Polygalacturonase-inhibiting protein activity in cantaloupe fruit as a function of fruit maturation and tissue origin

Netted cantaloupe (Cucumis melo var. cantalupensis cv. Magnum 45) were harvested from 5 to 35 days postanthesis. The fruit of each age group were divided into exocarp, outer mesocarp, mid mesocarp, inner mesocarp, placenta, and seed. Each tissue was extracted and assayed for polygalacturonase-inhibiting protein (PGIP) activity against polygalacturonases (PGs) from three fungal pathogens of cantaloupe fruit. The PGIP activity of all tissues except placenta was high from the flower stage through the first week of fruit development but decreased markedly between 5 and 10 days postanthesis. PGIP activity against Phomopsis cucurbitae PG remained high and nearly constant in placental tissue throughout fruit development. However in this same tissue, PGIP activity against Fusarium solani PG decreased during fruit development to about 25% of its level in the 5-day-old fruit. This differential change in PGIP activity toward the two PGs suggests that different forms of the inhibitor are expressed between early and late stages of cantaloupe fruit development. The results also illustrate the importance of using multiple pathogen enzyme systems that can provide an opportunity for more accurate elucidation of mechanisms involved in the host–pathogen interaction. Mention of trade names or commercial products in this article is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the US Department of Agriculture. All programs and services of the US Department of Agriculture are offered on a nondiscriminatory basis without regard to race, color, national origin, religion, sex, age, marital status, or handicap. The article cited was prepared by a USDA employee as part of his/her official duties. Copyright protection under US copyright law is not available for such works. Accordingly, there is no copyright to transfer. The fact that the private publication in which the article appears is itself copyrighted does not affect the material of the US Government, which can be freely reproduced by the public.     

西瓜蔓枯病菌啶酰菌胺抗性突变体的生物学特性研究及其Sdh B基因位点检测

为评价西瓜蔓枯病菌对啶酰菌胺的抗性风险,了解其抗性机理,室内通过药剂驯化方法获得2株啶酰菌胺的抗性突变体XF21-3和YC60-1,测定了抗性突变体的生物学特性,并通过对Sdh B基因片段的测序比对,分析了西瓜蔓枯病菌对啶酰菌胺的抗性机理。生物测定结果表明:啶酰菌胺对2株抗性突变体的EC50值分别为108和124 μg/mL,抗性倍数（RR）分别为1 007和1 347,均为高抗菌株;抗性突变体的菌丝生长速率和产孢量均大于亲本菌株,但其致病性与亲本菌株无显著差异,对外界环境渗透压的敏感性低于亲本菌株;此外,啶酰菌胺与萎锈灵、戊唑醇、乙霉威及醚菌酯之间均不存在交互抗性,但与噻呋酰胺之间存在交互抗性。Sdh B基因片段测序及比对结果表明,高抗性突变体中Sdh B亚基277位上的氨基酸所对应的碱基由CAC突变为TAC,即由组氨酸（His）突变为酪氨酸（Tyr）。研究表明,西瓜蔓枯病菌在药剂选择压力下容易形成啶酰菌胺的抗性群体,且抗性突变体的离体适合度高于亲本菌株,此外,啶酰菌胺与同类型杀菌剂噻呋酰胺之间存在交互抗性,因此认为西瓜蔓枯病菌对啶酰菌胺具有中等抗性风险;同时进一步验证了Sdh B亚基277位上的氨基酸突变（His→Tyr,CAC→TAC）是西瓜蔓枯病菌对啶酰菌胺产生抗性的原因。     

枯草芽孢杆菌微囊剂的制备及其对番茄立枯病的防治效果

为开发环境相容性好、贮藏稳定性高的生物农药新剂型,采用喷雾干燥法制备了枯草芽孢杆菌微囊剂。通过单因素试验确定该微囊剂壁材麦芽糊精与芯材枯草芽孢杆菌发酵液(以下简称发酵液)的最佳配比;通过正交试验优化了喷雾干燥条件;通过田间试验验证了该微囊剂对番茄立枯病的防治效果。结果表明:制备枯草芽孢杆菌微囊剂时,壁材与芯材的最佳配比为m(麦芽糊精)∶V(发酵液)=1∶1;喷雾干燥的最优条件为进风温度125℃,进样流量750 m L/h,喷雾压力0.20 M Pa;所制备微囊剂常温贮存360 d后,菌体存活率仍高达91.36%,显著高于对照枯草芽孢杆菌可湿性粉剂。田间药效试验表明,该枯草芽孢杆菌微囊剂用量为300 g/hm2(芽孢浓度为1.5×107cfu/m2)时,对番茄立枯病的防效最高,为72.76%。     

