烟草疫霉与拮抗菌解淀粉芽胞杆菌的代谢表型差异分析

烟草疫霉是引起烟草黑胫病的植物病原菌。笔者前期获得了一株对其有明显拮抗活性的解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens。为了评价该菌株作为烟草疫霉生防菌剂的应用潜力，本文采用Biolog代谢表型技术测定并比较了其和烟草疫霉近1000种代谢表型。结果表明，2种微生物的代谢指纹图谱差异较大。烟草疫霉和解淀粉芽胞杆菌分别能代谢74%、41%的供试碳源，96%、77%的供试氮源，98%、86%的供试磷源，100%、69%的供试硫源，分别具有94、91种生物合成途径，72、95种渗透压表型，及95、94种pH代谢表型。烟草疫霉代谢的碳源、氮源、磷源及硫源种类较解淀粉芽胞杆菌多，适应的渗透压环境数量较解淀粉芽胞杆菌少。解淀粉芽胞杆菌能高效代谢，同时烟草疫霉不能或较弱代谢的特征性碳源为D-葡萄糖胺。2种微生物在生物合成途径和pH环境适应力方面的代谢活力相当，均具有脱羧酶和脱氨酶活性。研究结果为解淀粉芽胞杆菌生防菌剂的开发和其防治烟草黑胫病的应用具有一定的参考意义。     

烟草青枯病拮抗菌株X-60的分离鉴定及其表型组学分析

 为了探寻烟草青枯病的生防菌剂,本研究以烟草青枯病菌为指示菌,从烟草根围土壤中分离获得拮抗细菌X-60,其抑菌圈大小约为37 mm。经形态观察、Biolog鉴定及16S rDNA序列分析,该细菌为解淀粉芽孢杆菌。抗菌谱测定表明,它对烟草灰霉病菌、烟草炭疽病菌、烟草黑胫病菌和烟草赤星病菌均具有较强的拮抗作用,菌丝生长抑制率分别为51.28%、58.97%、60.53%和72.78%。温室盆栽试验表明,X-60菌液灌根对烟草青枯病发生具有良好的预防作用。表型芯片研究结果表明,解淀粉芽孢杆菌能代谢41%的碳源、77%的氮源、86%的磷源、69%的硫源,具有91种生物合成途径;72种碳源、45种氨基酸类氮源和190余种肽类氮源均能显著促进该菌的生长;其高效代谢的磷源有二硫代磷酸盐和半胱胺S-磷酸盐,高效代谢的硫源有硫代硫酸盐、S-甲基-L-半胱氨酸和硫辛酰胺。研究结果为解淀粉芽孢杆菌X-60生防菌剂的开发及将其应用于烟草青枯病的生物防治提供了理论基础。     

利用表型芯片技术筛选利于枯草芽胞杆菌Bacillussubtilis BAB-1生长与芽胞形成的营养物质

为获得枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis BAB-1菌株的芽胞高效率生产技术,采用Biolog微生物细胞表型芯片(phenotype microarray,PM)技术分析了适合该菌株细胞生长的营养物质、渗透压和pH等生长环境条件;通过单因素试验分析了5种碳源及5种氮源对该菌株生长及芽胞形成的影响。结果表明,BAB-1菌株能够利用114种碳源、228种氮源、29种磷源及29种硫源作为其营养物质,其中52种碳源、66种氮源、3种硫源及1种磷源能够明显促进该菌株的细胞生长;BAB-1菌株对渗透压的忍受能力较强,在1%～10%氯化钠、3%～6%氯化钾、2%～5%硫酸钠、5%～20%乙二醇、1%～6%甲酸钠、2%～7%尿素、1%～12%乳酸钠、20～200 mmol/L磷酸钠、10～100 mmol/L硝酸钠、10～100 mmol/L硫酸铵中均能较好的生长;BAB-1菌株对pH的耐受范围较广,在4.5≤pH≤10.0条件下均能够生长。葡萄糖与氯化铵分别是最适宜BAB-1菌株生长的碳源与氮源,在不同培养时间其菌体总量均最高,48 h时该菌株的菌体总量分别达到6.90×10~8CFU/mL与6.87×10~8CFU/mL;培养12 h时,D-木糖、D-核糖、L-阿拉伯糖及熊果苷能够显著提高BAB-1菌株的芽胞形成率,其中L-阿拉伯糖与熊果苷的芽胞形成率较高,分别为61.94%与66.92%;培养12～36 h,L-脯氨酸、L-谷氨酰胺及L-天冬酰胺能够显著提高BAB-1菌株的芽胞形成率,芽胞形成率介于27.88%～82.37%之间。表明表型芯片技术可以应用于枯草芽胞杆菌生长及芽胞形成营养物质的高通量分析及培养工艺的优化中。     

