解淀粉芽胞杆菌PHODG36菌剂的研制及其对马铃薯黄萎病的防病增产效果

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens PHODG36是一株具有抑菌和促生作用的多功能菌株。本研究以菌株PHODG36原粉为有效成分、滑石粉为填料研制了不同芽胞浓度的微生物菌剂，通过盆栽试验研究了菌剂拌种处理马铃薯种薯后对其出苗的影响，在冀北和冀南地区开展田间小区试验研究了该菌剂对马铃薯黄萎病的防治效果及对马铃薯产量的影响。结果表明，制备的PHODG36菌剂外观为浅黄色粉末，无团块。该菌剂平均粒径D₅₀为（38.25±0.46）μm，pH为（6.65±0.15），贮藏后未出现结块和发粘现象，浓度介于1.5×10⁹～2.0×10¹⁰ CFU/g。与空白对照和化学药剂相比，不同浓度菌剂拌种处理后校正出苗率之间差异不显著，而菌剂随着浓度的增加，校正出苗率呈下降趋势。不同地区的田间试验表明，PHODG36菌剂在1.5×10⁹～1.0×10¹⁰ CFU/g对感病品种黄萎病的病情指数防效为43.08%～58.46%，增产率为8.29%～30.37%；对抗病品种主要表现为增产作用，增产率介于1.85%～9.0%。综合分析表明，菌剂使用浓度为1.5×10⁹～1.0×10¹⁰ CFU/g能够有效降低黄萎病的发生，节约投入成本，且增产作用明显。研究结果为黄萎病的防控提供绿色产品，并为该菌剂进一步的大面积推广示范应用奠定了基础。     

棉花枯萎病菌AFLP分子标记体系的建立及初步应用

建立并优化了基于HaeⅢ/PstⅠ酶切的棉花枯萎病菌AFLP分析的最佳反应体系,并从32对引物组合中筛选出适合该反应体系的引物组合3对.应用该技术对存在于我国的棉花枯萎病菌3号、7号和8号生理小种的标准菌株进行分析,结果表明该技术能够有效地将这3个标准菌株区分开;通过该体系对来自我国4个省的20个棉花枯萎病菌菌株进行分...     

棉铃疫病人工接种方法优化及应用

【目的】棉铃疫病是严重危害棉花生产的铃部病害。本研究旨在优化棉铃疫菌(苎麻疫霉,Phytophthora boehmeriae)的人工接种方法并有效应用。【方法】在室内保湿培养条件下,比较了棉株不同部位健康成铃自身携带棉铃疫菌的情况;利用贴接棉铃疫菌菌盘的方法,比较了棉铃表面消毒和不消毒、有伤和无伤接种对棉铃疫病发病情况的影响;建立棉铃疫病人工接种方法并应用于防治棉铃疫病化学药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测。【结果】田间棉株下部第1~3果枝铃的棉铃疫病发病率显著高于中部第4~6果枝铃、中部第7~9果枝铃和上部第10~12果枝铃;75%(体积分数,下同)酒精浸泡棉铃2 min能够有效杀死棉铃表面携带的棉铃疫菌和其他真菌等杂菌;有伤接种棉铃疫菌,棉铃疫病发病快且均匀。建立了棉铃疫病快速人工接种方法:选取棉株中部第4~9果枝上的健康带柄成铃,去掉苞叶,用75%酒精浸泡消毒2 min,在棉铃中上部铃缝处针刺接种棉铃疫菌,25℃保湿培养3~7 d即可完全发病。应用优化的棉铃疫病人工接种方法筛选、鉴定结果表明,12种化学杀卵菌剂中,对棉铃疫病防效理想的药剂为25%(质量分数,下同)甲霜·霜霉威可湿性粉剂、70%丙森锌可湿性粉剂和52.5%噁酮·霜脲氰水分散粒剂;16个棉花品种对棉铃疫病存在抗性差异;10个棉铃疫菌菌株中JP18-4的致病力最强,JP15-2对棉铃的致病力最弱。【结论】本研究优化建立了棉铃疫病人工接种方法。该方法在7 d内即可完成棉铃疫病相关试验的评价,为加快棉铃疫病防治药剂筛选、棉花品种抗病性鉴定和棉铃疫菌致病力检测提供可行的技术。     

小麦品种Libellula和咸农4号数量抗条锈病的抗性组分遗传研究

为明确小麦对条锈菌(Puccinia striiformisWest.f.sp.tritici)数量抗性的几个抗性组分的遗传,并确定有效的抗性组分,对Libellula和咸农4号杂交组合的7个世代进行了组织病理学和培养性状观察;运用遗传估计、通径分析和联合尺度检验的方法进行遗传力、显性度和基因数的估计,以及组分间的因果关系和基因互作方式的探讨。发现菌落长度和宽度的遗传力较高,分别为0.79和0.57,而显性度很低,分别为0.02和0.11;两者对菌落面积建成的直接效应分别为0.55和0.40,间接效应分别为0.45和0.32,远大于其他组分的直接和间接效应;尺度检验只有控制菌落长度和宽度的抗病基因才符合加性(m[d])模型。因此,在5个抗性组分中,菌落长度和宽度可以作为有效的选育抗性材料的抗性组分,同时筛选工作大大提高了抗性材料的选育和基基标记的效率。     

