芽孢杆菌对番茄促生及防治番茄黄化曲叶病毒病机制研究

发布时间：2020-10-19 23:00

　　 芽孢杆菌作为一类重要的生防菌株,对土壤微生物群落结构的调节作用与其防病促生作用是否相关尚不明确。番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)是近几十年来影响番茄生产最具破坏性的病害之一,有关芽孢杆菌对番茄黄化曲叶病毒病(Tomato yellow leaf curl disease,TYLCD)的防治效果及机制研究也未见报道。本文以实验室保存的11株芽孢杆菌为研究对象,通过皿内发芽和拮抗试验筛选具有促生、拮抗效果的优良菌株,对其进行形态学、生理生化和分子生物学鉴定,且通过盆栽试验研究了芽孢杆菌对番茄促生及TYLCD的防治效果,并进一步探究芽孢杆菌对微生物群落结构的调整作用与其促生及抗病毒作用之间的关系。主要结果如下:(1)筛选出4株具有显著促生及拮抗功能的潜在生防芽孢菌株Bs10、Ba13、Ba12和Bl10。(1)Ba13的拮抗促生性能综合表现最优,对13株供试植物病原真菌均具有拮抗作用,使小白菜和番茄种子的简明活力指数分别增加13.6%和40.8%;(2)菌株Bs10促生效果最显著,使小白菜和番茄种子简明活力指数分别增加18.6%和43.0%,但对病原真菌无拮抗作用;(3)菌株Ba12和Bl10也表现出一定的促生及拮抗作用,Ba12对10种病原真菌具有拮抗作用,而Bl10未表现出拮抗效果。综合以上结果,菌株Ba13和Bs10可作为潜在生防菌株进行进一步研究,Ba12和Bl10综合效果次之,进行相应研究。(2)通过16S rDNA序列分析确定所筛选菌株Bs10、Ba13、Ba12和Bl10的分类地位,其中菌株Ba13与Bacillus amyloliquefaciens RD7-7(CP016913)相似度最高,达99.90%,为解淀粉芽孢杆菌。菌株Bs10与Bacillus subtilis KCTC 13429(GCA000332645)亲缘关系最近,相似度达99.70%,为枯草芽孢杆菌。菌株Ba12与Bacillus amyloliquefaciens DSM 7(000196735.1)的相似度达99.87%,为解淀粉芽孢杆菌。菌株Bl10与Bacillus sonorensis NBRC(AYTN01000016)的相似度达99.81%,为索诺拉沙漠芽孢杆菌。进一步结合形态学和生理生化指标对Ba13和Bs10进行综合的鉴定。(3)通过盆栽试验研究3株芽孢杆菌Bs10、Ba12和Bl10对番茄的促生作用及其对番茄根际微生物群落结构的调节作用。结果表明:(1)3株芽孢杆菌对番茄植株的生长均具有显著的促生作用。Bs10、Ba12和Bl10处理植株根系总长度、总面积和总体积分别增加25.6%~104.5%、10.4%~76.2%和7.9%~63.3%,其中Bs10的促生效果最为明显,各指标均达显著水平;(2)芽孢杆菌施入后可改善番茄根际可培养微生物群落结构,Bs10、Ba12及Bl10接种后番茄根区、根表的B/F分别增加213.0%和271.0%,115.0%和236.0%以及54.0%和106.0%,B/F提高表明土壤抗病能力的提升;(3)番茄根际土壤优势菌中有益菌数量增加,如Bacillus methylotrophicus大幅增加,有害菌Fusarium solani和Fusarium oxysporum显著减少,进一步研究发现优势菌B.methylotrophicus对小白菜也具有显著的促生作用。结果表明芽孢杆菌对根系微生物群落结构的调节作用是其发挥促生作用的重要机制之一。(4)通过番茄植株生物量及生理指标、病级及叶片病毒含量、抗性相关基因及相关酶活、根际微生物群落结构的影响等指标,系统研究了B.amyloliquefaciens Ba13对TYLCD的防治效果及机制。结果表明:(1)Ba13可显著降低植株感染率、病级及叶片病毒含量,接种病毒14 d和28 d防效分别达51.8%和48.4%,且番茄叶片绿色度、根系发育及地上部分生物量也有显著增加。(2)Ba13可显著提高番茄系统抗性相关基因PR1、PR2、PR3表达及相关酶PAL、PPO、POD、β-1,3葡聚糖和几丁质酶活性。(3)对番茄根际微生物群落结构分析发现,Ba13可改善番茄根际可培养微生物群落结构,使根际土壤B/F显著增加,优势菌中有益细菌数量如Bacillus velezensis B_3等比例大幅增加,病原真菌F.solani F_1和F.oxysporum F_2显著减少,进一步研究发现优势菌B_3也具有促生和提升番茄系统抗性的潜力。本研究表明Ba13可通过直接对系统抗性的诱导作用及提高根际有益菌数量从而间接影响植物系统抗性,综合实现对TYLCD的防治作用。综上所述,本文筛选出4株优良的孢菌株Bs10、Ba13、Ba12和Bl10;Bs10、Ba12和Bl10对番茄具有显著的促生作用,且其对根系微生物群落结构的调节作用是其发挥促生作用的重要机制之一;Ba13可通过对系统抗性的诱导作用及提高根际有益菌数量从而间接影响植物系统抗性,综合实现对TYLCD的防治作用。本研究为植物病害的微生物防治提供了潜在优良菌株,也为芽孢杆菌生防机制的揭示提供新的理论依据。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S641.2;S436.412.11
【部分图文】：

表 2-4 8 株芽孢杆菌拮抗能力的统计Table2-4 Statistical analysis of antagonistic capacity of 8 Bacillus strains菌株Strains抑菌数Number各级抑菌圈数量Number of inhibition loops at various levels6-10 mm 4-6 mm 0-4 mmBa12 10 2 3 5Ba13 13 5 6 2Bm10 5 1 0 4Bm12 9 1 2 6Bm13 5 0 3 2Bm14 9 1 2 6Bx1 10 1 0 9Bs11 5 0 2 3

3.2.3 Ba13 和 Bs10 菌落、菌体形态特征及革兰氏染色通过平板稀释涂布法，对菌株 Bs10 和 Ba13 进行形态特征的观察，发现 B的菌落形态有圆形、不整齐、污白色、不透明和有褶皱等特点；菌株 Bs10 菌表现出圆形、整齐，污白色、不透明等特点，结果见图 3-1。通过扫描电镜法行了菌株 Bs10 和 Ba13 的菌体和芽孢形态的观察，结果见图 3-2。

现出圆形、整齐，污白色、不透明等特点，结果见图 3-1。通过扫描电镜法了菌株 Bs10 和 Ba13 的菌体和芽孢形态的观察，结果见图 3-2。图 3-3 Bs10 和 Ba13 菌落（a）和革兰氏染色（b）Fig.3-3 Colony characteristics (a) and gram staining (b) of Bs10 and Ba13
【参考文献】

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本文编号：2847827