基质中添加西兰花残体对大丽轮枝菌GFP标记菌株在棉花体内扩展的影响

 由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病是一种难以防治的土传病害,西兰花残体还对其有一定的防治作用,防效为62.82%。为解析西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,本研究通过土壤杆菌转化的方法构建了大丽轮枝菌的绿色荧光标记菌株,采用共聚焦显微镜观察标记菌株在添加西兰花残体营养基质中和空白对照营养基质种植的棉花体内的侵染和扩展情况。结果表明构建的标记菌株gfp-wx-1与野生菌株wx-1的生物学特性无显著性差异。同时发现大丽轮枝菌在添加西兰花残体营养基质中棉花体内扩展较慢,具体表现为:在空白营养基质种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层及根内部,第3 d到达茎部维管束,第5 d叶片可观察到少量病原菌,第7 d第一片子叶呈现大量病原菌,后期迅速扩展,叶片出现黄萎病斑;而在营养基质中添加西兰花残体种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层,第3 d侵染根尖内部,第5 d侵染茎部维管束,直到第7 d第一片子叶才出现少量病原菌,后期扩展慢,叶片病斑较少。本研究通过荧光定量PCR方法检测了大丽轮枝菌在两个处理棉花根部定殖情况,结果表明西兰花残体能够显著降低大丽轮枝菌在棉花根部定殖的量。该研究初步明确了西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,为棉花黄萎病的绿色防治提供了一条新的途径。     

西兰花植株残体还田对棉花黄萎病的防治效果及其安全性评价

本研究探讨了温室和田间试验条件下西兰花植株残体还田对棉花黄萎病的防治效果以及西兰花残体对棉花生长的安全性，以期为深入研究西兰花植株残体对棉花黄萎病的生态防治机制提供依据。将粉碎的西兰花植株残体与培养基质分别按1%、3%、5%、7%和14%处理混匀，在（28±2）℃条件下分别腐解7和30 d后种植棉花，测定其对棉花出苗率、株高的影响以及对黄萎病的防治效果。研究结果表明，当腐解时间为7 d，西兰花残体处理比例为1%和3%时，棉花出苗率与不添加西兰花残体的空白对照处理不存在显著差异，但对株高具有显著促生长作用，增幅分别为19.46%、42.41%和36.96%；西兰花残体添加比例为5%、7%和14%时，对出苗具有不同程度的抑制作用。当腐解时间为30 d时，上述各比例西兰花残体处理后的棉花出苗率和株高与空白对照之间差异不显著。西兰花残体处理显著降低了棉花黄萎病的发病率和病情指数，其21 d后的防治效果达到72.55%。田间试验表明，西兰花残体在棉花全生育期内对黄萎病的防治效果为43.06%。综合分析表明，西兰花残体的施入，促进了棉花生长，降低了黄萎病的发病率和病情指数，且在发病初期的防治效果优于后期。研究结果为深入研究西兰花残体防治棉花黄萎病的生态机制提供理论依据和技术指导，最终为棉花黄萎病的绿色防控和化学农药的减量提供了新途径和思路。     

中国七省(自治区)马铃薯黄萎病病情及优势病原菌致病力分析

 2013-2016年,对我国内蒙古、河北、甘肃、黑龙江、山西、宁夏和云南7省(自治区)53县市245块马铃薯种植田黄萎病的发生、病样采集和病原分离开展了研究工作,通过分子生物学方法鉴定了病原菌分类地位,并通过温室试验研究了主要病原菌大丽轮枝菌的致病力分化情况。结果表明:(1)我国北方6省(自治区)内蒙古、河北、甘肃、黑龙江、山西和宁夏属于马铃薯黄萎病病区,云南省属于无病区;(2)引起我国马铃薯黄萎病的病原菌为大丽轮枝菌和黑白轮枝菌两种,占比分别为75.5%和24.5%,大丽轮枝菌为相对优势病原菌种类;(3)根据病原菌种类可将我国北方6省(自治区)病田划分为大丽轮枝菌病田、黑白轮枝菌病田及两菌混生病田。其中甘肃为大丽轮枝菌病田,宁夏为混生病田,山西为大丽轮枝菌病田和混生病田,内蒙古、河北和黑龙江3种病田均存在。两菌混生病田中各类病原菌属于单独侵染致病。(4)聚类分析表明来自甘肃、河北和内蒙古3省(自治区)马铃薯的82个大丽轮枝菌菌株在马铃薯上的致病力至少可以分为3个聚类组,相应菌株的病害发展曲线下面积(AUDPC)均值聚类组间存在显著差异,相应可分为强、中、弱3个致病力类型,并确定了相应95%置信区间,其中强致病力菌株在3省(自治区)供试病原菌中所占比例分别为3.33%、21.74%和10.34%。     