烟草赤星病菌嘧菌酯敏感与抗性菌株的代谢表型差异分析

 为了解烟草赤星病菌(Alternaria alternata)嘧菌酯抗性菌株与敏感菌株在代谢表型上的差异,采用Biolog代谢表型技术比较了抗性菌株(6-5和6-11)和敏感菌株(J6)的950种代谢表型。结果表明,抗性菌株和敏感菌株在代谢表型上基本一致,2个抗性菌株均不能代谢糖酵解中的氮源D-甘露糖胺,抗性菌株6-11还不能代谢尿素循环中的氮源L-鸟氨酸。烟草赤星病菌能代谢24.74%、85.26%、97.14%、89.83%的供试碳、氮、硫、磷源;具有广泛渗透压和pH适应能力;具有脱羧酶活性而无脱氨酶活性;能在高达10%氯化钠、6%氯化钾、5%硫酸钠、20%乙二醇、6%甲酸钠、6%尿素、12%乳酸钠、200 mmol·L^-1 磷酸钠、100 mmol·L^-1硫酸铵、100 mmol·L^-1硝酸钠和20 mmol·L^-1亚硝酸钠的渗透液中正常代谢,不能在20~200 mmol·L^-1的苯甲酸钠渗透液中代谢;其pH适应范围为3.5~10.0,最适约为6.0。研究结果有助于了解烟草赤星病菌的营养需求特性、渗透压和pH环境适应力,同时从代谢表型上揭示了赤星病菌对嘧菌酯抗性的潜在机理。     

不同渗透压及pH环境对烟草青枯病菌致病力的影响

为探究不同渗透压和pH环境对烟草青枯病菌Ralstonia solanacearum致病力的影响,用Biolog PM 9～10代谢板中96种渗透压和96种pH环境培养烟草青枯病菌,并采用穿刺法接种于烟草离体叶片,测定不同环境下烟草青枯病菌对烟草的致病情况。结果表明,烟草青枯病菌可致病的渗透压范围包括1%～2%氯化钠、2%～3%硫酸钠、5%～20%乙二醇、1%甲酸钠、2%尿素、1%乳酸钠、20～100 mmol/L磷酸钠、10～100 mmol/L硫酸铵、10～100 mmol/L硝酸钠及10～20 mmol/L亚硝酸钠。可致病pH范围为5.0～8.0;当pH 4.5时,烟草青枯病菌在分别与L-正缬氨酸和5-羟色氨酸共培养时均可致病,与其余33种氨基酸共培养时则均不能致病;当pH 9.5时,烟草青枯病菌在与所有35种供试氨基酸共培养时均不能致病;烟草青枯病菌在葡萄糖苷、辛酸盐、半乳糖苷等10种化合物培养下均可致病。表明渗透压和pH环境会严重影响烟草青枯病菌的生长和致病力。     

温度对烟草赤星病菌生物学特性及代谢表型的影响

为了解温度对烟草赤星病菌致病力及代谢表型的影响, 本研究采用菌丝生长速率法和离体叶片法, 分别测定不同温度下烟草赤星病菌的生长速率和致病力, 同时采用Biolog代谢表型技术测定了其在22?25?30℃和35℃下不同碳源?渗透压和pH下的代谢表型?结果表明, 烟草赤星病菌在15~35℃下均可生长, 30℃时菌丝生长最快?致病力和产孢能力最强, 35℃时孢子萌发率最高?在22?25?30℃和35℃时, 赤星病菌均可代谢Biolog FF代谢板上的95种碳源, 且随着温度升高对碳源的代谢能力逐渐增强?22℃和25℃时烟草赤星病菌对渗透压的适应范围最广, 其次为30℃, 35℃时适应范围最窄?在22?25?30℃和35℃时, 赤星病菌在pH 3.5~10范围内均可正常代谢, 在22?25℃和30℃下, 赤星病菌表现出强脱羧酶活性和弱脱氨酶活性, 在35℃下, 其脱羧酶和脱氨酶活性均相对较弱?研究结果揭示了烟草赤星病菌在不同温度下的适应能力, 为赤星病菌与环境互作研究提供了参考?     

