棉花根系分泌物对枯草芽胞杆菌NCD-2生物膜形成和根际定殖的影响

 为明确棉花根系分泌物对生防枯草芽胞杆菌NCD-2生物膜形成的影响,本研究首先比较了菌株NCD-2在不同棉花品种(冀棉11、中棉所41、中植棉2号、鲁棉29和海岛棉Pima90)根际的定殖能力。结果表明,菌株NCD-2在Pima90的根际定殖能力最强,播种35 d后在根际的群体数量达到7.63×10⁵ CFU·g^-1根重;而在中植棉2号的根际定殖能力最弱,播种35 d后根际菌株NCD-2的群体数量为6.51×10⁴ CFU·g^-1根重。通过再循环水培系统收集根系分泌物的方法获得了不同棉花品种的根系分泌物,测定了其对菌株NCD-2生物膜形成的影响。结果表明,海岛棉Pima90的根系分泌物对该菌株生物膜形成的促进作用最强,而中植棉2号的根系分泌物对菌株NCD-2生物膜形成影响最弱。进一步分析了棉花根系分泌物中6种糖分和13种氨基酸对菌株NCD-2生物膜形成的影响,结果发现,葡聚糖和脯氨酸显著促进了该菌株的生物膜形成。     

ywbB基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株生物膜形成和根际定殖能力的影响

为明确枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis NCD-2菌株生物膜形成相关基因及其在生物膜形成、根际定殖中的作用,采用转座子插入技术,从4000余株NCD-2突变子中获得6株生物膜形成能力降低的突变子。在生物膜形成能力丧失的突变子M3中,转座子以单拷贝的形式插入到ywbB基因内部。通过基因同源重组技术对ywbB基因进行缺失突变,获得ywbB基因缺失突变菌株NCD-2(ΔywbB),与野生菌株相比,突变子丧失了生物膜形成能力。进一步比较发现,突变菌株NCD-2(ΔywbB)显著降低了在棉花根际的群体数量,同时也降低了对棉花立枯病的防治效果。研究证明,ywbB是NCD-2菌株生物膜形成途径中的重要基因,且生物膜形成与NCD-2菌株根际定殖和生防效果呈正相关。     

L-脯氨酸对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株生物膜形成的影响

 枯草芽胞杆菌 NCD-2菌株在棉花品种‘冀棉11'根际的定殖能力与其根系分泌物中的L-脯氨酸相关。本研究通过外源添加L-脯氨酸评价其对NCD-2菌株生长量和生物膜形成的影响。结果表明,在MSgg培养基中添加L-脯氨酸培养48 h后对菌株生长不存在显著影响。采用称重法测定生物膜的湿重和干重,结果表明在MSgg培养基添加L-脯氨酸显著增加了生物膜产量,且生物膜的褶皱程度和立体结构变得更为明显。采用结晶紫染色法进行生物膜的定量测定发现,浓度为1.250～10.000 mg·mL^-1的L-脯氨酸可以显著提高菌株生物膜形成能力,而低浓度0.625 mg·mL^-1 的L-脯氨酸对生物膜形成无影响。通过RT-qPCR检测了NCD-2菌株生物膜形成相关基因tasA和epsA表达量的变化,结果表明,添加上述不同浓度L-脯氨酸能够显著提高tasA基因表达量,提高了2.53~9.98倍。除了浓度为0.625 mg·mL^-1 L-脯氨酸可提高epsA基因表达外,其他浓度没有显著改变epsA基因的表达,而且epsA基因表达量低于tasA基因。综合分析表明,L-脯氨酸促进NCD-2菌株生物膜形成不是通过改变菌株生长量,而是诱导tasA基因的表达产生更多的胞外蛋白TasA。     

甲基营养型芽胞杆菌AL7对棉花黄萎病的盆栽防治效果及定殖能力

为了探明甲基营养型芽胞杆菌AL7对棉花黄萎病的防治效果及其定殖能力,本文利用盆栽接种试验研究了菌株AL7对棉花黄萎病的防治效果;将带四环素抗性的pGFP78质粒转入到菌株AL7中,分析了菌株AL7在棉花根围土壤中、根部组织内的定殖情况。结果表明,菌株AL7对棉花黄萎病的盆栽防治效果为77.1%。pGFP78质粒转入后对菌株AL7的生长没有明显影响,仍具有游动性和产生物膜。定殖检测结果表明,菌株AL7能够在棉花根围土壤中及根系组织内长期定殖,接种5 d时定殖数量最高,达6×10~6cfu/g土,接种80 d后根围土壤中的定殖数量仍维持在2×10~6 cfu/g,根系组织内的定殖量为6×10~4 cfu/g。利用激光共聚焦显微镜观察验证,接种7 d后菌株AL7已经进入到棉花根部的中柱鞘细胞,能够在棉花根内大量定殖。     