一种丹参新病害的病原菌鉴定及致病力测定

 调查发现河北省安国市丹参生产区发生一种丹参新病害。为有效防治该病害,开展了丹参新病害病原菌分离鉴定及致病力测定。采用常规组织分离法,从丹参病株中分离并单孢纯化获得15个真菌分离物。柯赫氏法则证明这15个真菌分离物可造成丹参组培苗表现与田间病株相似症状,并分离获得了与丹参病株初分离物菌落形态相同的真菌菌株。显微观察发现15个病株初分离物的分生孢子梗具有明显的轮状分枝,在培养基中能够产生黑色放射状微菌核,据此将罹病丹参分离物确定为轮枝菌属真菌(Verticillium)。rDNA-ITS序列比对发现分离物与大丽轮枝菌(V. dahliae)亲缘关系最近,进一步通过特异性引物扩增证明该分离物为大丽轮枝菌。利用大丽轮枝菌落叶型和非落叶型引物扩增发现,13株分离物为落叶型菌株,2株为非落叶型菌株。人工切根接种鉴定结果表明从丹参分离的轮枝菌菌株间存在致病力差异,不同丹参品种对黄萎病存在抗病性差异。本研究首次报道了由大丽轮枝菌引起的丹参黄萎病,研究结果将为防治丹参新病害提供重要依据。     

萎缩芽胞杆菌HMB22922发酵工艺及其制剂研制

萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus HMB22922是一株有效防治棉铃疫病的生防细菌。为降低该菌株的生产成本和提高其制剂的适用性，本研究完善了该菌株的发酵工艺并筛选出用于可湿性粉剂加工的适宜助剂。通过对11种规模化生产所用培养基进行筛选，确定2号培养基作为初始培养基；采用正交试验设计对其进行优化，结果表明，黄豆粉、酵母粉、玉米粉及碳酸钙是影响该菌株发酵活菌数的主效因素，最佳用量分别为13、3、30和3 g/L。进一步确定发酵液初始pH值为7.0、培养温度30℃为该菌株的适宜培养条件，发酵活菌数达到2.81×10⁹ cfu/mL。分别以润湿时间和悬浮率为指标，筛选该菌株可湿性粉剂所需助剂，结果表明，采用粉状885增效助剂B型和SP-2836作为润湿剂和分散剂，其可湿性粉剂润湿分散性能最优，并确定2.00×10⁹ cfu/g萎缩芽胞杆菌HMB22922可湿性粉剂配方。该制剂防治棉铃疫病的室内评价结果表明，人工接种棉铃疫病病原菌7 d后，该制剂能显著降低棉铃疫病的病情指数，防效达52.16%。     