枯草芽胞杆菌与氟环唑联用对禾谷镰孢霉的增效作用机制

为验证枯草芽胞杆菌与氟环唑联用对禾谷镰孢霉的增效作用,用平板倒扣法和固体平板扩散法—打孔法测定菌药联用后枯草芽胞杆菌挥发性物质、抗真菌蛋白对禾谷镰孢霉的抑菌活性,观察抗真菌蛋白对禾谷镰孢霉菌丝形态的影响,并用刚果红染色法测定菌药联用后枯草芽胞杆菌纤维素酶活性。结果表明:菌药联用对禾谷镰孢霉的最高抑菌活性可达74.44%,表现增效和持效作用;枯草芽胞杆菌挥发性物质和抗真菌蛋白分别与氟环唑联用均可增强禾谷镰孢霉抑菌活性;菌药联用后枯草芽胞杆菌纤维素酶活性提高。研究表明枯草芽胞杆菌与氟环唑联用的增效机制是增强枯草芽胞杆菌挥发性物质对禾谷镰孢霉的抑菌活性,抗真菌蛋白活性的提高加强了禾谷镰孢霉菌丝溶解的程度,纤维素酶活性的增强提高了禾谷镰孢霉空间竞争作用和生物防治潜能。     

利用表型芯片技术筛选利于枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis 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。     

烟嘧磺隆降解菌株的筛选及其降解特性初探

为得到烟嘧磺隆的高效降解菌株,并了解其降解特性,从烟嘧磺隆生产厂家污水处理池中筛选得到1株可高效降解烟嘧磺隆的菌株ND1,经形态学观察及生理生化、16S rDNA鉴定,该菌株为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。在30℃、150 r/min条件下,该菌株3 d内可将200 mg/L的烟嘧磺隆降解98%以上;进一步通过高效液相色谱-串联质谱仪(HPLC-MS/MS)检测其降解产物,发现该菌株可作用于烟嘧磺隆的磺酰脲键,使其桥键发生断裂而产生降解产物2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和磺酰胺。     

拮抗菌株xj063-1发酵条件的优化及室内防效测定

为探讨菌株xj063-1的最优发酵条件,以菌体生物量和对病原菌的抑制率为指标,采用单因素方法对菌株的发酵条件进行优化,并将优化的发酵液在离体枣果上进行防效测定。结果表明,当装液量为50 m L时,拮抗菌株生物量OD600为1.987,对病原菌的抑制率为67.1%;接种量为装液量体积的4%时,生物量OD600为1.573,对病原菌的抑制率为59.7%;初始p H 7.0时,其OD600为1.905,对病原菌的抑制率为65.6%;温度在30℃、转速180 r/min时,OD600分别为1.969和1.982,对病原菌的抑制率分别为62.2%和61.2%。拮抗菌株优化后的发酵液通过预防法处理后的枣果的病斑面积为4 mm2,对照发病面积为121 mm2,抑制率为96.7%;通过治疗法处理后的枣果的病斑面积为12.25 mm2,抑制率为89.9%,表明菌株xj063-1具有较好的生防潜力。     

群体感应调控因子ComA对枯草芽胞杆菌NCD-2抑菌物质产生和生物膜形成的影响

为明确群体感应系统在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌活性和生物膜形成中的作用,通过同源重组技术对群体感应系统中的comA基因进行定位缺失突变,分别比较了NCD-2菌株和comA基因突变子在胞外酶合成、抑菌活性、脂肽抗生素(丰产素)产生以及生物膜形成上的差异,并进一步利用实时荧光定量RT-PCR技术比较了二者生物膜基质编码基因epsA和tasA的表达情况。结果表明,通过同源重组技术获得了comA基因突变子MA-4,同菌株NCD-2相比,其在胞外蛋白酶和纤维素酶的合成能力、对番茄灰霉菌Botrytis cinerea的抑菌活性、丰产素的合成量和生物膜的形成能力上均明显下降;生物膜基质编码基因tasA的表达量下降了70%,而epsA的表达量变化不明显。表明ComA是NCD-2菌株脂肽抗生素和生物膜形成中的重要调控因子。     