植物内生细菌在棉花体内的定殖动态及对棉花黄萎病的生物防治效果

为明确植物内生细菌在棉花体内的定殖规律及对棉花黄萎病防治效果的影响,采用对峙培养法筛选对大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.抑菌活性强的植物内生细菌,通过形态及生理生化特征并结合16S r DNA和gyr B基因分析鉴定菌株;利用抗生素标记法及盆栽试验研究其在棉花体内的定殖动态及对棉花黄萎病的防治效果。结果表明:共筛选到3株对大丽轮枝菌具有强抑菌活性的菌株SZ5、DP10和CCM9,其中SZ5为蜡样芽胞杆菌Bacillus cereus,定殖在棉花根部、茎部和叶部,DP10和CCM9为枯草芽胞杆菌B.subtilis,定殖在棉花根部和茎部,3株菌在棉花根部的定殖数量均在10~3CFU/g以上;棉花苗沾根分别接入3株内生细菌10 d后再接种大丽轮枝菌孢子悬浮液,对棉花黄萎病的防治效果达79.52%~89.79%,而3株内生细菌沾根接种后立即移栽到含有大丽轮枝菌的土壤中对棉花黄萎病的防治效果为23.77%~36.03%。表明不同内生细菌菌株在棉花体内的定殖规律不同;且在棉苗中定殖一定数量后,才能对棉花黄萎病产生较高的防治效果。     

绿色木霉LTR-2菌株的紫外线诱变改良

通过紫外线诱变处理 ,获得了可以在低温下 (1 0℃ )生长的绿色木霉LTR 2的快速生长型突变株LR ,以及对多菌灵具有抗性的突变株LRR。突变株对棉枯萎病菌、棉黄萎病菌、棉立枯病菌的平板拮抗能力一般低于野生型菌株。LR比LTR 2更能适合非根际土壤环境 ,而LRR在健康棉花根际的定殖能力上 ,比LTR 2有明显下降。LR对棉花立枯病基本没有防治效果 ,但对棉花黄萎病和枯萎病的防治效果则高于原始菌株 ;LRR对棉花上述 3种病害的防治效果与原始菌株没有明显的差异     

辣椒溶杆菌X2-3 GntR家族中一个HutC基因功能分析

GntR是原核生物中一类重要的转录因子。本研究分析了辣椒溶杆菌Lysobacter capsici X2-3 GntR家族中一个HutC基因的生物学功能,结果显示LC_HutC缺失突变体MT4090的生长速率、运动能力、对小麦根系分泌物的趋向性及对小麦根系的定殖能力较野生型菌株明显减弱,生物膜产量则明显增加,互补菌株MS4090与野生型水平相当。但突变体对病原真菌和卵菌的抑菌活性没有明显变化。上述结果表明,LC_HutC对X2-3生长、运动、趋化性以及根际定殖等有广泛的调控作用,本研究结果对深入了解辣椒溶杆菌的调控机制有重要参考。     

棉花黄萎病菌致病力测定及评价方法研究

 棉花黄萎病菌致病力测定及评价是抗病育种及病害综合防治的基础。本文以我国三大棉区的167个黄萎菌菌株为对象,研究致病力测定及评价中不同批次之间病情指数的校准及致病力类型划分标准等关键技术环节。结果表明,以中等致病力类型菌株Vd076为校正菌株,以感病性稳定的冀棉11为校正鉴别寄主,以校正菌株在校正鉴别寄主上病情指数达到50.0±5.0时的调查结果进行各菌株的致病力评价,可获得较好的校正效果,使不同批次试验数据具有可比性;依据聚类分析结果,制定了致病力类型划分标准,强、中、弱3种致病力类型的平均校正病指分别为﹥40.0、20.1~40.0和20.0;通过对不同鉴别寄主组合的分析,推荐陆地棉中棉所41号、豫棉21、鲁棉研28、中棉所35号、中棉所8号、冀棉11作为鉴别寄主。该研究为棉花黄萎病菌致病力变异等相关研究工作提供了技术支撑。     