马铃薯健株与黄萎病株根际土壤真菌群落结构及其对碳源利用特征

【目的】通过研究马铃薯健康植株与黄萎病株的根际土壤真菌群落结构与功能多样性的差异,明确土壤真菌群落结构与黄萎病发生之间的关系,为最终从微生物生态学的角度解释马铃薯黄萎病的发生原因及其生态防控提供理论依据。【方法】以河北省坝上地区马铃薯健株与黄萎病株的根际土壤为研究对象,分别利用实时荧光定量PCR（real-time PCR）和高通量测序（Illumina MiSeq）技术检测根际土壤中大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）ITS基因拷贝数量并分析真菌群落结构变化,结合冗余分析（RDA）明确真菌群落结构与土壤养分的相关性。同时利用Biolog-ECO平板法比较健株与黄萎病株根际土壤微生物对碳源的利用能力。【结果】马铃薯黄萎病的发生与土壤中大丽轮枝菌ITS基因拷贝数量存在相关性,在病株根际土壤中病原菌数量高,而在健株根际土壤中未检测到病原菌。高通量测序分析表明,病株根际土壤真菌多样性指数低于健康植株,但多样性差异不显著。在群落组成的门水平上,与健株根际土壤相比,病株根际土壤中的子囊菌门（Ascomycota）和丝孢菌门（Mortierellomycota）相对丰度上升幅度分别为20.68%和16.16%,而担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度下降51.43%。在属水平上,病株根际土壤中轮枝菌属（Verticillium）、青霉属（Penicillium）、维希尼克氏酵母属（Vishniacozyma）、红酵母属（Rhodotorula）和芽枝霉属（Cladosporium）的相对丰度呈上升趋势,增加倍数分别为71.96、3.62、6.11、15.38和6.24倍,而小不整球壳属（Plectosphaerella）、Guehomyces、葡萄穗霉属（Stachybotrys）、赤霉属（Gibberella）、曲霉属（Aspergillus）菌群的相对丰度下降幅度分别为45.10%、61.41%、96.87%、45.85%和44.39%。真菌群落组成与土壤养分的冗余分析（RDA）表明,健株根际土壤优势群落的相对丰度（如小不整球壳属、Guehomyces、葡萄穗霉属、赤霉属、曲霉属）与硝态氮、有机质和pH呈正相关,而黄萎病株根际土壤优势群落的相对丰度（如轮枝菌属、链格孢属、刺盘孢属、被孢霉属、腐质霉属、青霉属、维希尼克氏酵母属、红酵母属和芽枝霉属）与无机磷和速效磷呈正相关。不同根际土壤的AWCD值表明,病株根际土壤微生物对碳源的利用能力高于健株。进一步分析发现,与健株相比,病株土壤微生物对羧酸类碳源的利用能力显著提高,而对氨基酸类、胺类、碳水化合物类、聚合物类和双亲化合物类碳源利用能力差异不显著。【结论】病株的根际土壤真菌多样性降低和群落结构改变是马铃薯黄萎病发生的重要特征,其中轮枝菌属菌群的相对丰度显著提高是最主要特征,并且真菌群落结构受土壤养分影响。同时,病株根际土壤微生物对羧酸类碳源利用能力显著提高。     

棉花根系分泌物对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株趋化性的影响

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株在不同棉花品种根际定殖能力表现不同,在感黄萎病品种冀棉11根际的定殖能力最强,而在耐病品种中棉所41根际的定殖能力最弱。本研究收集了5个不同棉花品种的根系分泌物,测定了NCD-2菌株对根系分泌物的趋化作用,结果表明NCD-2菌株对冀棉11根系分泌物的趋化作用最强,而对中棉所41根系分泌物的趋化作用最差。通过柱前衍生高效液相色谱法(AccQ-Tag-HPLC)测定了根系分泌物中氨基酸的成分及含量,结果表明不同氨基酸在不同棉花品种中含量不同。冀棉11的根系分泌物中氨基酸种类最多,可达17种。在中棉所41的根系分泌物中氨基酸种类最少且大多数氨基酸含量均为最低。测定了NCD-2菌株对14种氨基酸标准品的趋化性,结果表明NCD-2菌株对精氨酸(Arg)、丙氨酸(Ala)和赖氨酸(Lys)趋化性最强,但对甘氨酸(Gly)呈现负趋化性。RT-qPCR试验表明冀棉11的根系分泌物可提高cheA和cheD基因在NCD-2菌株中的表达量。室内防治试验表明,NCD-2菌株对冀棉11黄萎病的防效最好,防治效果可达到66.68%。本研究明确了棉花根系分泌物中氨基酸对NCD-2菌株趋化性的影响,该菌株在棉花根际定殖能力与棉花根系分泌物中氨基酸对本菌株的趋化性相一致。     

