生防细菌NCD-2中抑菌功能相关基因的定位及克隆

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株是一株有效防治棉花黄萎病的细菌,它通过产生抑菌物质达到对大丽轮枝菌的抑制作用。以该菌株作为有效成分的微生物农药已通过国家农药登记。通过原生质体转化法将含有转座子mini-Tn10的质粒pHV1249转入枯草芽孢杆菌NCD-2中,获得转化子。对转化子通过高温诱导转座子转座,获得4 000个NCD-2菌株的突变子。对这些突变子进行对大丽轮枝菌的抑菌作用测定,筛选到2株抑菌作用增强的突变子和4株抑菌作用降低的突变子。采用染色体步移技术对此6个突变子中转座子插入位点基因的侧翼序列进行克隆和测序,结合枯草芽孢杆菌168菌株的全基因组序列对测序结果进行序列同源性和基因定位分析,结果表明:抑菌作用增强的2个突变子中,转座子插入到一个功能未知的基因内部,此基因与枯草芽孢杆菌168菌株中的yvoA基因的同源性为98%;抑菌作用降低的4个突变子中,转座子插入位点对应于枯草芽孢杆菌168菌株中的phoP基因内部,插入位点的侧翼序列与枯草芽孢杆菌168菌株中的phoP基因的同源性达到98%。     

生防细菌NCD-2突变体构建及抑菌功能基因的防病作用

生防细菌NCD-2是一株枯草芽孢杆菌菌株,该菌株通过分泌抑菌肽而对棉花黄萎病病原菌和棉花立枯病病原菌起到抑制作用。本研究着重通过原生质体法与诱导转座方法,建立了携带转座子Tn917质粒pTV1对枯草芽孢杆菌NCD-2野生菌株的转化体系与转座子突变技术,获得1500多个转座子插入突变子。通过测定这些突变子对大丽轮枝菌的抑制作用,筛选到2个抗生作用丧失的抑菌功能缺失的突变子。室内盆栽试验结果表明这2个抑菌功能缺失突变子对棉花立枯病的防效显著低于野生菌株,说明NCD-2野生菌株产生的抑菌肽在该菌株防治棉花立枯病中起到主要作用,进而说明编码该抑菌肽的基因在该菌株防治棉花立枯病中具有重要作用。     

一株生防细菌的分离鉴定及其抑菌活性物质的分析

随着人们对农产品品质和安全性要求的提高,高效生物防治资源的筛选显得尤其重要。本研究通过平板对峙实验、分子鉴定、刚果红染色、葡聚糖酶基因克隆与序列分析等方法获得一株抑制多种植物病原真菌的芽孢杆菌,编号为YW26。16S rDNA基因序列分析表明该菌株为解淀粉芽孢杆菌;刚果红染色显示该菌株具有很强的产纤维素酶能力;根据GenBank数据库中芽孢杆菌内切葡聚糖酶基因(CP000560)序列设计引物,克隆得到1527 bp的片段,经测序、BLAST分析显示该片段与Bacillus amyloliquefaciens FZB42内切β-1,4-葡聚糖酶基因序列同源性为99%。该解淀粉芽孢杆菌抑菌效果显著,具有较强产纤维素酶能力。因此,该菌株可作为一种生防资源,开发新的生防制剂。     

不同溶剂提取菌草竹荪抑菌活性物质的初步研究

以菌草竹荪7种不同溶剂的提取物为供试药剂,采用琼脂平板打孔法测定其对啤酒酵母 (Sac-charomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)、大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑制作用,以期探索提取菌草竹荪抑菌活性物质的最佳溶剂。结果表明,菌草竹荪2种不同溶剂的提取物对枯草芽孢杆菌都有较强的抑制作用,其中甲醇提取物的抑菌活性相对较强,抑菌圈直径可达38.56 mm,乙酸乙酯提取物次之,抑菌直径为31.66 mm。鉴于不同溶剂提取物的提取效率和抑菌效果的高低,乙酸乙酯为提取菌草竹荪抑菌活性物质的最佳溶剂。     

棉花抗黄萎病QTL初步定位

本研究以高抗黄萎病的海岛棉品种海7124和高感黄萎病的陆地棉品种邯郸14组配的F2群体184个株系,构建了一个分子标记遗传连锁图,包括了142个位点和30个连锁群,标记间的平均距离为8.24cM,全长1169.6cM,覆盖棉花总基因组约23.4%。用复合区间作图分析共检测到12个抗黄萎病相关QTL,其中田间抗病性检测到不同时期7个病情指数相关QTL,1个病株率相关QTL,温室苗期抗病性定位4个病株率相关QTL。从绝对量上看,各QTL加性效应从2.20到42.39,显性效应从1.65到32.25,解释表型变异1.09%～22.73%,且田间抗病性获得的QTL与温室苗期抗病性得到的QTL基本相同,其中qFDI711-30-0.01位点距MUSS294仅为0.01cM,加性效应较高解释表型变异22.32%,这对于培育优质抗病材料用于标记辅助育种具有一定的参考价值。     

