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在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑制番茄灰霉病菌中的功能分析

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株及其无细胞发酵液对多种植物病原真菌具有较强的拮抗活性。为了明确NCD-2菌株抑菌作用机理,本研究利用快速蛋白液相色谱技术(FPLC)结合抑菌活性测定,对NCD-2菌株的脂肽类抑菌物质进行分离、纯化,经质谱鉴定,该抑菌物质为芬荠素(fengycin)。从NCD-2菌株中克隆出fengycin合成酶基因fenC及其上游启动子序列,通过同源重组技术对fenC基因进行了内缺失突变,同NCD-2野生型菌株相比,fenC基因缺失突变子丧失了fengycin的合成能力,同时该突变子显著降低了对番茄灰霉病菌的拮抗活性。进一步在离体叶片上比较了NCD-2野生型菌株和突变子之间脂肽提取物和菌体细胞对番茄灰霉病的保护作用,结果发现,突变子不论是脂肽提取物还是菌体细胞显著降低了对番茄灰霉病的防治作用。     

拮抗性链霉菌对大丽轮枝菌微菌核形成与萌发的影响

为探索拮抗性链霉菌对棉花黄萎病病原大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.的抑菌机制,采用菌丝生长速率法、微菌核萌发法研究了6株拮抗链霉菌无菌发酵滤液对大丽轮枝菌生长、微菌核形成与萌发的影响。链霉菌无菌发酵滤液对大丽轮枝菌菌落生长、菌核形成和微菌核萌发有明显抑制作用。其中菌株B49的抑菌效果最好,5倍稀释发酵液培养14天时对菌落生长的抑菌率达69.7%;菌株B49、D184和Act12的5倍稀释发酵液对微菌核形成的抑制率达100%;将经B49、D184和Act12发酵液处理后丧失形成微菌核能力的大丽轮枝菌菌株转接至不含发酵液的PDA培养基,连续传代至第5代,其仍然不能恢复形成微菌核的能力;微菌核在含有菌株D184 5倍稀释发酵液的培养基上培养168 h时,萌发率仅为38.3%。     

匐柄霉对大丽轮枝菌生长及微菌核形成的影响

在离体条件下及棉花植株内测试了匐柄霉对大丽轮枝菌的抑制作用。结果表明,在离体条件下,匐柄霉菌的菌丝体或其培养滤液,对大丽轮枝菌的生长和微菌核形成均有影响。将形态发生变异,不能形成微菌核的大丽轮枝菌菌株转移至ＰＤＡ培养基后,其微菌核形成能力不再恢复。匐柄霉培养滤液的抑菌物质受热不稳定,１００℃处理１０分钟后活性丧失。抑菌物质经硫酸铵、乙醇沉淀初步测定,属非蛋白次生代谢产物。匐柄霉经接种可进入棉株体内,定殖率为７５％～１００％,分布于棉苗根、茎的维管束组织中。与轮枝菌先后或同时混合接种,匐柄霉可减轻棉花黄萎病的症状,以棉苗栽种前用匐柄霉菌分生孢子悬浮液沾根处理效果最明显。     

多菌灵、三环唑对大丽轮枝菌微菌核、黑色素形成及致病力的影响

 在离体和活体条件下测定了多菌灵、三环唑对大丽轮枝菌的微菌核黑色素形成的影响,以及经2种杀菌剂处理产生的形态变异菌株对棉苗的致病力。结果表明:多菌灵在培养基内含量超过0.1μg/ml时,即可抑制大丽轮枝菌微菌核的形成,随着培养基内多菌灵浓度的增加,微菌核形成时间逐渐延长,形成量逐渐减少;三环唑浓度为0.5μg/ml时,可抑制微菌核的黑色素形成,微菌核从黑色变为浅红至红褐色。三环唑对微菌核黑色素形成呈可逆抑制,变色的微菌核菌落移入不含药的培养基后,大多可恢复形成黑色素。培养基内三环唑浓度的提高,也可抑制大丽轮枝菌微菌核的形成;因2种杀菌剂的抑制而丧失形成微菌核的白色菌丝体移入不含药的培养基,微菌核形成能力也不能恢复。多菌灵和三环唑经棉株吸收后均能抑制植株内大丽轮枝菌微菌核的形成,但对微菌核色素的形成未见有明显影响。2种杀菌剂处理产生的形态变异菌株的致病力与野生型菌株致病力差异不显著。     

芽胞杆菌BvR001对大丽轮枝菌抑制效果研究

为研发绿色、安全、高效的作物黄萎病生物防治产品,本研究以生防菌株BvR001为研究对象,通过对黄萎病菌的抑菌效果测定、可湿性粉剂研制、在寄主根际的定殖能力与防效测定,明确该菌株对黄萎病具有防控效果.gyrB序列检测和系统发育树构建分析表明,该菌株属于芽胞杆菌属,并且与贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis...     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

不同碳氮源对枯草芽胞杆菌BAB-1产抗菌脂肽的影响

枯草芽胞杆菌BAB-1是一株对设施蔬菜气传病害具有较好防治效果的生防菌,前期研究表明脂肽类抗生素是其产生的主要抑菌物质之一.为提高菌株BAB-1脂肽类抗菌物质的产量,本研究通过快速蛋白液相层析(Fast protein liquid chromatography,FPLC)分析了5种碳源及5种氮源对菌株BAB-1脂肽类...     