PhoR/PhoP双组分系统对枯草芽胞杆菌NCD-2菌落形态和芽胞形成的影响

 双组分PhoR/PhoP是枯草芽胞杆菌中普遍存在的以低磷为信号的调控系统。前期研究发现,PhoR/PhoP双组分系统正调控枯草芽胞杆菌NCD-2菌株脂肽类抗生素fengycin的合成,本研究分析了PhoR/PhoP双组分系统对NCD-2菌株菌落形态和芽胞形成的影响。在有机磷培养基上,NCD-2野生型菌株可以降解有机磷并且形成表面褶皱、立体结构较强的菌落形态,而phoR或phoP基因突变子丧失了降解有机磷的能力,菌落表面光滑、平坦。phoR和phoP基因突变子的互补菌株恢复到了与野生型相似的解磷能力和菌落形态。在低磷和高磷培养基中比较了NCD-2野生型及其衍生菌株的生长及芽胞形成情况,结果表明,在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株的生长速率没有差异,但在低磷培养基中,phoR和phoP基因突变子的菌体生长速率显著降低。芽胞形成能力测定结果表明,在低磷培养基中,NCD-2野生型菌株的芽胞形成率较高,而phoR和phoP基因突变子的芽胞形成率显著降低;在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株芽胞形成率普遍较低并且无显著差异。RT-PCR分析显示, phoR和phoP的突变均显著降低了芽胞形成相关基因spo II GA的表达,相比感应激酶PhoR,调控因子PhoP对spo II GA基因的影响更显著。     

30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂的研制及其对马铃薯黄萎病和疮痂病的防治效果

黄萎病和疮痂病是马铃薯生产上的重要土传病害,严重影响马铃薯的产量与品质,但缺乏有效的防治药剂。本研究以枯草芽胞杆菌HMB26553和解淀粉芽胞杆菌PHODG36为有效成分,通过对润湿剂、分散剂及紫外保护剂的筛选,确定了30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂的配方(质量分数):HMB26553菌株母药10%、PHODG36菌株母药10%、润湿剂LT-569 1%、分散剂MF 2%、紫外保护剂抗坏血酸1%和滑石粉76%。该制剂芽胞数量37.6亿 CFU/g,杂菌率2.8%,pH 7.8,细度98.2%,干燥减量1.6%,润湿时间95.7 s,悬浮率80.7%。温室盆栽试验结果表明:该可湿性粉剂15~45 kg/hm2拌种处理对马铃薯出苗安全,对生长无不良影响,对马铃薯黄萎病的防治效果为45.1%~47.4%。田间小区试验结果表明:该可湿性粉剂15~45 kg/hm2拌种处理能显著减轻马铃薯疮痂病的发生,其中30 kg/hm2拌种处理防治效果高达72.0%,增产率达15.5%。不同地区的田间示范试验应用结果表明:该可湿性粉剂30 kg/hm2拌种处理对马铃薯黄萎病的防治效果为50.8%~62.1%,疮痂病为63.9%~65.7%,增产率为14.3%~29.4%。本研究结果表明,30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂能有效防治马铃薯土传病害且增产作用明显,为该制剂在马铃薯生产上应用提供了科学依据。     

粪产碱杆菌ZWS11菌株对烟嘧磺隆的酶促降解特性

为明确粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis ZWS11菌株对烟嘧磺隆的酶促降解特性,采用丙酮沉淀、超声波破碎和高速离心等方法,提取制备了ZWS11菌株的胞外和胞内粗酶液以及菌体碎片悬浮液,并分别测定了其酶活力。结果表明:当V（菌体发酵液）:V（丙酮）=1:3时提取到的胞外粗酶液具有较高的酶活力;胞外粗酶液、胞内粗酶液和菌体碎片悬浮液对24.9 μmol/L烟嘧磺隆的平均降解率分别为87.4%、16.9%和17.4%,胞外粗酶液的降解能力与胞内粗酶液或菌体碎片悬浮液相比差异显著（P<0.05）,由此确定对烟嘧磺隆起降解作用的酶属于胞外酶。最适降解条件研究表明:该降解酶的酶促反应适宜温度为35℃,较适pH值为6.0,反应时间为30 min,在此条件下其对烟嘧磺隆的降解率在80%以上。此外,该降解酶在35～70℃、pH值4.0～9.0范围内均能够保持较高的酶活力,对烟嘧磺隆的降解率均在60%以上,表明该降解酶具有较好的热稳定性和酸碱稳定性。加入不同浓度十二烷基硫酸钠（SDS）和苯甲基磺酰氟（PMSF）,对该降解酶的活力表现出了不同程度的抑制作用。研究结果可为烟嘧磺隆降解酶制剂的规模化生产及被烟嘧磺隆污染土壤的生物修复提供科学依据。