Actinobacteria-enhanced plant growth, nutrient acquisition, and crop protection: Advances in soil, plant, and microbial multifactorial interactions

Agricultural areas of land are deteriorating every day owing to population increase, rapid urbanization, and industrialization. To feed today’s huge populations, increased crop production is required from smaller areas, which warrants the continuous application of high doses of inorganic fertilizers to agricultural land. These cause damage to soil health and, therefore, nutrient imbalance conditions in arable soils. Under these conditions, the benefits of microbial inoculants (such as Actinobacteria) as replacements for harmful chemicals and promoting ecofriendly sustainable farming practices have been made clear through recent technological advances. There are multifunctional traits involved in the production of different types of bioactive compounds responsible for plant growth promotion, and the biocontrol of phytopathogens has reduced the use of chemical fertilizers and pesticides. There are some well-known groups of nitrogen-fixing Actinobacteria, such as Frankia, which undergo mutualism with plants and offer enhanced symbiotic trade-offs.In addition to nitrogen fixation, increasing availability of major plant nutrients in soil due to the solubilization of immobilized forms of phosphorus and potassium compounds, production of phytohormones, such as indole-3-acetic acid, indole-3-pyruvic acid, gibberellins, and cytokinins, improving organic matter decomposition by releasing cellulases, xylanase, glucanases, lipases, and proteases, and suppression of soil-borne pathogens by the production of siderophores, ammonia, hydrogen cyanide, and chitinase are important features of Actinobacteria useful for combating biotic and abiotic stresses in plants.The positive influence of Actinobacteria on soil fertility and plant health has motivated us to compile this review of important findings associated with sustaining plant productivity in the long run.     

皮尔瑞俄类芽胞杆菌ZF390对黄瓜细菌性软腐病的防治效果

针对黄瓜细菌性软腐病发生严重且难以防治的问题,本研究以活体防治效果为指标,筛选更加有利于田间应用的高效生防菌株。采用梯度稀释法分离纯化病害发生严重地块的健康黄瓜植株根际中的细菌菌株,再利用双层培养法筛选到6株黄瓜细菌性软腐病菌拮抗菌株,最终通过喷雾接种法筛选得到能够有效防治黄瓜细菌性软腐病的生防菌株ZF390,其防效可达77.94%,且该菌株能够有效抑制8种病原细菌的生长,抑菌谱广。结合形态学特征、生理生化特性和多位点序列分型分析,鉴定菌株ZF390为皮尔瑞俄类芽胞杆菌Paenibacillus peoriae。采用单因素试验对菌株ZF390摇瓶发酵工艺进行优化,最终发酵液菌体浓度提高了4个数量级,可达2.94×10⁹ CFU/mL。菌株ZF390是一株能够有效防治黄瓜细菌性软腐病的生防菌株,具有进一步开发成生防制剂的应用潜力。     

解淀粉芽胞杆菌JK10防治蓝莓根癌病的机理研究

本研究旨在揭示解淀粉芽胞杆菌JK10防治蓝莓根癌病的生防机制。利用改良发酵培养基对解淀粉芽胞杆菌JK10菌株进行发酵,用盐酸沉淀、硫酸铵沉淀、乙酸乙酯萃取、大孔树脂吸附四种方法对JK10发酵液中的活性物质进行分离,利用MALDI-TOF-MS对活性最高的粗提物进行分析明确其种类;对JK10进行绿色荧光蛋白标记,明确其在蓝莓根际土及组织内的定殖能力;使用高通量测序技术对蓝莓健康根组织、根癌病根组织及JK10处理的根癌病根组织内生细菌群落结构进行分析。结果表明,四种方法得到的粗提物对根癌土壤杆菌均有良好的拮抗效果,其中大孔树脂吸附法得到的粗提物抑菌活性与产率均最高。JK10发酵液中能检测出bacillomycin D和fengycin两类脂肽类化合物、大环内酯类抗生素Divergolide D和聚酮类化合物Bacillaene;菌株JK10能够稳定定殖于蓝莓根际土、蓝莓根组织细胞间隙和蓝莓叶中,定殖数量在接种35 d后趋于稳定,在蓝莓根际土和蓝莓叶中分别为1×10⁶、4.0×10⁵cfu/g;蓝莓根癌病根组织在施入生防菌JK10菌株后,相比自然条件下蓝莓根癌病根组织内生细菌菌落结构发生改变,物种多样性增加,结构更加趋向于健康蓝莓根组织内生细菌。综上所述,解淀粉芽胞杆菌JK10通过产生对蓝莓根癌病菌有抑制活性的物质,稳定定殖在蓝莓根际土及蓝莓根、叶组织中,改变蓝莓根内生细菌的群落结构而达到防治蓝莓根癌病的目的。     