棉花黄萎病生防内生芽孢杆菌LH-L3的分离鉴定

【目的】获得能够防治黄萎病菌的棉花内生芽孢杆菌。【方法】将棉株组织研磨液80℃加热后,采用涂板法分离内生菌,将对大丽轮枝菌强致病力菌株Vd084拮抗效果最好的菌株,依据菌体形态、生理生化特征、16S rRNA、gyrB和rpoB基因序列分析进行鉴定,并以盆栽试验确定其对棉花黄萎病的防效。【结果】分离到61株芽孢杆菌类似菌,其中17株能拮抗大丽轮枝菌。复筛得到1株拮抗活性较高、抑菌谱较广的菌株LH-L3。该菌株被鉴定为甲基营养型芽孢杆菌。与无菌水对照相比,用106 mL~(-1)的LH-L3菌液浇灌3次的棉花出苗率、株高、根长、地上以及地下部分鲜物质质量分别提高42.85%、10.24%、23.83%、10.05%、97.62%,对棉花黄萎病的防治效果达到85.24%。【结论】菌株LH-L3有较好的促生长和棉花黄萎病防治的效果,具有进一步开发应用潜力。     

棉花黄萎病拮抗细菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的理化性质和抑菌机理

【目的】旨在研究棉花黄萎病拮抗细菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis ZL2-70抗菌蛋白的抑菌谱、理化性质以及抑菌机理,为棉花黄萎病生物农药的研制与开发奠定理论基础。【方法】采用抑菌圈法测定该抗菌蛋白的抑菌谱,以及温度、pH、无机离子、有机溶剂、蛋白酶对其稳定性的影响,并通过无菌小瓶等方法研究抗菌蛋白对大丽轮枝菌菌丝和孢子的抑制作用,测定了抗菌蛋白的纤维素酶和几丁质酶活力。【结果】棉花黄萎病拮抗细菌B.subtilis ZL2-70抗菌蛋白抑菌谱广,对19种植物病原菌表现出抑菌活性;该蛋白理化性质相对稳定,耐高温,在pH 5.0~10.0范围内抑菌活性较稳定,经EDTA处理后活性变化不大,对Fe3+敏感,对蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶不敏感;该抗菌蛋白对大丽轮枝菌的菌丝生长和孢子萌发有双重抑制作用,能使病原菌菌丝胞壁消融、原生质凝集渗漏、菌丝细胞泡囊化,并可抑制病菌孢子的萌发;抗菌蛋白具有纤维素酶和几丁质酶活性,且酶活力与抑菌活性有关。【结论】初步推断该抗菌蛋白通过多糖酶活力破坏大丽轮枝菌的细胞壁和抑制病原菌的孢子萌发而起到抑菌作用。     

生防细菌A178的分子鉴定及抑菌机理的研究

通过培养形态、生理生化特征以及16SrDNA的分子序列同源性分析,16SrDNA测序结果在GeneBank数据库进行同源性比较,确定A178菌株为枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）;采用平板对峙培养法,发现A178对棉花立枯病菌、棉花枯萎病菌和棉花黄萎病菌具有较强的抑菌作用,通过显微镜观察,发现拮抗细菌A178的主要拮抗机理是通过产生拮抗物质造成病原真菌菌丝体断裂、扭曲、畸形,抑制分生孢子的萌发,造成孢子畸形。     

棉花黄萎病生防芽孢杆菌Z-5菌株发酵培养基的优化

在农用微生物菌剂中芽孢杆菌菌剂产品多采用芽孢作为有效成分,因此产芽孢条件的优化对棉花黄萎病生防细菌的工业生产有着重要意义。本文通过单因素试验分析了8种碳源、8种氮源和6种无机盐对Bacillus malacitensis Z-5菌株芽孢产量的影响,采用Plackett-Burman试验设计确定了影响芽孢产量的主要因素,用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法确定主要影响因素的最佳条件。结果表明,单因素试验筛选出3种碳源(玉米粉、麸皮、葡萄糖)、3种氮源(豆饼粉、花生饼粉、酵母粉)和2种无机盐(MnSO4·H2O、CaCl2);Plackett-Burman试验确定Z-5菌株生产芽孢最适碳源、无机盐和氮源分别为玉米粉、MnSO4·H2O和豆饼粉,最陡爬坡路径法获得此3种因子的最适浓度范围为:玉米粉1.0%~2.0%、MnSO4·H2O 0.05%~0.09%、豆饼粉为1.0%~2.0%。响应面法得到芽孢产量与玉米粉、MnSO4·H2O和豆饼粉含量的回归方程。最终确定优化培养基组合为玉米粉1.66%、豆饼粉1.30%、MnSO4·H2O 0.07%、NaH2PO4·2H2O0.2%、Na2HPO4·2H2O 0.4%,优化后芽孢产量达到1.97×109 mL-1,与理论值基本相符。     