Gummy stem blight of balsam pear caused by <Emphasis Type="Italic">Didymella bryoniae</Emphasis> and its anamorph <Emphasis Type="Italic">Phoma cucurbitacearum</Emphasis>

Gummy stem blight of balsam pear found in the Kanto district and in the Hokkaido Prefecture was demonstrated to be caused by Didymella bryoniae (Auerswald) Rehm based on inoculation experiments, molecular analysis, and morphological identification of the pathogenic fungus. This fungus was also pathogenic to related plants belonging to Cucurbitaceae. The imperfect stage of the fungus was identified as Phoma cucurbitacearum (Fr.: Fr.) Sacc. based on morphological similarities.     

蔬菜细菌性软腐病防治药剂活体组织筛选技术

为探索快速、高效的蔬菜细菌性软腐病防治药剂的筛选技术,采用多因素分析法对茎段材料、接种方式、菌液浓度等因素进行筛选,建立芹菜茎段筛选技术,并采用所建立的筛选法评价28种枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis可湿性粉剂对细菌性软腐病菌的杀菌活性。结果表明,建立的芹菜茎段筛选法可较好地评价细菌性软腐病防治药剂的药效,即芹菜茎段一端在细菌性软腐菌液中浸泡20 min后自然风干,再于待测药剂中浸泡处理1 h,在温度26~30℃、相对湿度70%~85%条件下保湿培养36 h后调查发病指数。采用该方法可快速从23种新型枯草芽胞杆菌可湿性粉剂中筛选出对细菌性软腐病具有较高防效的IVF001、IVF002、IVF004、IVF015、IVF018、IVF021、IVF035、IVF041制剂,防效分别为81.70%、94.77%、83.01%、92.16%、84.31%、96.08%、80.39%和89.55%。芹菜茎段筛选法及室内盆栽法对5种已登记的枯草芽胞杆菌可湿性粉剂的筛选结果显著相关,相关系数为0.878。表明芹菜茎段筛选法可以有效代替盆栽筛选法,并对杀菌剂的药效进行评价,是一种实用性强的蔬菜细菌性软腐病防治药剂筛选方法。     

棘孢木霉菌与枯草芽胞杆菌共培养菌液对烟草黑胫病及根际微生态的影响

为评价棘孢木霉菌Trichoderma asperellum菌株HG1和枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis菌株Tpb55共培养菌液对烟草黑胫病的防效,在盆栽试验条件下测定施用共培养菌液对烟草黑胫病发生、土壤病原菌数量、土壤理化性质以及烟草根际和根内微生物群落结构的影响。结果表明：菌株HG1和Tpb55共培养菌液对烟草黑胫病的防效达到77.92%,较菌株HG1和Tpb55单独发酵液及其两者体积比1∶1复配菌液处理的防效分别提高了25.48%、31.47%和19.29%。与清水对照相比,菌株HG1和Tpb55共培养菌液处理后烟草根际烟草疫霉菌Phytophthora nicotianae的DNA拷贝数下降了83.77%,降幅显著高于菌株HG1（62.57%）、Tpb55单独发酵液（60.55%）及两者体积比1∶1复配菌液处理（70.82%）的降幅。菌株HG1和Tpb55共培养菌液处理后烟草根际土壤pH较清水对照增加了0.11,土壤有机质、速效钾、铵态氮和有效磷含量分别较清水对照显著提高了14.92%、17.72%、52.64%和224.29%;烟草根际土壤和根内芽胞杆菌属Bacillus、伯克霍尔德氏菌属Burkholderia以及马赛菌属Massilia等有益菌富集,而劳尔氏菌属Ralstonia等病原菌的相对丰度降低了。表明菌株HG1与Tpb55共培养菌液在烟草黑胫病防治和根际微生态改善方面优于菌株单独发酵液及两者复配菌液,协同增效作用显著,具有开发为新型共培养生防菌剂的潜力。     

