省级科研院所促进农业科技发展的实践与思考——以河北省农林科学院植物保护研究所为例

文章以河北省农林科学院植物保护研究所为例,阐述了其在促进农业科技发展方面的主要做法,如在学科布局中突出优势特色、在人才队伍建设中以人为本、在推进乡村振兴工作中抓科技服务等,分析了其在促进农业科技发展中存在的问题,针对问题提出了以问题为导向进行科学选题、完善以支撑产业发展为导向的评价体系、进一步完善激励机制等相关建议,以期为省级科研院所促进农业科技发展提供参考。     

利用微生物杀菌剂防治马铃薯黄萎病

马铃薯黄萎病是一种重要的世界性土传兼种传维管束病害,危害大且防治困难。利用活体微生物杀菌剂是防治作物土传病害的有效措施之一。本研究通过盆栽试验评价了微生物杀菌剂枯草芽胞杆菌可湿性粉剂对马铃薯出苗和生长的安全性,在河北省马铃薯主产区开展田间小区试验,研究了该制剂有效防治马铃薯黄萎病的使用方法和适宜施用剂量,并在河北省涞源县、围场县和永年区3县区分别开展了田间示范应用。盆栽试验和田间试验结果表明,枯草芽胞杆菌可湿性粉剂15、30和45 kg/hm²拌种处理对马铃薯出苗安全,对马铃薯生长没有不良影响;田间小区试验表明,在围场县试验田中,该制剂30 kg/hm²拌种处理单独使用或30 kg/hm²拌种加15 kg/hm²初花期滴灌使用均能显著减轻马铃薯黄萎病的发生,分别增产15.53%和17.10%;在新乐市试验田,枯草芽胞杆菌可湿性粉剂30 kg/hm²拌种处理显著增加马铃薯产量16.38%。田间示范应用结果表明,枯草芽胞杆菌可湿性粉剂30 kg/hm²拌种处理在涞源县和围场县防治马铃薯黄萎病效果显著,防效分别为84.22%和72.93%,两地分别显著增产24.30%和9.27%;在邯郸市永年区,相比化学药剂对照处理,枯草芽胞杆菌可湿性粉剂30 kg/hm²拌种处理显著增加马铃薯产量19.73%。本研究表明,枯草芽胞杆菌可湿性粉剂对马铃薯黄萎病具有显著的防治效果和显著的增产效果,为该制剂在马铃薯生产中高效应用提供了科学依据。     

枯草芽孢杆菌BAB-1脂肽类化合物的分离及稳定性分析

枯草芽孢杆菌菌株BAB-1是一株高效防治番茄灰霉病的生防细菌。通过盐酸沉淀、甲醇萃取的方法,从该菌株的发酵上清液中提取出一种脂肽类化合物。该物质能够显著抑制番茄灰霉菌菌丝生长及分生孢子的萌发,孢子萌发抑制率为83.02%。抑菌谱试验表明该物质对多种植物病原真菌具有明显的抑制作用。此外,该抑菌物质对热稳定,能耐受较广的pH范围,对多种蛋白酶不敏感,在几种常用有机溶剂中保持抑菌活性基本不变。结果表明枯草芽孢杆菌菌株BAB-1产生的脂肽类物质性质稳定,具有较强的抑菌作用。     

作物病害高效生防菌株的定向快速筛选及其种类鉴定

[目的]筛选和鉴定能产Bacillomycin D的芽孢杆菌。[方法]通过PCR技术对36株具有抑菌活性的芽孢杆菌进行检测,筛选出具有Bacillomycin D合成酶基因的菌株,并利用快速蛋白液相色谱技术(FPLC)对筛选出的菌株进行检测,最后通过16S rDNA和gyrB基因序列对这些菌株进行分子鉴定。[结果]共筛选出4株能产生Bacillomycin D的菌株,其中2株为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),2株为解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)。[结论]该研究为高效微生物农药的开发奠定了基础。     

防治马铃薯黄萎病芽胞杆菌种子处理剂的研制及应用

芽胞杆菌属菌株已被广泛应用于植物土传病害的生物防治。本研究以枯草芽胞杆菌NCD-2和解淀粉芽胞杆菌Ba-2为有效成分开展了防治马铃薯黄萎病的种子处理剂研制。通过对载体、助剂种类及其比例的优化,明确种子处理剂的配方为：载体滑石粉75%、菌株NCD-2原粉13.33%、菌株Ba-2原粉6.67%、分散剂B 3.50%、润湿剂B 1.50%;制备的种子处理剂外观为浅黄色粉末,无团块。该菌剂粒径D50为36.78 μm,pH 6.85,贮藏后未出现结块和发粘现象,浓度介于1.5×10⁹～2.0×10⁹ CFU/g。作物安全性试验表明,种子处理剂用量在1～4 kg/667 m²拌种马铃薯种薯,校正出苗率与空白对照差异不显著;进一步研究以4 kg/667 m²拌种薯块不同时间对出苗的影响,明确拌种后不宜长时间放置,以2 d内播种为宜。两年多地田间试验表明,种子处理剂对马铃薯黄萎病的防治效果为48.58%～72.82%,增产为5.52%～14.32%。综合分析表明,该菌剂能够有效防治马铃薯黄萎病发生,且增产作用明显,具有广阔的应用前景。研究结果为该菌剂进一步的大面积推广示范应用奠定了基础。     