烟草青枯病菌拮抗细菌的筛选、鉴定和抑菌机制研究

青枯雷尔氏菌Ralstonia solanacearum造成的烟草青枯病是烟草主要毁灭性病害之一。本研究采用牛津杯法从运城盐湖湖岸土壤中筛选获得一株对烟草青枯病菌具有较好拮抗效果的菌株FY-C;并进一步分析了菌株FY-C的抑菌谱、对青枯病菌的潜在生防效果。结果显示,经菌株FY-C无菌滤液处理24 h后的青枯病菌细胞壁降解,内容物外渗;且对青枯病菌产生的抑菌活性表现出较强的热稳定性、酸碱稳定性。通过形态、生理和系统发育分析将菌株FY-C鉴定为贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis,且菌株FY-C对多种病原真菌都有抑制作用。促生试验显示,菌株FY-C发酵液灌根处理烟草45 d后,株高和鲜重分别比对照提高28.54%和24.90%;防治试验显示,菌株FY-C发酵液灌根预处理5 d后接种青枯病菌较对照处理（LB处理）防效增长了59.74%。此外,发现菌株FY-C具有分泌纤维素酶、蛋白酶及生成生物膜的能力。综上,贝莱斯芽胞杆菌FY-C具有较大的生防潜力,能够为植物病害的绿色防控提供研究思路。     

温度对烟草黑胫病菌致病力及代谢表型的影响

为揭示温度对烟草黑胫病菌Phytophthora nicotianae致病力及代谢表型的影响,采用菌丝生长速率法和离体叶片法分别测定不同温度下烟草黑胫病菌的生长速率和致病力,同时采用Biolog代谢表型技术测定其在20、27、30和35℃下的渗透压和pH代谢表型。结果表明,烟草黑胫病菌在21~35℃范围内生长良好且具致病力,30℃时生长速率最快,为17.72 mm/d,30℃和35℃时致病力较强,叶片接种烟草黑胫病菌后24 h内便出现病斑,随温度升高病害的潜伏期缩短。温度影响烟草黑胫病菌的渗透压和pH适应性;27℃和30℃时烟草黑胫病菌的渗透压适应范围最广,其次为21℃,35℃时烟草黑胫病菌渗透压适应范围最窄;在20、27和30℃时,烟草黑胫病菌在pH 5.0~10.0范围内可正常代谢,在35℃时pH代谢范围为5.5~10.0。     

解淀粉芽胞杆菌Lx-11生物学特性研究

本文从分泌代谢物种类、最佳碳源、氮源、无机盐、微量元素、pH和温度方面研究了前期筛选获得的对水稻细菌性条斑病有良好防效的解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens Lx-11的生物学特性。试验结果表明,解淀粉芽胞杆菌Lx-11可产生蛋白酶、纤维素酶和嗜铁素;最适生长温度为28℃、最适pH为7.0、最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为胰蛋白胨,微量元素甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu)、VB2、VB6和肌醇均能促进Lx-11的生长,其中Gly促进作用明显;无机盐KH2PO3和NaCl能促进Lx-11的生长;生防菌Lx-11在32 h前处于对数生长期,32 h之后,菌体生长基本达到稳定。正交试验所得最优培养基组合为酵母膏1 g/L、蔗糖5 g/L、胰蛋白胨6 g/L、甘氨酸0.01 g/L和氯化钠0.15 g/L。     

