水稻条斑病细菌类Harpin蛋白的纯化与特性研究

 用硫酸铵沉淀、制备等电聚焦电泳、阴离子交换层析等方法从水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xooc) RS105菌株突变体M51菌体破碎液中纯化出可激发烟草产生过敏性反应(hypersensitive response,HR)的蛋白类物质,分子量约为25.5 kDa。该物质与梨火疫病菌(Erwinia amylovora))的HarpinEa和水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)的Harpin_Xoo具有相似的生物活性和理化特性:可激发烟草产生典型的HR反应;对热稳定,对蛋白酶K敏感;RNA转录抑制剂放线菌素D、蛋白质合成抑制剂环己酰亚铵和钙离子通道阻断剂氯化镧能够抑制该物质激发烟草产生HR;该物质具有诱导烟草抗TMV的功能。据此,将该物质命名为类Harpin蛋白(Harpin-like protein,HLP_Xooc)。     

核盘菌菌核围微生物群落分析及其对盾壳霉重寄生的影响

 重寄生真菌盾壳霉(Coniothyrium minitans)是核盘菌的一种生防菌,它通过寄生核盘菌菌核,减少初侵染来源,从而达到防病效果。但在田间自然土壤中,核盘菌菌核围微生物对盾壳霉寄生菌核的影响还不清楚。本研究对核盘菌菌核围微生物进行了分离鉴定,并评估了菌核围细菌对盾壳霉重寄生的影响。结果表明,不同取样时间和不同深度的核盘菌菌核围土壤中,均存在可培养微生物富集的“菌核围效应”,即菌核围土壤中可培养细菌数量和真菌数量均高于非菌核围土壤。从菌核围土壤中共分离获得了253株细菌和180株真菌,并对其中的代表菌株进行了分子鉴定,发现假单胞菌属(Pseudomonas)和芽胞杆菌属(Bacillus)是菌核围细菌的优势种群,青霉属(Penicillium)是菌核围真菌的优势种群。通过平板对峙,从菌核围细菌中筛选到25个菌株对核盘菌有拮抗活性,22个菌株对盾壳霉具有拮抗活性。砂皿寄生菌核试验证实,7株菌核围细菌对盾壳霉寄生菌核有显著的抑制作用。核盘菌菌核围细菌对盾壳霉重寄生的抑制作用,可能是导致盾壳霉田间生防效果不稳定的原因之一。     

盾壳霉菌株Chy-1抗真菌物质的基本特性研究

为了明确重寄生真菌盾壳霉Coniothyrium minitans产生的抗真菌物质(antifungal substances,简称AFS)的基本特性,本文从盾壳霉MCD培养物滤液的抑菌谱、热稳定性、酸碱稳定性及紫外线照射稳定性4个方面展开研究。研究结果表明,盾壳霉AFS对核盘菌Sclerotinia sclerotiorum、三叶草核盘菌S.trifoliorum、小核盘菌S.minior等10种真菌菌丝生长具有较强的抑制作用。AFS具有较强的热稳定性,盾壳霉MCD培养物滤液经120℃处理30 min后,对核盘菌仍具有抑菌活性(抑菌率为49.5%)。不同环境pH对AFS的抑菌活性具有不同的影响,pH值为7,AFS对核盘菌菌丝生长抑制活性最强。此外,环境pH也影响AFS的稳定性,在较宽的pH值范围内(1~14),尤其是在酸性条件下(pH 1~6),AFS活性稳定(抑菌率为81.1%~76.4%);AFS对紫外线照射具有一定的稳定性。盾壳霉抗真菌物质对外界环境具有很好的稳定性,这对于应用盾壳霉的抗真菌物质来防治油菜菌核病是非常有利的。     