拮抗细菌C-02防治棉花黄萎病的机理研究

 从抗生、竞争和诱导系统抗性三个方面对拮抗细菌C-02防治棉花黄萎病的机理展开了研究,结果表明,C-02分泌的抗菌蛋白能溶解病原菌VD-11的细胞壁,抑制其致萎毒素的分泌。与病原菌VD-11相比,C-02利用碳源有明显优势,在棉花根际土壤中具有显著的营养竞争优势和很好的定殖能力。C-02处理棉苗后,棉叶中植株防御性酶系PAL、POD和PPO的活性提高幅度大,维持时间长。C-02防治棉花黄萎病的机理是抗生、溶菌、竞争和诱导棉苗系统抗性的综合表现。     

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株抗菌蛋白初步分析

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌具有较强的抗生作用。通过对NCD-2菌株培养条件的研究,结果表明在30℃、培养液初始pH为7.0和培养时间为2 d条件下,利用NB培养基培养该菌株所得培养液抑菌活性优于其他培养基,其培养液经硫酸铵沉淀所得的蛋白粗提液经RNA酶处理后的抑菌活性与对照相比差异不显著,经蛋白酶K和胰蛋白酶处理后的抑菌活性与对照相比差异显著;蛋白粗提液经60℃处理后的抑菌活性与对照相比差异不显著,经80,100,120℃处理后抑菌活性与对照相比差异显著,但经120℃处理30 min后仍有一部分抑菌活性,研究结果说明该菌株产生的抗菌物质存在性质上的差异。     

一株大丽轮枝菌拮抗细菌7-47菌株的分离与鉴定

 从全国各地棉田采集土样,筛选对棉花黄萎病致病菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb.）具有拮抗作用的芽孢杆菌菌株。通过初筛得到具有拮抗作用的菌株68株,复筛选出1株拮抗活性较高的菌株7-47,并通过生理生化试验,形态特征的观察及16S rDNA的序列分析对其进行了鉴定,认为菌株7-47属于漠海威芽孢杆菌（Bacillus mojavensis）。     

棉花黄萎病拮抗蛋白的分离与纯化

从棉花叶组织中分离到的类芽孢杆菌(Paenibacillus)LC105菌株对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌具有明显的拮抗作用.该菌株发酵液分别用过滤、高压灭菌及有机溶剂处理,初步证明对大丽轮枝菌产生拮抗作用的物质为蛋白质.LC105菌株发酵液经硫酸铵沉淀、DEAE-Sephadex A-50离子交换层析及Sephacryl S-100凝胶层析分离纯化,得到了分子量为27 kDa的抗菌蛋白.     

棉花黄萎菌落叶型菌系毒素纯化及抗血清制备

用SephacrylS 200HR层析柱纯化了V991菌系毒素,经叶片针刺涂抹方法确认其致萎功能后,免疫大白兔制备了抗血清。用间接ELISA方法对强、中、弱3种不同致病力共10个菌株的培养液进行了特异性检测,结果表明:抗血清具备一定生理型特异性,能够准确检出全部强致病力落叶型菌系,可作为不同生理型划分的指标之一。用毛细管电泳、SDS PAGE和Western杂交方法检测了V991毒素的组分:在中性条件下,毒素在毛细管电泳时存在2个峰;SDS PAGE将毒素分为8条带,其中4条主带具有强烈的致萎性;Western点杂交的反应强度与相应蛋白回收带的致萎功能之间明显相关。     

大丽轮枝菌拮抗细菌B.subtilis LZ2-70产芽孢条件优化

 为了提高大丽轮枝菌（Verticillium dahilae Kleb.）拮抗细菌枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis LZ2-70菌株的芽孢形成率及芽孢数量,在摇瓶发酵基础上对影响该菌芽孢形成的主要因素进行了考察。通过单因素试验确定了最佳的碳源、氮源和无机盐等,通过正交试验研究了培养基最佳浓度和组合,以及种龄、接种量、培养液初始pH和培养时间等发酵条件。摇瓶发酵生产芽孢的最佳条件为:0.5% 麦芽糖、2% 黄豆饼粉、0.05% KH₂PO₄和0.1% MnSO₄·H₂O、培养液初始pH值8.0、种龄24 h、装瓶量30 mL/ 250 mL 、接种量10%、发酵时间48 h、培养温度为30 ℃、摇床转速为200 r·min^-1。在此优化条件下,发酵液中LZ2-70菌株的芽孢数量达到6.6×10⁹ 个·mL^-1,芽孢形成率为98.94%。     

