甲基营养型芽孢杆菌TA-1的分离鉴定及其对玉米茎基腐病的防效评价

发布时间：2020-06-28 09:02

【摘要】：玉米是我国重要的粮食作物,玉米茎基腐病是玉米上发生严重且传播广泛的土传病害,对玉米产量和品质造成很大威胁。种植玉米抗病品种和施用化学杀菌剂是防治茎基腐病的有效手段。但由于选育抗病品种耗时耗力,而化学药剂的大量使用易造成环境污染、生态失衡等问题,因此,探寻高效安全的玉米茎基腐病防治策略就显得尤为重要。作为一种环境友好、高效无毒的防治手段,生物防治在植物病害的防治中扮演着越来越重要的角色。这其中,芽孢杆菌因具有独特的生物学特性和显著的生防潜力而备受青睐。本研究从玉米根际土壤中筛选分离得到一株对禾谷镰刀菌有较强抑制效果的拮抗菌株TA-1,通过生理生化试验结合分子生物学技术明确了该拮抗菌株的种属;测定了TA-1不同浓度发酵液的抑菌活性;采用透射电镜对拮抗菌作用后禾谷镰刀菌菌丝的超微结构进行了观察;同时,利用温室盆栽试验和大田验证试验系统评价了拮抗菌株TA-1对玉米茎基腐病的防治效果以及对玉米生长的影响。此外,对拮抗菌株TA-1产生的脂肽类化合物进行了初步分析鉴定,探究其防治玉米茎基腐病的作用机制,为降低化学药剂的使用和保障玉米产业可持续发展提供理论依据。现将研究结果总结如下:1.通过对拮抗菌TA-1进行菌落形态观察,结合生理生化试验,同时对16S rRNA和gyrB基因序列进行分析后构建系统发育树,最终将TA-1鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。2.平板对峙实验结果表明TA-1对禾谷镰刀菌具有很强的抑制效果,抑菌圈可达10-15 mm;不同浓度TA-1发酵液对禾谷镰刀菌抑菌活性试验结果表明,随着发酵液浓度的升高,禾谷镰刀菌菌丝生长受到的抑制逐渐增强。当发酵液浓度为10~8 CFU mL~(-1)时,菌丝抑制率最高可达86.32%。3.温室盆栽试验中,生防菌株TA-1能够显著降低玉米茎基腐病的发病率和病情指数。发酵液浓度从10~4 CFU mL~(-1)升高到10~8 CFU mL~(-1)时,茎基腐病的发病率从55.00%降为11.67%,而对照组的发病率为88.3%。当发酵液浓度提高到10~8 CFU mL~(-1)时,防效达到86.79%。4.连续两年的大田试验结果表明,不同浓度的TA-1发酵液均能够显著降低玉米茎基腐病的发病率,表现出良好的防治效果,同时还可以有效提高玉米植株的生长量。TA-1发酵液处理后,与对照相比,玉米植株的株高、茎粗和产量最大可以分别提高19.2%、27.8%和26.2%。这进一步证实了拮抗菌株TA-1的防病促生作用。5.透射电镜(TEM)观察发现菌株TA-1能够破坏禾谷镰刀菌细胞结构,导致细胞器的损坏和细胞液的外渗,造成细胞降解,从而引起细胞坏死。6.利用MALDI-TOF MS对生防芽孢杆菌TA-1产生的抗菌物质进行分析鉴定,结果表明,TA-1发酵后产生了脂肽类化合物Surfactin和Iturin,这可能是其防治玉米茎基腐病害主要的生防机制。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.131;S476
【图文】：

表面活性素

研究表明，表面活性素发挥抑菌效果是通过作用于生物膜磷脂双通道，引起脂膜结构损坏，促使细胞内容物外渗，导致细胞死亡；同够通过抑制病原菌酶活性来阻遏其蛋白质合成，造成病原物细胞代谢原菌生长繁殖的目的。此外，植物根部的表面张力会因为表面活性素，从而可以增强拮抗细菌的游动性，促进生物膜的形成，阻止病原菌护根部的目的（Bais et al., 2004）。

甲基营养型芽孢杆菌TA-1的分离鉴定及其对玉米茎基腐病的防效评价

泛革素结构

【参考文献】