土壤大丽轮枝菌微菌核的快速定量检测

 微菌核是大丽轮枝菌在土壤中的主要存活结构和黄萎病的初侵染来源。对土壤中大丽轮枝菌微菌核进行定量是黄萎病监测和预警的基础。本研究以大丽轮枝菌Internal Transcribed Spacer (ITS)区特异性引物对P1/P2扩增产物的重组质粒为标准品,构建SYBR Green I实时荧光定量PCR反应的标准曲线,结合土样水筛法建立了土壤大丽轮枝菌微菌核定量检测体系。同时,建立了土壤中微菌核数量与棉花黄萎病发病率的关系模型。结果表明,实时定量PCR检测灵敏度比常规PCR高10倍,检测下限为1个微菌核/克土,在5.54×10²～5.54×10⁷copies范围内,DNA拷贝数的对数值与Ct值具有良好的线性关系。建立的土壤中微菌核个数n与Ct值之间的关系为n=e^7.3-Ct/3.905。温室人工接种微菌核数量与棉花黄萎病发病率间的线性关系为y=2.710n+0.251。     

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。     

枯草芽胞杆菌NCD-2中调控因子PhoP对fengycin合成的调控作用

 PhoR/PhoP双因子调控系统是枯草芽胞杆菌中一个重要的全局性调控系统, 在低磷环境下, 感应激酶PhoR自磷酸化, 并且将获得的磷酸基团转移到调控因子PhoP上, 从而激活PhoP的调控活性。为了明确调控因子PhoP对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中主要抑菌活性物质-fengycin合成能力的调控作用, 本研究通过同源重组技术缺失突变NCD-2菌株中的phoP基因, 拮抗活性测定结果表明, phoP基因缺失菌株显著降低了对立枯丝核菌的抑菌活性。通过快速蛋白质液相色谱(FPLC)技术比较了NCD-2菌株野生型及其phoP基因突变子fengycin的合成能力, 结果证明, phoP基因突变菌株降低了fengycin的合成能力。对突变子进行phoP基因互补发现, 互补phoP基因可使突变子的相关性状恢复到野生型菌株水平。以上结果证明, phoP基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中fengycin的合成具有正调控功能。     

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。     

枯草芽胞杆菌HMB19198菌株抑菌物质的鉴定及其对番茄灰霉病的防治

 设施番茄灰霉病发生频繁,易产生抗药性,利用微生物杀菌剂防治番茄灰霉病是切实可行且对环境友好的措施之一。本研究通过抑菌活性测定和田间棚室试验,获得一株有效防治番茄灰霉病的生防细菌HMB19198,通过16S rDNA联合gyrA、gyrB、rpoB和rpoC等看家基因序列比对将菌株HMB19198鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。对峙培养结果表明,菌株HMB19198的脂肽提取物对灰霉菌表现较强的抑菌活性,通过色谱分离技术结合质谱分析,证明菌株HMB19198主要产生脂肽类抗生素丰原素(fengycin)和表面活性素surfactin,其中fengycin包含fengycin A(C15-C18)和fengycin C(C19-C20)两种同系物。抑菌活性测定表明,fengycin对灰霉菌表现较强的抑菌活性,显微观察发现,fengycin处理后造成灰霉菌菌丝畸形。通过对菌株HMB19198全基因组序列进行分析,获得fengycin合成酶基因簇,从基因水平证明菌株HMB19198可以产生fengycin。     

PhoR/PhoP双组份对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响

 Surfactin是由芽胞杆菌类细菌产生的一种脂肽类物质,具有溶血活性和排油能力,并且与细菌生物膜形成和根际定殖能力相关。本研究分析了PhoR/PhoP双组份对生防枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响。在低磷环境下,同NCD-2野生型菌株相比,PhoR和PhoP突变子显著降低了NCD-2菌株的溶血活性;NCD-2菌株的排油能力很强,而PhoR和PhoP突变子均丧失排油能力;NCD-2野生型菌株的生物膜形成能力分别是PhoR和PhoP突变子的2.0和2.2倍。通过FPLC色谱分析技术证明NCD-2菌株可以产生surfactin,并发现在低磷条件中,野生型菌株NCD-2所产生的surfactin分别是PhoR和PhoP突变子的2.3和6.4倍。通过RT-qPCR技术分析了surfactin合成酶基因srfAA在不同菌株中的表达情况,结果表明在低磷环境下,PhoR和PhoP突变子中srfAA基因的表达量比NCD-2野生型菌株均降低了2.1倍。构建PhoR和PhoP突变子的互补菌株,证明互补菌株均能使突变子的性状恢复到野生型水平。以上结果证明,PhoR/PhoP双组份影响surfactin的合成。     

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。     

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。     

枯草芽胞杆菌微粉剂的研制及其对黄瓜白粉病的防治效果

 以枯草芽胞杆菌母药为研究对象,通过对载体、分散剂、表面活性剂、保护剂的筛选,确定了枯草芽胞杆菌微粉剂的最佳配方。其配方为:枯草芽胞杆菌母药50%、载体白炭黑20%、分散剂萘磺酸钠盐甲醛缩合物(NNO)2%、表面活性剂烷基萘磺酸盐(EFW)3%、保护剂羧甲基纤维素(CMC)1.5%、载体硅藻土补足至100%。测定结果表明:枯草芽胞杆菌微粉剂含菌量为2.11×10¹⁰ CFU·g^-1,分散指数89.56,浮游指数87.57,坡度角74°,pH 6.1,杂菌率2.1%,含水率0.67%,粒径8.15 μm,热贮分解率为4.67%,产品各项指标均达到标准。盆栽条件下,枯草芽胞杆菌微粉剂用量1 000 g·(hm²)^-1时喷粉对黄瓜白粉病的保护效果优于治疗效果,防效分别为89.08%和84.95%;田间试验,枯草芽胞杆菌微粉剂在用量为1 000 g·(hm²)^-1时喷粉对黄瓜白粉病的保护效果为80.66%。