解淀粉芽胞杆菌TS-1203对苹果炭疽叶枯病菌的抗生作用

为明确解淀粉芽胞杆菌TS-1203对苹果炭疽叶枯病菌的抗生作用, 采用平板对峙法和菌丝生长速率法以及孢子萌发法测定了解淀粉芽胞杆菌TS-1203对苹果炭疽叶枯病菌菌落生长和孢子萌发的抑制作用?结果表明:菌株TS-1203对苹果炭疽叶枯病菌具有显著的抑制作用, 其菌液对病菌的抑制率高达70.4%; 其发酵液对苹果炭疽叶枯病菌的抑制率随着发酵液浓度的增加而升高, 尤其当发酵液浓度为15%时, 其抑菌率为 59.0%; 发酵液处理苹果炭疽叶枯病菌孢子24 h后, 其萌发抑制率与芽管生长抑制率分别为78.2%与64.3%, 且芽管出现畸形; 利用TS-1203发酵液处理苹果离体叶片后接种炭疽叶枯病菌, 其防效为70.1%?综合分析表明, 解淀粉芽胞杆菌TS-1203对苹果炭疽叶枯病菌具有良好的抑制作用?     

番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价

为筛选出对番茄枯萎病和青枯病有较好防效的生防菌,采用平板对峙法,以番茄枯萎病菌Fusarium oxysporum和番茄青枯病菌Ralstonia solanacearum为靶标菌,从江苏沭阳、宿迁、溧水及内蒙古海拉尔分离到的2 062株细菌菌株中筛选拮抗菌株,并采用平板对峙法、拮抗菌液灌根法、分子生物学方法进行拮抗物质检测、盆栽试验及种属鉴定。结果表明:从2 062株细菌中共筛选到21株对番茄枯萎病和青枯病具有很强拮抗作用的菌株,均能分泌蛋白酶,具有解磷作用;不能分泌几丁质酶和纤维素酶,仅4株细菌能分泌嗜铁素。拮抗细菌SY290对番茄枯萎病和番茄青枯病防效最高,分别达到74.2%和75.0%,SQ728和LS536次之,但防效均大于60%。结合各菌株形态特征、16S r DNA与gyr-B序列分析结果,菌株SY177、SY290和SQ728鉴定为解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens,菌株LS536为枯草芽胞杆菌B.subtilis。     

解淀粉芽胞杆菌对小麦黄花叶病的生物防治

为探索新型生防菌剂解淀粉芽胞杆菌对小麦黄花叶病的防治作用,通过盆栽和田间药效试验研究了解淀粉芽胞杆菌对小麦黄花叶病的防治效果和对小麦幼苗的促生长作用。结果表明,解淀粉芽胞杆菌对小麦黄花叶病有较好的预防效果和一定的治疗效果,浓度为500~2 000 mg/L时,预防效果为24.86%~84.55%,治疗效果为13.61%~62.58%,预防效果明显优于治疗效果。其中灌根处理的防治效果显著高于喷雾、拌种处理,且随着施用浓度的增大,防治效果提高;当灌根处理浓度为2 000 mg/L时效果最好,预防和治疗效果分别达到84.55%和62.58%。另外解淀粉芽胞杆菌对小麦有一定的促生作用,并可提高麦苗的地上部鲜重,浓度为1 200 mg/L时,地上部鲜重增重最大,较对照提高52.76%。表明解淀粉芽胞杆菌可作为生防菌剂防治小麦黄花叶病。     