榛实象甲高致病力菌株筛选及侵染过程的显微观察

榛实象甲是目前我国榛园中导致产量损失的首要害虫,生产中以化学防治为主,易导致果品化学残留超标问题。本研究的目的在于筛选榛实象甲的高毒力菌株,以期为其生物学防治提供科学依据。本研究使用2株绿僵菌(CGMCC No.3.7986、3.4607)、1株白僵菌(CGMCC No. 12108)接种榛实象甲成虫,检测其侵染榛实象甲累积死亡率随时间的变化,并用解剖镜与扫描电镜观察了白僵菌侵染榛实象甲成虫的过程。结果表明,白僵菌菌株12108侵染榛实象甲后,在处理后的第4天与第6天累积死亡率分别达到91.67%和100%,远高于同期绿僵菌3.7986的6.67%和17.5%及绿僵菌3.4607的10.0%和22.5%;白僵菌菌株12108的LT₅₀和LT₉₀值分别为2.56和4.42d,远小于绿僵菌3.7986的11.40和17.70d及绿僵菌3.4607的8.80和12.80d;在侵染开始时,白僵菌菌株12108一般从口器、触角、胸足基部、胸足关节等有缝隙的部位开始生长,接种后10d时,该虫表面被浓密的菌丝所覆盖,胸腔内部也充满菌丝,体表开始形成大量分生孢子。以上研究结果确认白僵菌菌株12108对榛实象甲有强致病力,这为榛实象甲生物农药的开发提供了重要依据。      

3株生防真菌发酵液对大豆孢囊线虫的防治效果

为了获得更多的防治大豆孢囊线虫的微生物资源,在室内对3株生防真菌黑曲霉NBC001、草酸青霉NBC008和草酸青霉NBC012进行大豆孢囊线虫的毒力测定和盆栽防治效果测定。结果表明,NBC001、NBC008和NBC012发酵液均有杀线虫活性,2倍稀释液处理,线虫校正死亡率约90%,孵化抑制率在68%以上。盆栽试验结果发现,NBC001、NBC008和NBC012发酵原液能使孢囊数分别降低50.07%、59.88%和57.45%;NBC001和NBC012发酵液使株高分别增加11.3%和18.6%,NBC008使大豆根长增加26.7%,表明菌株NBC001、NBC008和NBC012可用来防治大豆孢囊线虫。     

生防放线菌HNA30的固体发酵条件

为生防放线菌HNA30的生产应用提供依据,通过单因素试验和正交试验对其固体发酵条件进行优化。结果表明:固体发酵的最佳基质为麦麸,最佳碳源为淀粉,最佳氮源为酵母提取物;菌株HNA30固体发酵的最佳条件为淀粉50mg/g、酵母提取物30mg/g、初始含水量400mg/g、接种量0.35mL/g、培养时间168h;该条件下,HNA30的固体发酵产孢量达1.07×10~(10) cfu/g。     

槟榔科学研究近况分析

概述世界槟榔种植区域分布、面积和产量,及2015年度国内外在槟榔生理生化、生防菌、栽培管理、加工和利用等方面取得的研究进展,并对目前槟榔研究技术瓶颈和发展趋势进行了分析。     

解淀粉芽胞杆菌B1619防控设施番茄枯萎病田间使用技术研究与示范

解淀粉芽胞杆菌B1619能够有效防控设施番茄枯萎病,研究菌株B1619田间高效使用技术对保证生防效果至关重要。本文对菌株B1619在接种番茄枯萎菌的病土中的定殖规律,菌株B1619水分散粒剂在田间的撒施方式和使用剂量,菌株B1619水分散粒剂对番茄枯萎病的田间防治效果进行了试验。结果表明,解淀粉芽胞杆菌B1619可以在接种枯萎菌的病土中稳定定殖并维持一定数量,在21 d时仍然有5.9×10~4 cfu/g土的种群数量。田间穴施和灌根的撒施方式防治效果明显好于蘸根和拌土,田间使用剂量应≥6 g/株。2年4地的田间药效试验结果表明,当田间撒施方式为穴施,田间使用剂量为32 kg/667 m~2时,菌株B1619水分散粒剂对番茄枯萎病的防治效果达到65.1%~85.2%,显著高于化学药剂百菌清。示范推广试验证明,菌株B1619水分散粒剂对番茄枯萎病的田间防治效果达到85%~90%。     

韭菜提取物及其主要活性物质防控苹果轮纹病发生的研究

本文研究了韭菜提取液对苹果轮纹病菌菌丝生长及其形态的影响;以苹果枝条和果实为材料,研究了韭菜提取液对苹果轮纹病的抑制作用;并进一步探索了韭菜中4种主要活性成分对苹果轮纹病菌菌丝生长的抑制作用。结果表明,在离体条件下韭菜提取液对苹果轮纹病菌菌丝生长具有显著的抑制作用,在韭菜提取液为1:250(1 g韭菜/250 mL水)和1:100(1 g韭菜/100 mL水)的平板上生长5 d后,苹果轮纹病菌斑直径分别为对照的43.25%和4.62%;在提取液浓度为1:20(1 g韭菜/20 mL水)的平板上,苹果轮纹病菌的生长被100%抑制。韭菜提取液对菌丝形态有明显的破坏作用。韭菜提取液对苹果轮纹病的发生也存在显著的抑制作用,1:100的韭菜提取液处理的枝条和果实上病斑直径分别为相应对照菌斑直径的46.25%和42.35%;而浓度为1:20韭菜提取液处理则100%抑制了苹果轮纹病的发生。韭菜所含的4种主要活性成分中,二甲基三硫和甲基烯丙基三硫醚对苹果轮纹病菌生长具有最强的抑制效果,在浓度达1:4000(v/v)时即可100%抑制菌丝生长。以上结果表明韭菜提取液及其主要成分对苹果轮纹病菌丝生长具有显著的抑制作用,对由该病原菌引起的苹果轮纹病的发生具有显著的防控效果,为苹果轮纹病的防控提供新的思路。