盾壳霉控制油菜菌核病菌再侵染及其叶面存活动态的研究

 本文评估了施于油菜(Brassica napus)叶片上的盾壳霉(Coniothyrium minitans)控制油菜菌核病菌再侵染能力,探讨了其作用机理,并测定了盾壳霉分生孢子在油菜叶面上的存活动态。结果如下:叶面上的盾壳霉对油菜菌核病菌的初侵染影响较小,但在高剂量(> 10⁶孢子/ml)时可以控制病斑的扩展。所有供试剂量的盾壳霉均可不同程度地控制再侵染。盾壳霉分生孢子可在叶面病部迅速萌发,48 h和72 h时孢子萌发率分别为51%和95%,而在健康叶面上6 d未能检测到萌发的孢子。自携带盾壳霉的叶面病部不能分离到核盘菌,表明叶面上的盾壳霉已寄生并破坏了核盘菌再侵染菌丝。自油菜叶面上分离到的盾壳霉菌落数随时间延长而降低,但其分生孢子至少可以在叶面上存活28 d。这即表明,在叶面上适时适量地添加盾壳霉可以控制油菜菌核病的为害。     

细菌素Echcin防治作物真菌病害、细菌病害的研究

 细菌素Echcin是本研究室从来自水稻的菊欧氏菌(Erwinia chrysanthemi)中分离提取的一种抗菌物质。本试验报道了Echcin防治作物细菌病害、真菌病害的研究。采用纸碟法测定了Echcin对5个属植物病原细菌共14个菌株的抑制作用,琼脂稀释法测定了Echcin对12种植物病原真菌的抑制作用,在此基础上开展了Echcin对番茄早疫病和稻白叶枯病的温室盆栽试验,同时开展了Echcin对小麦纹枯病的田间小区试验。研究结果表明:Echcin对5个属植物病原细菌、辣椒疫霉、苎麻疫霉、番茄早疫等病原真菌具有很强的抑制作用。Echcin喷雾2次,对番茄早疫病的盆栽防病效果为75.8%。Echcin拌种或后期喷雾1次,对小麦纹枯病的田间防效达60%以上,优于井冈霉素。     

细菌素Echcin防治作物真菌病害、细菌病害的研究

 细菌素Echcin是本研究室从来自水稻的菊欧氏菌(Erwinia chrysanthemi)中分离提取的一种抗菌物质。本试验报道了Echcin防治作物细菌病害、真菌病害的研究。采用纸碟法测定了Echcin对5个属植物病原细菌共14个菌株的抑制作用,琼脂稀释法测定了Echcin对12种植物病原真菌的抑制作用,在此基础上开展了Echcin对番茄早疫病和稻白叶枯病的温室盆栽试验,同时开展了Echcin对小麦纹枯病的田间小区试验。研究结果表明:Echcin对5个属植物病原细菌、辣椒疫霉、苎麻疫霉、番茄早疫等病原真菌具有很强的抑制作用。Echcin喷雾2次,对番茄早疫病的盆栽防病效果为75.8%。Echcin拌种或后期喷雾1次,对小麦纹枯病的田间防效达60%以上,优于井冈霉素。     

重寄生真菌盾壳霉胞外蛋白酶产生条件及酶活影响因子

重寄生真菌盾壳霉Coniothyrium minitans是核盘菌Sclerotinia sclerotiorum的重要生防菌。为了探讨盾壳霉胞外蛋白酶在寄生核盘菌过程中的作用,采用明胶平板法对盾壳霉寄生核盘菌菌核产生的蛋白酶活性进行了检测,并进一步采用福林酚法定量测定蛋白酶活性,研究盾壳霉产生胞外蛋白酶的培养条件及影响蛋白酶活性的因子。试验结果表明,在被盾壳霉寄生的核盘菌菌核中检测到蛋白酶活性,表明蛋白酶可能参与盾壳霉重寄生作用。发现核盘菌菌核浸出液培养基适合盾壳霉产生胞外蛋白酶,摇培(20℃、200r/min)5d时蛋白酶活性最高,达到0.22U/mL。盾壳霉胞外蛋白酶酶促反应的最适温度为60℃,最适pH7.0。当温度不高于40℃时,蛋白酶酶活较稳定。5mmol/L的金属离子Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Li⁺和K⁺等对蛋白酶酶活没有显著影响(P>0.05),而Fe²⁺(5mmol/L)显著(P<0.05)提高了蛋白酶活性。盾壳霉蛋白酶对苯甲基磺酰氟(PMSF)敏感,说明盾壳霉产生的胞外蛋白酶可能主要是丝氨酸蛋白酶。这些结果为盾壳霉胞外蛋白酶的分离纯化和功能研究奠定了基础。     