植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌株对葡萄灰霉病菌的抑菌活性

通过室内皿内对峙抑菌试验、分生孢子萌发抑制试验、离体果实接种试验以及电镜技术,研究测定了分离自小麦根部的植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌液对葡萄灰霉病菌Botrytiscinerea Pers.的抑制作用及抑菌机理。结果表明:用Em7菌液处理葡萄灰霉病菌后,在PDA培养基上形成了明显的抑菌圈,直径达2.81 cm;菌液对分生孢子萌发的抑制率达到88.65%;经Em7菌液处理后,离体果实病情指数明显低于空白对照,相对防治效果达到78.92%。电镜观察发现,处理组菌丝生长异常,体表凹凸不平,局部膨大成结或缢缩,分枝变多,菌丝体内液泡增多,细胞壁增厚,细胞膜透性发生变化。表明植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌株对葡萄灰霉病菌有良好的抑制作用,并且可以有效控制葡萄灰霉病的发生。     

枯草芽胞杆菌MG-4抑制小麦全蚀病菌物质及其性质分析

为明确本实验室筛选并鉴定的枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis菌株MG-4分泌物对小麦全蚀病菌的抑制作用及其性质,采用生长速率法检测了菌株MG-4发酵无菌上清液(cell-free supernatant,CFS)中抑菌物质的稳定性,并通过PCR扩增抑菌物质合成相关基因,利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱鉴定抑菌物质结构。结果表明,菌株MG-4分泌的抑菌物质在中性及酸性条件下稳定,在pH 2~7时CFS相对活性为98.8%~100.0%;热稳定性强,100℃处理30 min后相对活性仍为88.5%;利用胃蛋白酶和胰蛋白酶处理120 min后相对活性为98.8%;CFS中抑菌物质不能被氯仿、乙醚和乙酸乙酯萃取,且对这3种有机溶剂不敏感;Na~+、K~+、CO_3~(2-)和I~-对CFS活性无影响,Mg~(2+)、Ca~(2+)、NO_3~-、SO_4~(2-)、H_2PO_4~(2-)和Mn~(2+)显著抑制CFS活性。菌株MG-4基因组中含有srfAB、yndJ、bamC、fenD、ituC和ituD共6种抑菌物质合成基因;将菌株MG-4分泌的抑菌物质鉴定为C14~C15伊枯草菌素A、C14~C18芬荠素A和C14~C17芬荠素B。     

内生枯草芽胞杆菌Itb57对烟草疫霉的抑制及生理生化影响

为明确内生枯草芽胞杆菌Itb57菌株抑制烟草疫霉生长的机理,分别采用电镜扫描法、生化测定法和电导法研究了其对烟草疫霉菌丝形态及生理生化指标的影响。结果显示,经Itb57菌株发酵滤液处理的疫霉菌丝畸形膨大、分枝短粗,孢子囊的形成及萌发受到显著抑制,当发酵滤液浓度为50%时,抑制率分别为79.69%和70.85%;且与对照相比,处理组疫霉菌细胞壁主要成分碱溶性、碱不溶性和水溶性的β-1,3-葡聚糖含量分别降低了51.18%、42.56%和39.42%,β-1,3-葡聚糖合成酶活性降低了72.45%,DNA含量降低了14.64%;线粒体复合酶活性显著低于对照,其中复合酶II活性降低了79.25%,菌丝处理液电导率升高。表明枯草芽胞杆菌Itb57菌株发酵滤液能减少疫霉细胞壁主要成分β-1,3-葡聚糖含量,破坏细胞膜的完整性,导致菌丝生长受阻或产生畸形,对烟草黑胫病的控制具有潜在的生防价值。     

芽胞杆菌与嘧菌酯协同应用对葡萄叶部微生物群落及霜霉菌线粒体功能的影响

为明确生防菌剂枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis HMB20428与化学杀菌剂嘧菌酯协同应用对葡萄霜霉菌Plasmopara viticola的抑制机制,结合生物学测定与显微表型观察方法分析其对葡萄霜霉病菌及活孢子囊的抑制作用,采用高通量测序技术分析其对葡萄叶部微生物种群多样性的影响,通过测定生理生化指标研究其对葡萄霜霉菌线粒体功能的作用。结果显示,枯草芽胞杆菌HMB20428与嘧菌酯协同应用对葡萄霜霉病菌的抑制作用显著,对活孢子囊的抑制率为99.05%;两者协同应用对微生物细菌种群有显著影响,枯草芽胞杆菌的优势占位作用明显;但对微生物真菌种群无显著影响;两者协同应用造成葡萄霜霉菌线粒体膜通透性转运孔开放度增加至90.59%,对跨膜电位的抑制率为94.29%,呼吸链酶复合物Ⅰ～Ⅴ的活性分别显著下降56.39%、22.47%、47.90%、60.52%和90.91%,说明葡萄霜霉菌线粒体膜在受到明显损伤和出现代谢功能障碍的同时,呼吸链酶活性明显被抑制,从而导致葡萄霜霉菌的能量代谢和生长受阻。表明枯草芽胞杆菌HMB20428与嘧菌酯协同应用时主要通过促进枯草芽胞杆菌竞争占位和增...     