生防枯草芽孢杆菌HMB19198发酵培养基的筛选及优化

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis HMB19198菌株能有效防治番茄灰霉病,脂肽类抗生素泛革素(fengycin)是该菌株产生的主要抑菌活性物质。为提高HMB19198菌株的发酵水平,本研究以活芽孢浓度为检测指标,通过对8种常用工业培养基进行筛选,获得了利于HMB19198菌株芽孢形成的基础培养基。采用单因素试验筛选HMB19198菌株芽孢产量较高的碳源和氮源组合,结果表明,以可溶性玉米淀粉和糖蜜作为碳源、以花生饼浸粉和蛋白胨作为氮源时,有利于HMB19198菌株芽孢的形成。进一步运用Plackett-Burman及响应曲面分析相结合的方法,对碳源物质玉米淀粉和糖蜜,氮源物质花生饼浸粉和蛋白胨,以及无机盐K₂HPO₄?3H₂O和MgSO₄?7H₂O的适宜浓度进行了优化。优化后发酵培养基配方中各成分的质量浓度分别为:可溶性玉米淀粉67.0 g/L、糖蜜14.1 g/L、花生饼浸粉41.6 g/L、蛋白胨10 g/L、K₂HPO₄?3H₂O 9.2 g/L以及MgSO₄?7H₂O 1.5 g/L。在优化培养基中,HMB19198菌株发酵液的芽孢浓度可达到6.92 × 109 个/mL;同基础培养基相比,采用优化后的培养基,菌株发酵周期缩短了40%,发酵液中芽孢浓度提高了107%,泛革素浓度提高了39.4%。     

盐胁迫下枯草芽孢杆菌NCD-2对番茄促生作用及对土壤微生物群落结构的影响

【目的】探讨盐胁迫下生防枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2菌株对番茄的促生效果及对土壤微生物群落多样性的影响,为拓宽NCD-2菌株的应用提供理论依据。【方法】采用温室盆栽试验,测定盐胁迫下NCD-2菌株对番茄株高、地上部、根部干重和鲜重的影响,并测定抗逆相关酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和脱落酸（ABA）含量;采用高通量测序（Illumina MiSeq）技术测定NCD-2菌株菌悬液处理（NCD0）、100 mmol·L^-1 NaCl处理（CK100）、NCD-2菌株菌悬液+100 mmol·L^-1 NaCl处理（NCD100）和清水处理作为对照（CK0）条件下土壤真菌、细菌群落结构,分析盐胁迫下NCD-2菌株对番茄根际土壤微生物群落结构的影响。 【结果】正常条件下,经NCD-2菌株处理,番茄株高、地上部鲜重、地上部干重、根部鲜重和根部干重分别较对照增加了9.08%、10.37%、16.64%、15.42%和16.78%;在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄株高、地上部鲜重、地上部干重、根部鲜重和根部干重分别较对照增加了16.86%、18.96%、21.32%、10.50%和23.99%。盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄体内SOD、POD、CAT活性和ABA含量分别较对照提高了50.45%、56.18%、29.55%和34.60%。细菌群落组成分析表明,在没有盐胁迫的条件下,NCD-2菌株处理后番茄根际放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）菌群的相对丰度分别较清水对照（CK0）提高了7.28%、15.14%和23.03%;节杆菌属（Arthrobacter）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、微枝形杆菌属（Microvirga）和链霉菌属（Streptomyces）菌群的相对丰度分别较CK0提高了50.88%、15.31%、11.32%和16.41%。在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,经NCD-2菌株处理,番茄根际变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门、厚壁菌门（Firmicutes）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）菌群的相对丰度分别较单独NaCl处理（CK100）提高了6.08%、8.19%、14.11%和4.70%;节杆菌属、芽孢杆菌属（Bacillus）、鞘氨醇单胞菌属和微枝形杆菌属菌群的相对丰度分别较CK100提高了5.54%、31.80%、23.39%和23.08%。真菌群落组成分析表明,在没有盐胁迫的条件下,NCD-2菌株处理后番茄根际被孢菌门（Mortierellomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）和壶菌门（Chytridiomycota）菌群相对丰度分别提高至CK0的186%、477%和1 650%;小被孢霉属（Mortierella）、木霉属（Trichoderma）和光黑壳属（Preussia）菌群分别提高至CK0的186%、108%和120%。在100 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下,NCD-2菌株处理后番茄根际被孢菌门、球囊菌门和壶菌门菌群分别提高至CK100的345%、154%和921%;小被孢霉属较CK100提高了246%。 【结论】盐胁迫环境下NCD-2菌株处理后通过提高番茄体内抗逆相关酶的活性、ABA的含量,增加番茄根际有益微生物的种群数量,从而提高了番茄对盐胁迫的耐受能力,显著促进了番茄的生长发育。     