解淀粉芽胞杆菌PHODB35对小麦的促生作用及产量影响

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens PHODB35是一株具有抑菌和促生作用的多功能菌株。为了明确其对小麦的促生作用,通过离体平皿法研究菌株PHODB35发酵液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,菌株PHODB35发酵液对种子萌发和芽长生长存在不同程度影响,其中高浓度发酵液（10×10⁸和2×10⁸ CFU/mL）对上述指标具有抑制作用,低浓度发酵液（1×10⁸、1×10⁷、2×10⁶和1×10⁶ CFU/mL）对种子萌发不存在显著影响,但促进芽长的生长,其增长幅度为13.48%~20.22%,初步明确了菌株PHODB35适宜的接种浓度为1×10⁸ CFU/mL。温室盆栽试验表明,在该接种浓度处理后小麦的株高、鲜重、干重和基质有效磷含量均有不同程度的增加。同时以该菌株为活性成分研制的有机肥料（浓度为1×10⁸ CFU/g）的盆栽试验结果表明,随着PHODB35有机肥用量的增加,分别提高了基质有效磷和小麦植株全磷含量3.86和3.55倍,其促生作用优于普通有机肥。多地区的田间试验表明,PHODB35有机肥处理（T3）在产量方面高于化学肥料减施处理（T2）,增产率5.31%~9.06%。该研究结果为解淀粉芽胞杆菌PHODB35有机肥的进一步产业化开发和应用提供了科学依据。     

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。     

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。     

花铃期棉花黄萎病抗病与感病品种对 土壤细菌群落结构的影响

【目的】研究花铃期棉花黄萎病抗/感品种土壤细菌群落结构,了解抗/感品种土壤细菌群落结构与土壤理化性质之间的关系,为棉花黄萎病的监测与绿色生态防控打下理论基础。【方法】通过田间小区试验,以感病品种（鄂荆1号,EJ）和抗病品种（冀863,J863）为试验材料,采用实时荧光定量PCR（real-time PCR）和高通量测序（Illumina MiSeq）技术分别测定花铃期不同阶段（盛花期、开花后期和结铃期）土壤中大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）数量和土壤细菌群落结构,结合冗余分析（RDA）明确细菌群落结构与土壤理化性质的相关性。【结果】棉花黄萎病的发生与土壤中大丽轮枝菌ITS基因拷贝数量存在不同程度的相关性,其中感病品种EJ的发病率和病情指数与土壤中病原菌数量呈正相关,而抗病品种J863的发病率和病情指数与病原菌数量相关性不大。除盛花期外,棉花开花后期和结铃期抗病品种J863土壤中的病原菌数量低于感病品种EJ。高通量测序分析表明,除开花后期,抗病品种J863在盛花期和结铃期的细菌丰富度Chao1和ACE指数均高于感病品种EJ。主成分分析表明,抗/感品种之间及其在花铃期不同阶段的土壤细菌群落结构存在差异。群落组成方面,在门水平上,感病品种EJ的部分优势菌群平均相对丰度低于抗病品种J863,如放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、硝化螺菌门（Nitrospirae）、Patescibacteria和装甲菌门（Armatimonadetes）,降低幅度分别为16.38%、4.05%、2.25%、6.58%、7.10%、20.60%和35.78%;在属水平上,感病品种EJ的部分优势菌群平均相对丰度低于抗病品种J863,包括鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）、Bryobacter、Iamia、Pseudarthrobacter、芽球菌属（Blastococcus）、红色杆菌属（Rubrobacter）、类诺卡氏属（Nocardioides）、Pontibacter、链霉菌属（Streptomyces）、Gemmatirosa、微单孢菌属（Micromonospora）和Solirubrobacter,下降幅度分别为5.09%、19.41%、13.79%、2.36%、10.78%、34.47%、46.76%、61.84%、52.75%、48.61%、74.79%、9.13%和26.42%。冗余分析（RDA）表明,土壤细菌群落结构受硝态氮（NO₃ ^--N）、速效磷（AP）、铵态氮（NH₄ ⁺-N）、无机磷（IP）、pH和有机质（OM）指标影响。【结论】土壤中大丽轮枝菌的数量与棉花抗/感品种黄萎病发生的相关性存在差异,感病品种黄萎病的发生程度与土壤中病原菌数量呈正相关。抗病品种在盛花期、开花后期和结铃期土壤的细菌群落结构优于感病品种,并且不同生育时期的优势菌群存在一定程度的差异。土壤中细菌多样性、相对丰度和组成受有机质、pH、氮素类型、速效磷等指标影响。同时,棉花不同生育时期对土壤中细菌群落结构有明显影响。     

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...