棉花黄萎病拮抗细菌2-70（Bacillus subtilis）菌株定殖能力的研究

试验通过灭菌土和非灭菌土两种土样,试验前分别对这两种土样进行三种不同的处理,即：用拮抗菌芽孢液浸种,土壤全部混菌,部分混菌进行盆栽试验。主要通过盆栽试验,考察棉花黄萎病拮抗细菌2—70在土壤中的定植情况及在棉花根内和根际的定植情况。结果表明,在实验室条件下,拮抗细菌2．70能够在灭菌土和非灭菌土中定殖,且定殖数量达10^6cfu／g土左右,经过五个月后仍能保持较高的抑菌活性,并且菌株在灭菌土中的定殖数量高于非灭菌土中的数量。通过对棉苗根内细菌的回收,证实拮抗细菌2．70能在棉花根内定殖,数量达到10^3cfu／g。     

棉花黄萎病菌拮抗细菌TUBP1的分离鉴定及其防病作用

为研制和开发新疆棉花黄萎病优良生防菌剂,采用琼脂平板扩散法,通过初筛和复筛,分离得到一株对棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)具有较强抑菌活性的拮抗菌株TUBP1。通过对形态观察、生理生化实验、16S rDNA和gyrB的基因序列分析,确定该菌株为Bacillus axarquiensis;利用生长速率法和牛津杯法分别测定了发酵液对棉花黄萎病菌抑菌活性,对棉花黄萎病菌菌丝生长抑制率为78.62%±3.48%,抑菌圈直径为21.00±3.86 mm。温室盆栽试验中,TUBP1最大生防效果为43.67%,小区试验中,TUBP1最大生防效果为43.07%。     

Physical and Chemical Properties and Antifungal Mechanism of Antifungal Protein Produced by Antagonistic Strain Bacillus subtilis ZL2-70 against Verticillium dahilae

The aim of this study was to investigate inhibition spectrum, characteristics and antifungal mechanism of antagonistic protein of B. subtilis ZL2-70 which possesses strong antagonistic abilities to Verticillium dahilae Kleb., and to offer a theoretical basis for biological control of cotton Verticillium wilt and development of transgenic resistant varieties. The inhibition spectrum of antifungal protein was studied and effects of heat, pH, proteinase, EDTA, inorganic ion on inhibiting activity were also investigated. Furthermore, cellulase and chitinase of the crude antifungal protein were determined and the inhibition to mycelium and spores was studied by different methods. Results indicated that, antagonistic protein of B. subtilis ZL2-70 against Verticillium dahilae has broad inhibition spectrum, which had strong inhibition activity to 21 different plant pathogens. It was relatively stable, could tolerate high temperature, EDTA and proteinases and keep activity in the range of pH 5-10, but it was sensitive to Fe3+. The preliminary study on inhibition mechanism demonstrated that the antifungal protein could break down the mycelium and leak the protoplasm, turn the mycelium cells into bigger sacs and inhibit germination of conidia and the inhibition activity was consistent with cellulase and chitinase activity of antifungal protein. Therefore, the inhibition mechanism is deduced as mycelial growth and spore germination are inhibited by cell enzyme activity of the antagonistic protein.     

响应面法对解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)12-7产抗菌蛋白条件的优化

解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)12-7是从发病棉田土壤中分离得到的1株生防细菌,其对棉花黄萎病致病菌大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.V190具有明显的拮抗作用,已证明其抗菌物质为蛋白质。采用响应面法对该生防菌株的产抗菌蛋白条件进行优化,以期为棉花黄萎病生物农药的研制开发以及抗菌蛋白的后续研究奠定基础。以发酵液上清液对大丽轮枝菌的抑菌圈面积为考察指标,首先采用单因子试验考察培养时间、温度、初始pH、碳源、氮源、无机盐等因素对菌株12-7发酵产抗菌蛋白的影响;再根据响应面分析法的基本原理和方法,对发酵条件进行优化。得出该菌株产抗菌蛋白的最优发酵培养基和培养条件为:1.5%(质量分数)蔗糖、1.5%(质量分数)大豆蛋白胨、0.3%(质量分数)NaCl、0.1%(质量分数)K2HPO4、初始p H7.3的培养基,31℃发酵培养60 h。优化后抑菌圈面积从试验设计初期的171.95 mm2提高至320.3 mm2,且经过验证试验证实预测值与实际值之间具有较好的拟合度。