盾壳霉对核盘菌的拮抗作用研究

系统研究了菌核重寄生菌盾壳霉对核盘菌的拮抗作用,结果表明:盾壳霉可在核盘菌菌落上寄生,使核盘菌菌丝消解、原生质泄露,并抑制菌核的形成;而且盾壳霉提前6d接种,其分泌的抗生物质还可抑制核盘菌菌丝生长,并产生明显抑菌带。盾壳霉孢子液喷雾处理也证明:盾壳霉分生孢子即可在核盘菌子囊盘(柄)上萌发、寄生,使子囊盘(柄)萎缩枯死,而且还可以在核盘菌菌落上萌发、寄生,消解破坏菌丝体、抑制的菌核形成。     

影响盾壳霉寄生核盘菌菌核的几个生态因子的分析

 在室内测定了盾壳霉(Coniothyrium minitans)对不同寄主上的核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)菌核的寄生致腐作用,研究了温度、含水量和土壤类型等生态因子对核盘菌菌核的寄生致腐作用的影响,通过检测土壤的呼吸速率探讨了它在土壤中定殖与核盘菌菌核的关系。结果表明:盾壳霉能寄生致腐核盘菌属所有供试菌株的菌核;寄生致腐菌核的最适温度是20℃,最适相对含水量为50%~60%;盾壳霉在供试的8种土壤中均能寄生致腐菌核,对它们的pH值要求不严格,但土壤类型影响其寄生致腐速度;在土壤中添加菌核和菌核提取液都可不同程度地刺激它的生长。     

利用油菜秸秆培养重寄生菌盾壳霉分生孢子

研究了油菜秸秆作为基质培养植物病原菌核盘菌的重寄生菌盾壳霉分生孢子,并从盾壳霉分生孢子萌发及其抑制核盘菌菌核子囊盘萌发等方面评价了所获得的盾壳霉分生孢子的质量。结果表明:盾壳霉野生菌株Chy-1和Zs-1,以及Chy-1的突变菌株SV-5-2(抗杀菌剂vin-clozolin)可以利用油菜秸秆为基质进行培养,有利于3个菌株的菌丝生长、分生孢子器及分生孢子的产生,分生孢子产量可达2·4×109~3·4×109个孢子/g干秸秆。水分含量和发酵时间影响盾壳霉分生孢子产量。在接种量为5×105个孢子/g干秸秆的条件下,以干秸秆中含水量为3~6ml/g,在20℃下发酵12d较为适宜。水琼脂平板试验表明:在20℃下培养48h,盾壳霉分生孢子的萌发率达到90%以上。将油菜秸秆基质培养的盾壳霉分生孢子接种于土壤中,无论是夏季试验,还是秋季试验,对核盘菌菌核萌发及存活具有显著的抑制作用。2003年夏季,4·0×106个孢子/m处理其核盘菌菌核萌发数比对照减少26·3%;秋季该处理比对照减少57·1%~88·0%。     

