗菌,以草莓种植基地的土壤为拮抗菌来源,通过室内测定不同分离物对草莓炭疽病菌的抑菌活性,筛选抑菌率最高的菌株,在此基础上对所筛菌株进行分类鉴定,并评价其抑菌谱和防效。结果表明,从土壤中分离获得42株拮抗菌,筛选出5株对胶孢炭疽菌具有明显抑制作用的菌株。其中,菌株ZZSP-7的抑菌作用最强,5 d后的抑菌带宽达17.6 mm。经形态、生理生化及16S rDNA基因系统发育分析,确认菌株ZZSP-7为链霉菌Streptomyces sp.。菌株ZZSP-7抑菌谱广,对多种植物病原菌均具有良好的抑菌效果。盆栽试验结果表明,在盆栽中菌株ZZSP-7对“红颜”和“甜查理”两个品种草莓炭疽病菌的防效分别为78.64%和82.81%,具有进一步开发和利用的前景。     

一株具有防治水稻条斑病潜力的高地芽胞杆菌181-7

 水稻条斑病(Bacterial leaf streak, BLS)由稻黄单胞菌种下的致病变种条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)侵染引起,已成为我国南方水稻种植区的一个重要病害。为了筛选防治BLS的生防细菌,本研究以Xoc的模式菌株RS105为靶标菌,采用平板稀释和抑菌圈法,从辣椒根际土壤中分离筛选到具有拮抗活性的菌株181-7。通过形态学、生理生化特征以及16S rRNA序列分析鉴定该菌株为高地芽胞杆菌,命名为Bacillus altitudinis 181-7。针对14种植物病原细菌和3种病原真菌的拮抗谱试验发现,181-7对Xoc和水稻白叶枯病菌(X. oryzae pv. oryzae, Xoo)表现特异性的拮抗作用,对禾谷镰刀菌也具有较明显的抑制作用。基因组信息显示,181-7携带一个环状的质粒,含有3 826个开放阅读框,含有涉及抗真菌、抗逆、诱导植物抗性和促进植物生长等特性的相关基因。AntiSMASH的分析显示,181-7含有地衣杆菌素(lichenysin)、丰原素(fengycin)、菌溶素(bacilysin)、细菌素(bacteriocin)以及噬铁素等抑菌活性代谢产物。温室的初步试验结果显示,在感病水稻品种‘原丰早'上, 181-7对Xoc在水稻叶片上引起的水渍症状具有明显的抑制作用。这表明, B. altitudinis 181-7具有防治水稻条斑病的潜力。这些研究为水稻条斑病的生物防治提供了新的微生物资源,也为后续生防机理的探究奠定了理论基础。     

直丝紫链霉菌A8发酵条件优化、活性成分初步分析及对水稻纹枯病的防效研究

为了获得直丝紫链霉菌Streptomyces rectiviolaceus A8最佳发酵水平，并初步确定其代谢生物活性物质以及对水稻纹枯病的防控效果。本研究通过碳、氮单因素试验，正交试验和发酵条件的优化，确定其最佳的发酵条件；通过气相色谱-质谱技术（GC-MS）对菌株A8产生的活性物质进行初步检测，将鉴定出的不同组分以立枯丝核菌Rhizoctonia solani和蜡状芽胞杆菌Bacillus cereus作为指示菌进行生物活性测定试验；同时在大田开展菌株A8对水稻纹枯病的生防效果研究。结果显示菌株A8的最佳发酵配方为：可溶性淀粉3%，黄豆粉0.6%，酵母膏0.4%，NaCl 0.05%，K₂HPO₄·3H₂O 0.05%，MgSO₄·7H₂O 0.05%，FeSO₄·7H₂O 0.001%；最佳发酵条件：装液量100～200 mL/500 mL，接种量3%～7%，培养温度28℃～31℃，初始pH 7.0～8.0；通过气相色谱-质谱联用技术对菌株A8发酵液粗提物进行了分离和鉴定，共鉴定出26个化合物，其中3-甲基-1，2-环戊二酮、1，2，4，5-四甲基苯和二氢-3-亚甲基-2，5-呋喃二酮对立枯丝核菌的抑菌率达到70%以上，二氢-3-亚甲基-2，5-呋喃二酮、2-呋喃羧酸，酰肼、邻苯二酚和3-甲基-1，2-环戊二酮对蜡状芽胞杆菌的抑菌作用较强，该放线菌具有潜在的同时抑制真菌和细菌的作用，对开发广谱生防制剂提供很好的材料。田间防效试验结果表明，菌株A8对水稻纹枯病有一定的防效，防治效果与枯草芽胞杆菌BT205相当。     

一株拮抗链霉菌SM3-7的鉴定及其对玉米茎基腐病的防效

为获得对玉米茎基腐病具有良好防效的拮抗菌株,从玉米根际土壤中分离以玉米茎基腐病拟轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides为靶标菌的拮抗放线菌菌株。采用平板对峙法测定不同菌株的抑菌活性,用抑菌圈法筛选效果良好的拮抗菌株并进行种类鉴定、抑菌谱和防效测定。结果表明,从土壤中分离并筛选获得1株对拟轮枝镰孢菌具有明显抑制作用的菌株SM3-7。经形态学、生理生化特征和16S rDNA系统发育分析,将菌株SM3-7鉴定为核粒链霉菌Streptomyces sclerogranulatus。该菌株抑菌谱广,对玉米上的8种植物病原菌有良好的抑制作用,对拟轮枝镰孢菌抑菌圈直径可达（28.03±0.45mm）。盆栽防效结果表明,菌株SM3-7发酵液对抗病品种“良玉99”和感病品种“全玉1233”的玉米茎基腐病14d防效分别达77.28%和76.12%,21d防效达72.20%和71.89%。核粒链霉菌菌株SM3-7发酵液可有效防治玉米茎基腐病,为利用微生物防治玉米茎基腐病拟轮枝镰孢菌提供参考。     

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。