根际微生物多样性与棉花品种对黄萎病抗性的关系研究 II.不同抗性品种根际真菌区系分析及其对棉花黄萎病菌的抑制作用

对棉花抗黄萎病品种（春矮早和８６－ ６）和感病品种（中棉１７和豫棉１２）的根际真菌区系进行了分析。结果表明每个品种都有自己独特的根际微生物区系,抗病品种根际微生物种数多于感病品种,区系组成更为复杂。抗病品种根际真菌优势种主要是漆斑菌 （Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ ）、粘帚霉（Ｇｌｉｏｃｌａｄｉｕｍ ）、曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）和青霉（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ）等,感病品种则多为头孢霉（Ｃｅｐ ｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ ）、镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ）、矛束孢（Ｄｏｒａｔｏｍｙｃｅｓ）、粘帚霉（Ｇｌｉｏｃｌａｄｉｕｍ ）和漆斑菌（Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ ）等。采用平板对峙培养法测定了不同抗性棉花品种根际真菌区系各成员对棉花黄萎病菌的抑制作用,发现抗病品种根际真菌区系中对黄萎病菌具有抑制作用的真菌种数和比率都高于感病品种,而且抗病品种根际真菌的优势种对棉花黄萎病菌的抑制作用较强。这种差异在苗期和现蕾期更为明显,花铃期则显著减小。研究结果表明棉花品种对棉花黄萎病的抗性与根际真菌区系组成及其对黄萎病菌的抑制能力有一定关系。     

根际微生物多样性与棉花品种对黄萎病抗性的关系研究Ⅱ.不同抗性品种根际真菌区系分析及其对棉花黄萎病菌的抑制作用

 对棉花抗黄萎病品种(春矮早和86-6)和感病品种(中棉17和豫棉12)的根际真菌区系进行了分析。结果表明每个品种都有自己独特的根际微生物区系,抗病品种根际微生物种数多于感病品种,区系组成更为复杂。抗病品种根际真菌优势种主要是漆斑菌(Myrothecium)、粘帚霉(Gliocladium)、曲霉(Aspergillus)和青霉(Penicillium)等,感病品种则多为头孢霉(Cephalosporium)、镰刀菌(Fusarium)、矛束孢(Doratomyces)、粘帚霉(Gliocladium)和漆斑菌(Myrothecium)等。采用平板对峙培养法测定了不同抗性棉花品种根际真菌区系各成员对棉花黄萎病菌的抑制作用,发现抗病品种根际真菌区系中对黄萎病菌具有抑制作用的真菌种数和比率都高于感病品种,而且抗病品种根际真菌的优势种对棉花黄萎病菌的抑制作用较强。这种差异在苗期和现蕾期更为明显,花铃期则显著减小。研究结果表明棉花品种对棉花黄萎病的抗性与根际真菌区系组成及其对黄萎病菌的抑制能力有一定关系。     

棉花不同抗性品种根系分泌物分析及其对黄萎病菌的影响

 对7个不同抗黄萎病性能的棉花品种根系分泌物进行了收集和测定,结果发现抗病品种根系分泌物对病菌的孢子萌发和菌丝生长有一定的抑制作用,而感病品种根系分泌物则能刺激病菌生长。感病品种分泌物中氨基酸含量和种类较多,而且苯丙氨酸、脯氨酸等仅出现在感病品种的分泌物中;抗病品种根系分泌物中糖类物质含量亦明显低于感病品种。     

Colonization in cotton plants by a green fluorescent protein labelled strain of Verticillium dahliae

Verticillium wilt of cotton (Gossypium hirsutum) is a widespread and destructive disease caused by the soil-borne fungal pathogen Verticillium dahliae. In this study, a green fluorescent protein (GFP) labelled V. dahliae strain (TV7) was obtained by transforming gfp into defoliating strain V991. Strain TV7 was used to study infection and colonization of wilt resistant cotton cultivar Zhongzhimian KV1 and susceptible cultivar 861 with the aid of confocal laser scanning microscopy. The results showed that initial infection and colonization of V. dahliae in Zhongzhimian KV1 and 861 were similar. Conidia and hyphal colonies formed and penetrated in the root meristematic and elongation zones and in the conjunction of the lateral and main roots. The invaded conidia started to germinate by 2 hpi (hours post-inoculation), penetrated into the root cortex and vascular bundles, eventually colonized in the stem xylem vessels and grew restrictedly in the individual tracheae of both resistant and susceptible cultivars. Moreover, pathogen DNA could be detected by qPCR in roots and stems of both cultivars, but its content in the wilt susceptible cultivar 861 was much higher than that in the wilt resistant cultivar Zhongzhimian KV1. The results indicated that the resistant cultivar has ability to suppress V. dahliae reproduction.     