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。     

棉花烂铃病的发生、品种抗病性及主要病原菌致病力分析

2011~2013年,调查了我国黄河和长江流域6省70县(市)200块棉田和不同栽培模式下棉花烂铃病发生情况,田间试验评价了棉花品种对烂铃病的抗性,采用离体棉铃人工接种方法分析了棉铃烂铃主要病原菌的致病力分化情况。结果表明:(1)所有调查的棉田均有棉花烂铃病发生,其中,棉铃疫病在各地发生最为普遍而且严重,仍属于我国黄河和长江流域棉区的最主要的棉花烂铃病,其病原菌为苎麻疫霉(Phytophthora boehmeriae)。(2)与春棉直播模式相比,3种套种模式均能显著减少棉花烂铃病的发生,其中麦-棉-西瓜12∶2∶1种植模式的防效最好,减少烂铃72.96%。(3)河北、山东和河南3省审定的50个棉花品种对棉花烂铃病的抗性存在显著差异,其中邯7860、邯棉103、锦科178、百棉1号和郑农棉4号5个品种对棉花烂铃病表现了较好的抗性,单株烂铃低于3.0个。(4)苎麻疫霉在棉铃上的致病力存在显著分化。     

5个持久抗条锈病小麦品种的抗性组分和遗传距离的研究

 小麦数量抗病品种Aquileja(AQ)、Libellula(LB)、Luke(LK)、Nugaines(NG)和咸农4号(XN)具有持久抗条锈病特点,本文对这5个品种的抗性组分及它们之间的遗传距离进行了研究,以铭贤169(MX)为感病对照品种。苗期室内抗性组分试验表明:LB、XN、AQ 3个品种与LK、NG 2个品种相比,前者的气孔下泡囊密度低于后者;前者的菌落长度短于后者。其中AQ和XN的吸器密度低于LK和NG而高于LB;LK和NG的气孔下泡囊密度甚至高于感病对照品种MX。田间抗性组分试验表明:5个数量抗病品种AQ、LB、LK、NG和XN的反应型(IT)、严重度(DS)、病情发展曲线下面积(AUDPC)和病斑长度(LL)值均低于感病对照品种MX;数量抗病品种AQ、LB、LK、NG、XN之间相比,AQ的IT值最高而LB最低;NG的DS和AUDPC值最高而LB最低;AQ、NG和XN的LL值高于LB和LK;AQ的病斑密度值低于NG和LK而高于XN和LB。由此可见,LK和NG没有抗侵入能力而在成株期具有抗扩展能力,LB、AQ和XN除了具有抗扩展能力外,还具有降低侵入频率能力。基于SSR DNA指纹数据的聚类分析,AQ与LB为同一类,NG与XN为同一类,LK单独为一类。由此推测,AQ或LB与其它3个数量抗病品种之间杂交的后代中可能会出现性状超亲分离,本实验室报道的AQ/NG杂交组合的结果证明了这一点。本文为进一步的抗病遗传育种工作提供了有用信息。     

棉铃疫病生防细菌筛选、鉴定及制剂防治效果

为有效防治由苎麻疫霉Phytophthora boehmeriae引起的棉铃疫病,采用平板对峙培养法、离体试验和田间小区试验对棉花、玉米、番茄、黄瓜等作物根围细菌进行筛选,结合形态学观察、16S rDNA序列分析及Biolog微生物自动鉴定系统对筛选出的生防细菌进行分类鉴定,并通过离体试验对优秀生防菌2种制剂的防治效果进行评价。拮抗细菌初筛试验结果表明,在供试的1 250株作物根围细菌中,399株细菌菌株有良好的抑菌能力,其中40株拮抗细菌菌株抑菌率在80.00%以上,菌株HMB22922抑菌能力突出,对棉铃疫病菌的抑菌率为85.71%,抑菌带宽10.0 mm。室内筛选试验结果表明,菌株HMB22922、HMB23917和HMB21405的病情指数显著低于空白对照,与化学药剂对照间差异不显著,人工接种苎麻疫霉5 d和7 d后,3株菌株对棉铃疫病的防治效果分别为73.92%、69.58%、56.54%和81.34%、66.67%、64.60%。田间筛选试验结果表明,菌株HMB22922培养液对棉铃疫病的田间防治效果为47.12%～58.64%,优于其它2株供试菌株,与化学药剂的防治效果相当且防治效果稳定。生防菌株HMB22922经形态学观察、序列分析和和微生物鉴定系统被鉴定为萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus。人工接种苎麻疫霉5、7和12 d时,以菌株HMB22922为有效成分的2.5′109 CFU/mL萎缩芽胞杆菌悬浮剂的防治效果分别为86.33%、78.66%和64.44%,均优于其相同菌量培养液的防治效果。