解淀粉芽胞杆菌菌株HRH317对感染串珠镰孢菌玉米幼苗伏马毒素B_1含量及相关防御酶活性的影响

为探讨解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens菌株HRH317对感染串珠镰孢菌Fusarium moniliforme玉米幼苗产生伏马毒素B_1(FB_1)的影响,采用牛津杯法测定菌株HRH317对串珠镰孢菌的抑制活性,并通过浸种处理进行盆栽试验,应用高效液相色谱技术对生长至3叶期后不同时间玉米幼苗叶片中FB_1含量进行测定,同时于室内测定玉米幼苗叶片防御酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)的活性。结果表明:解淀粉芽胞杆菌菌株HRH317能明显抑制串珠镰孢菌生长,抑菌圈直径平均可达33.31 mm;玉米幼苗生长至3叶期后1～6 d,菌株HRH317能有效抑制玉米植株体内FB_1含量,经串珠镰孢菌分生孢子悬浮液与菌株HRH317菌悬液1∶1混合液处理玉米种子后,对幼苗中FB_1的抑制率为59.20%～75.70%;而玉米种子先接种菌株HRH317菌悬液后接种串珠镰孢菌分生孢子悬浮液处理对幼苗中FB_1的抑制率为76.77%～88.10%。且这2种处理中幼苗叶片的SOD、CAT、PAL和POD活性均较对照有不同程度提高,其峰值是对照的1.24～5.45倍。表明解淀粉芽胞杆菌菌株HRH317可通过抑制FB_1产生来降低串珠镰孢菌对玉米幼苗的侵害,同时能诱导玉米植株体内防御酶活性的表达而增强其系统抗性,在防治玉米穗腐病方面具有潜在的应用价值。     

拮抗马铃薯晚疫病菌的高寒草地牧草内生细菌的鉴定及其生物功能测定

为获得对马铃薯晚疫病菌Phytophthora infestans具有拮抗效果的内生细菌,采用平板对峙法对21株分离自东祁连山高寒草地牧草的内生细菌进行抑菌能力测定,并结合形态学特征和16S r DNA基因序列同源性分析对拮抗菌株进行鉴定。结果表明,分离的21株内生细菌对马铃薯晚疫菌均有一定的抑制作用,其中262AY11、262AY6和264AY2抑菌效果最好,抑菌率分别为78.41%、78.03%和75.38%,根据16S r DNA基因序列分析将其分别鉴定为韦氏芽胞杆菌Bacillus weihenstephanensis、解淀粉芽胞杆菌B.amyloliquefaciens和枯草芽胞杆菌B.subtilis,在Gen Bank中的登陆号分别为KC414703、KC441759和HQ202817。262AY11和262AY6具有固氮能力;262AY6具有分泌IAA能力,在不含和含色氨酸的金氏培养基中产IAA的量分别为9.94 mg/L和14.79mg/L,且对马铃薯坏疽病菌Phoma foveata、马铃薯枯萎病菌Fusarium avenaceum和马铃薯炭疽病菌Colletotrichum coccodes的抑菌率分别为70.25%、62.38%和81.75%;264AY2对3种病原菌的抑菌率分别为67.09%、50.75%和75.99%。表明芽胞杆菌262AY11、262AY6和264AY2能有效抑制马铃薯晚疫病菌的生长,具有固氮和产IAA的生物学功能,且对另外3种马铃薯病原真菌也具有一定的生防潜力,可作为生防菌进行开发和利用。     

我国长江流域和南方地区花生青枯菌遗传多样性分析

为明确不同青枯菌的遗传多样性和其在花生植株上的致病力差异,采用国际上新的青枯菌演化型分类模式,对从我国长江流域和南方地区9个花生种植区分离的95株花生青枯菌Ralstonia solanacearum菌株进行遗传多样性分析,基于内源葡聚糖酶基因egl对青枯菌进行系统发育研究,并对供试青枯菌的致病力进行测定。结果表明,所有95株菌株均属于青枯菌演化型I型,即亚洲分支类型。在序列变种分类上,所检测的9个花生种植区中有8个种植区的花生青枯菌菌株属于序列变种14,仅有1个种植区(广西壮族自治区贺州市)的花生青枯菌菌株属于序列变种48,表明我国长江流域和南方地区花生青枯菌群体遗传多样性水平较低。青枯菌致病力测定结果表明,来自赣州市的菌株GZ-1、贺州市的菌株HZ-2和宜昌市的菌株YC接种到花生植株14 d后,花生的病情指数分别为43.8、75.0和87.5,而来自其它6个花生种植区的菌株接种花生后,其病情指数均为100.0,表明菌株GZ-1和HZ-2的致病力较弱,而其它7个花生种植区代表性菌株的致病力均较强。     