盾壳霉对油菜长效专用配方肥料的敏感性评价

油菜菌核病是油菜生产中的重要病害，盾壳霉是核盘菌的重寄生真菌，在菌核病防治方面具有重要的生防潜力。为了明确盾壳霉与油菜长效专用配方肥料混合施用的可行性，本文研究了盾壳霉对油菜长效专用配方肥的敏感性。结果发现，低浓度的油菜长效专用配方肥（1.5和7.5 mg/mL）对盾壳霉菌丝生长、菌落及菌丝尖端形态和分生孢子萌发等无明显影响，高浓度的油菜长效专用配方肥对盾壳霉生长和孢子萌发有一定影响，在饱和浓度（560 mg/mL）条件下的油菜长效专用配方肥，24 h盾壳霉孢子的萌发率为0.83%，然而在96 h时萌发率可达到95%；油菜长效专用配方肥对盾壳霉产孢和寄生致腐菌核的能力无明显影响，寄生菌核30 d后，致腐指数均在50以上。研究结果表明，在田间生产中，盾壳霉可以与油菜长效专用配方肥料混合施用，达到轻简化栽培的目的。     

草酸对重寄生真菌盾壳霉分生孢子萌发和菌丝生长的影响

 本文研究了草酸对核盘菌的重寄生真菌盾壳霉(Coniothyrium minitans)分生孢子萌发和菌丝生长的影响。结果表明:草酸对盾壳霉分生孢子萌发没有明显促进作用,在酸碱性非缓冲基质(水琼脂)和酸碱性缓冲基质中,抑制盾壳霉分生孢子萌发的最低浓度分别为150和700μg/mL。在马铃薯葡萄糖琼脂培养基中,当草酸浓度为100~2000μg/mL时,盾壳霉菌丝能够生长,且浓度为300~500μg/mL的草酸对盾壳霉的菌丝生长具有明显的促进作用。在以草酸为唯一碳源的合成培养基中,在酸碱性非缓冲的条件下,当草酸浓度为100~2000μg/mL时,盾壳霉菌丝能够生长,且草酸浓度为500μg/mL时对盾壳霉菌丝生长具有促进作用,而当草酸浓度为2500μg/mL时,盾壳霉菌丝则停止生长。在酸碱性缓冲的合成基质中,草酸浓度为100~4000μg/mL时,盾壳霉菌丝能够生长,且草酸浓度为1500~2500μg/mL时对盾壳霉菌丝生长具有促进作用。在含草酸钙的混浊培养基(以草酸为唯一碳源)上,盾壳霉菌落区域形成了透明圈。上述结果说明盾壳霉能忍耐一定浓度的草酸而进行分生孢子萌发及菌丝生长,且这种真菌可能对草酸分子具有分解作用。     

一些植物提取物的抗菌活性筛选

 Methanol-extracts from nine plant species were screened for their bioactivity against Peronophythora litchii, Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Ralstonia solanacearum. The plant extracts were applied on detached litchi young leaves before inoculation with sporangial suspension of P. litchii. The results showed that methanol extracts (at conc. of 100mg dry methanol extract weight per mL) of Hamamelis mollis and Derris scabricanlis possessed the highest antifungal activity against litchi downy blight with the inhibitory effectiveness of 88.89%, followed by Phryma leptostachya (77.78%), Clematis armcmdii (66.67%), and Daphniphyllum macropodum (61.11%). At the dose of lmg dry methanol extract weight, none of the tested plant methanol extracts showed inhibitory activities against X. oryzae pv. oryzae, whereas, H. mollis had the strongest antibacterial activity against R. solanacearum with the inhibitory zone diameter of 21 mm, followed by Aristolochia mollissima, D. macropodum, Pachyrhizus erosus, Vicia unijuga, and C. armcmdii with the inhibitory zone diameter between 9 to 11 mm.     

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。     

利用PCR技术专化性检测水稻细菌性条斑病菌

 设计水稻细菌性条斑病菌的专化性引物,并建立相应的PCR检测体系,分别对31株水稻细菌性条斑病菌和15株水稻白叶枯病菌及其它相关菌株进行了测试。结果表明,建立的PCR检测体系可专化性检测水稻细菌性条斑病菌,而水稻白叶枯病菌和其它菌株均没有扩增信号。检测灵敏度可以达到20个细菌菌体,从自然发病和人工接种发病的水稻种子成功地检测出条斑病菌。实现了对水稻细菌性条斑病菌的快速和专化性检测。     