防治棉花黄萎病的生防细菌NCD-2的田间效果评价及其鉴定

 生防细菌NCD-2是自棉花根围土壤分离到的一株细菌菌株,田间小区试验表明:NCD-2菌株对棉花黄萎病的防治效果2年平均为85.4%,3年大区示范防病效果为51.2%~60.6%,并且该生防细菌对棉花产量和产量构成因子(单铃重、衣分、衣指、籽指等)及纤维品质(绒长)有所提高和改善。同时,本文测定了NCD-2对主要大田作物的安全性,证明其对小麦、玉米、棉花、马铃薯、黄瓜、茄子和大豆7种作物没有致病性,并且对这些作物的出苗、生长和发育没有不良影响。应用API50CH和API20 E细菌鉴定试剂盒,将NCD-2鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis Cohn.)。     

生防菌株SC11的鉴定、定殖及对棉花枯萎病防治效果研究

 通过生物学特性观察和16S rDNA基因序列分析鉴定菌株SC11为壮观链霉菌(Streptomyces spectabilis)。该菌可在棉花根际土壤以及棉花根部长期定殖,30 d的定殖密度分别为1.38×10⁵ CFU/g和2.95×10³ CFU/g。2011年和2012年的大田防治试验显示,SC11菌粉对棉花枯萎病防效分别为42.51%和36.70%,与对照50%多菌灵(WP)的防效相比无显著差异,施用90~150 d的防效分别显著高于多菌灵(P<0.05)。与清水对照相比,田间施用SC11菌粉棉花倒三叶面积显著提高52.6%,籽棉和皮棉产量分别增加21.9%和23.0%(P<0.05)。研究结果表明,壮观链霉菌SC11是一株对棉花枯萎病具有应用前景的生防菌株。     

外源水杨酸对盐胁迫下棉花幼苗激素含量及生长特性的影响

以中棉所4l号和中棉所49号为试验材料,通过盆栽试验,研究外源水杨酸(SA)对盐胁迫下棉花幼苗激素水平和生长特性的影响。结果表明:(1)0.6%Na Cl胁迫条件下,棉花幼苗叶片中ABA含量增加,CTK、GA和IAA含量减少,在0.05 mmol·L~(-1)SA浸种+0.2 mmol·L~(-1)叶面喷施复合处理下,中棉所41号和中棉所49号幼苗中ABA含量分别降低了59.14%和76.71%,CTK、GA、IAA含量分别提高了55.39%、21.05%、22.39%和17.08%、12.5%、18.20%,说明SA处理可有效缓解盐胁迫的伤害;(2)ABA/IAA+GA、CTK/IAA和ABA/CTK值在0.6%Na Cl胁迫处理下分别为增高、降低和增高,0.05 mmol·L~(-1)SA浸种+0.2 mmol·L~(-1)叶面喷施复合处理下,中棉所41号和中棉所49号幼苗中ABA/IAA+GA和ABA/CTK值分别降低了63.40%、74.03%和71.66%、79.99%,CTK/IAA值分别增加了28.41%和21.18%,说明SA可使幼苗体内激素恢复动态平衡,促进幼苗的生长发育;(3)0.6%Na Cl胁迫处理下棉花幼苗的株高、根鲜重、茎鲜重和叶鲜重都表现为降低,在不同浓度外源SA浸种和喷施处理下都有所恢复,幼苗根表现最为明显,用0.05 mmol·L~(-1)SA浸种+0.2 mmol·L~(-1)叶面喷施处理0.6%Na Cl胁迫下,两品种棉花幼苗单株鲜重分别增加了24.20%和22.39%。SA能通过调控棉花幼苗激素含量从而提高棉花幼苗的耐盐性,其中以0.05 mmol·L~(-1)SA浸种+0.2 mmol·L~(-1)叶面喷施对缓解棉花幼苗盐胁迫的伤害效果明显。     

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。