解淀粉芽胞杆菌HRH317对串珠镰孢菌菌丝形态和超微结构的影响

为明确新型生防菌解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens HRH317菌株对病原菌串珠镰孢菌Fusarium moniliforme的抑制作用,采用牛津杯法对HRH317菌株抑菌活性进行测定,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和荧光显微镜对经HRH317菌株发酵上清液处理后的串珠镰孢菌菌丝形态及超微结构进行观察。结果显示,HRH317菌株发酵上清液对串珠镰孢菌有很好的抑菌活性,抑菌圈平均直径可达33.31 mm。扫描电镜结果显示,HRH317菌株发酵上清液处理24 h时,串珠镰孢菌菌丝体出现断裂现象;处理72 h时,串珠镰孢菌菌丝体断裂较严重,多处裂解;处理96 h时,串珠镰孢菌菌丝体彻底瓦解,且无完整菌丝体。透射电镜结果显示,HRH317菌株发酵上清液处理72 h时,串珠镰孢菌菌丝体细胞形态扭曲变形,细胞内结构紊乱,遭破坏。荧光显微镜结果显示,经PI染料染色处理12 h时,串珠镰孢菌细胞有少数细胞被染成红色,细胞膜通透性受一定程度破坏;处理16 h时,串珠镰孢菌细胞大面积被染红;处理20 h时,串珠镰孢菌细胞被染色面积增大;处理24 h时,串珠镰孢菌细胞膜受破坏程度增加,细胞内大面积被染色。表明解淀粉芽胞杆菌HRH317菌株对串珠镰孢菌菌丝形态和超微结构有破坏作用,能抑制病原菌串珠镰孢菌菌丝体生长。     

解淀粉芽胞杆菌HRH317抗菌蛋白的分离纯化及其抗菌作用

为探究解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens HRH317菌株所产抗菌蛋白物质对禾谷镰孢菌Fusarium graminearum的抑制机理,采用硫酸铵分级沉淀菌株发酵液,DEAE Sepharose Fast Flow柱和Sephadex G-200柱层析分离纯化抗菌蛋白,聚丙烯酰胺凝胶电泳检测抗菌蛋白分子量;并采用平板计数法和扫描电子显微镜观察病原菌孢子萌发和菌丝生长情况。结果表明,硫酸铵饱和度为50%时HRH317菌株发酵液的抑菌活性最大,抑菌圈直径可达2.02 cm,显著大于其它饱和度处理;2次柱层析可纯化出抗菌蛋白,分子量约为36.0 k D。禾谷镰孢菌经该抗菌蛋白处理后12h,病原菌孢子萌发率为55.8%,显著低于对照,且2~12 h间其孢子萌发率平均下降了57.3%;该抗菌蛋白还可造成病原菌菌丝变细、畸形与扭曲,且末端膨大等现象。表明解淀粉芽胞杆菌HRH317菌株产生的抗菌蛋白对禾谷镰孢菌孢子萌发和菌丝发育具有较强的抑制作用。     

解淀粉芽孢杆菌X-278片剂的研制、定殖及田间防效

通过对不同载体、营养成分(碳源和氮源)及粘合剂的筛选,研制出了一种便于储存和运输、并可在棉花根部施用的解淀粉芽孢杆菌X-278(以下简称X-278)片剂,并测定了片剂的贮存稳定性;采用利福平标记法,测定了X-278片剂在棉花根、茎及根际土壤中的定殖能力;采用随机区组设计法研究了X-278片剂、X-278发酵液及枯草芽孢杆菌可湿性粉剂对棉花黄萎病的田间防治效果。结果表明:以硅藻土为载体,以质量分数为15%的葡萄糖为碳源,以质量分数为30%的花生饼为氮源,质量分数为20%的淀粉浆为粘合剂,通过干法压片得到了外观完整、光洁,色泽均匀且具有一定稳定性的X-278片剂,其含水量(质量分数)为0.5%,活菌含量为7.4×107cfu/g,未检测到有其他杂菌存在,各指标均符合标准;在棉花根部施用X-278片剂40 d后,X-278的最高定殖量在棉花根内为1.56×103cfu/g,在茎中为3.6×103cfu/g,在根际土壤中达3.8×106cfu/g,持效期达60 d;田间试验结果表明,X-278片剂对棉花黄萎病的防治效果均优于其发酵液及枯草芽孢杆菌可湿性粉剂,当X-278片剂施用量为0.6 g/株时,对棉花黄萎病的防效达到86.34%。