棘孢木霉菌与枯草芽胞杆菌共培养的最适碳源及其促进机理

为有效防治烟草疫霉病,筛选棘孢木霉菌Trichoderma asperellum HG1和枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis Tpb55单独培养的碳源及两者共培养的碳源,测定不同碳源下2种菌共培养发酵液和发酵液提取物对烟草疫霉菌Phytophthora nicotianae的抑制效果及最适碳源条件下共培养发酵液的盆栽防效,分离鉴定了2种菌共培养提取物中的抑菌活性物质,通过转录组学方法分析添加3.75 g/L糊精和未添加糊精条件下棘孢木霉菌HG1的基因表达差异,并采用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果表明：棘孢木霉菌HG1单独偏好的碳源有4种,枯草芽胞杆菌Tpb55单独偏好的碳源有3种,2种菌共同偏好的碳源有6种;以糊精为碳源时,棘孢木霉菌HG1和枯草芽胞杆菌Tpb55共培养提取物对烟草疫霉菌的抑制率最高可达76.45%,其发酵液对烟草疫霉病的室内盆栽防效为100.0%,且对烟株的生长发育无负作用;以糊精作为碳源的2种菌共培养提取物中分离鉴定出的（E）-7,9-二烯-11-羰基十八酸甲酯化合物对烟草疫霉菌的抑制率为72.93%;添加糊精能激发棘孢木霉菌HG1中谷胱甘肽代谢系统,降低其氧化应激的程度,从而有利于生命活动的正常进行。     

烟嘧磺隆降解菌枯草芽孢杆菌YB1颗粒剂的加工及应用

YB1是从农药厂污水中分离筛选得到的一株对烟嘧磺隆具有较好降解作用的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。为探究YB1对土壤中烟嘧磺隆的降解能力,本研究对YB1固体发酵产物进行了颗粒剂加工,并对菌株载体和保护剂进行了筛选。优化后的YB1颗粒剂的加工方法为:将YB1固体发酵产物与载体活性白土按质量比1:1混合,加入质量分数为3%的保护剂酪氨酸和5%的淀粉进行挤压造粒,所得颗粒剂的有效活菌数为8.75×108 CFU/g。以小麦为指示植物,应用室内盆栽法研究了YB1颗粒剂对土壤中烟嘧磺隆的降解效果。结果表明,1 kg土壤中添加20 g YB1颗粒剂28 d后可将土壤中1 mg/kg的烟嘧磺隆降解至对小麦无明显药害水平。研究结果表明,YB1颗粒剂对含有烟嘧磺隆残留的土壤具有一定的修复能力。     

玉米内生菌YY1菌株抗菌蛋白的稳定性和活性组分分析

为探究枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis菌株YY1抗菌蛋白的基本特性,采用硫酸铵分级沉淀法对蛋白粗提液进行提取,测定温度、酸碱性、蛋白酶和金属离子对抗菌蛋白稳定性的影响,利用阴离子交换柱层析和葡聚糖凝胶柱层析对其组分进行分离,通过MALDI-TOF质谱对其活性组分进行初步鉴定。结果表明,当硫酸铵饱和度为50%时,菌株YY1产生的粗蛋白对玉米大斑病菌Setosphaeria turcica的抑制效果最好,抑菌圈半径达2.20 cm。该粗蛋白具有较高的热稳定性,90℃处理120 min其抑菌活性未受到明显影响,121℃处理120 min其抑菌活性仍可保持原有活性的85.0%。该粗蛋白具有较好的耐碱性,pH 5～11条件下其抑菌活性稳定,pH 3～4条件下其抑菌活性显著下降。该粗蛋白对蛋白酶K和胰蛋白酶不敏感,两者处理后的抑菌活性分别为对照的97.5%和98.9%;不同浓度金属离子对其抑菌活性的影响存在差异,Cr³⁺可使该粗蛋白完全失活,Zn²⁺、Li⁺、K⁺、Na⁺、M...