水稻白叶枯病菌的血清学研究

 用戊二醛固定的5个水稻白叶枯菌株制备了5个抗血清,利用琼脂双扩散、试管凝集、免疫电泳和酶联免疫吸附试验研究了107个水稻白叶枯菌株血清学反应的差异,将它们分为三个血清型。属于Ⅰ型的菌株(OS-225、F₄等)占供试菌株的95%,分布于全国各稻区;归属于Ⅱ型的菌株(OS 209、OS-109等)占5.6%,主要来自南方边远地区;Ⅱ型仅1个菌株(G₈),占0.9%,来自广西东部;其中还有两个菌株和上述抗血清均不能反应,暂不能归型,来自福建。血清型和致病型之间的相关性不用戊二醛固定、热处理等5种不同方法处理菌体后制备的抗血清之间,表现出一致的反应特异性和相似的"型"专化性。免疫电泳结果表明,不同血清型的免疫源组成是不同的,Ⅰ型仅具中性免疫源,Ⅱ型具中性及偏碱性免疫源,而Ⅱ型则具中性及偏酸性两种免疫源。
比较了反向间接血凝、酶联免疫吸附和免疫荧光反应等方法检测病菌的灵敏度,以免疫荧光试验(IF)为最灵敏,可检测到每毫升10³细胞,ELISA其次(10^4-5cell/ml),反向间接血凝法为10^6-7cells/ml,双扩散法最差,只有在高达10⁸ cells/ml时才有阳性反应。     

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)化学诱变hrp基因突变体及相关性状的研究

 硫酸二乙酯(diethyl sulfate,DES)化学诱变水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)日本系统III号小种(JXOIII),获得16株hrp-突变体,其在感病寄主水稻IR26、汕优63上失去致病性和在非寄主烟草上失去过敏反应。所得的hrp-突变体并无黄色素缺失现象。16株hrp-突变体的淀粉酶、果胶酶、蛋白酶、纤维素酶和脂酶等胞外酶活性基本与野生型一致。JCM2092、JCM2211、JCM2252和JCM2457这4株hrp-突变体为III型泌出通道突变体,JCM0066等另12株hrp-突变体的超声波破碎液、离心上清液中无激发HR的信号物质存在。细胞组分分析表明,激发烟草HR的信号物质不是LPS而是蛋白类物质。来自JXOIII基因文库hrp基因克隆pUHRX245中的1.1kb SacI-KpnI片段,能够互补hrp-突变体JCM0066和JCM2482,使其恢复在烟草上激发HR的能力,但不能恢复其致病性。     

高地芽胞杆菌ST15的筛选、鉴定及生防特性研究

本研究从梨树根际土壤分离筛选到1株生防细菌ST15,其对水稻黄单胞菌Xanthomonas oryzae具有较强拮抗活性,拮抗圈直径1.50～3.97 cm。基于菌落菌体形态、生理生化特征、16S rDNA和gyrB基因序列,该菌株被鉴定为高地芽胞杆菌Bacillus altitudinis。ST15的无菌发酵滤液对水稻黄单胞菌也具有较强拮抗活性,其拮抗活性分别是1 mg/mL噻唑锌溶液的1.54～1.64倍和10 μg/mL噻霉酮溶液的1.32～1.52倍;同时,研究发现ST15产生的次生代谢抗菌物质对高温、蛋白酶、酸碱（pH 3.0～11.0）及紫外光处理均表现较好稳定性。另外,研究发现ST15可显著促进水稻根系生长（P＜0.01）,对3种常用化学杀细菌剂耐受性较强。田间试验表明,每次喷施ST15生防菌剂15 L/hm²,连续施用两次,其对水稻细菌性条斑病的防效为（63.51±3.28）%,与化学药剂3%噻霉酮悬浮剂的防效相近。综上,高地芽胞杆菌ST15是一株新的生防资源,在防治水稻细菌性条斑病和白叶枯病上具有良好的应用开发前景。