生防菌荧光假单胞菌CPF10所致西瓜根围土壤中激变菌株的功能分析

发布时间：2019-08-09 08:58

【摘要】：生防菌在农业上的应用越来越广泛,荧光假单胞菌是假单胞菌属中报道最多的一种生防菌,它对西瓜、黄瓜等植物常见的枯萎病、猝倒病等土传病害有很好的防治效果。随着土壤微生物群落分析技术的不断发展,生防菌对土壤微生物群落影响的研究越来越受到人们的重视。我们前期研究表明,生防菌荧光假单胞菌CPF10的施入前期会对土壤微生物群落产生影响,土壤中有些微生物菌群数量发生剧烈变化,这些剧烈变化的菌群,很可能在土壤中发挥着特殊的功能和作用,但是否会使土壤整体的菌群环境向着对植物生长有益的方向发展还是未知的。因此,开展剧烈变化菌株的进一步研究对生防菌的生态作用机理和功能菌群的发现有重要的意义。本实验室曾通过454焦磷酸测序等技术对施入生防菌CPF10防治西瓜土传病害的土壤微生物群落进行分析,发现并分离出3株剧烈变化的菌株,剧烈增加菌株为U36,剧烈减少菌株为U12和U40,本研究基于这3株菌株对其功能和特性进行全面的分析。通过采用形态学、生理生化和分子鉴定,确定了 3株菌株分别为Sporosarcina kore ensis U12、Bacillus tequilensis U36和Aeromonas media U40。在 3 株菌株对温度、pH、盐度的抗性研究中我们发现,U36比U12和U40表现出了更好的抗性,它可以在55℃温度条件下和1O%的盐浓度条件下继续生长;U12和U40在温度达到50℃的时候或在盐浓度分别为10%和5%的条件下就不能生长了。pH 4和pH 9时,对U36生长的抑制率只有22.8%和8.6%,而对U12的抑制率达到了 62.8%和20.6%,对U40的抑制率达到了 51.8%和19.0%。在对农用杀菌剂的抗性研究中我们发现3株菌株均对波尔多液、醚菌酯·丙环唑和菌核净这3种杀菌剂几乎没有耐受性,而对春雷霉素、多菌灵和嗯霉灵·VA唑菌酮有一定的耐受性,在农业上规定的使用浓度下可以存活。在研究3株菌株与土壤中微生物的相互作用时我们发现,U36不仅对一些常见的植物病原真菌有一定的抑制作用,还对土壤中土著的一些细菌和真菌也有一定的拮抗作用,而自身生长不会受到土著细菌的影响。而U12与U40对供试的病原真菌、土著细菌和土著真菌基本没有拮抗作用,并且容易受到多种土著细菌的拮抗作用。所以,我们认为在微生物群落中,U36菌群不易受到其他微生物的影响,具有较强的竞争力,而U12和U40的稳定性相对较差,容易受到其它微生物的拮抗作用。在研究3株菌株对植物出芽、生长、抗逆性影响的研究中我们发现,在出芽试验中,U12处理组的植株根长与对照组没有显著差异(P0.05),鲜重和茎长比对照组显著减少,抑制率分别达到15.9%和20.6%;U36在茎长和株重上与对照组没有显著差异,但是对根生长的促进作用显著,达到41.5%;U40处理组各个生理指标与对照组相比都没有显著性差异,3株菌株对辣椒和西瓜种子的出芽率都没有显著影响。在辣椒生长试验中,在生长至第40d时发现,无论在有菌土还是在无菌土中U36和U40对植株的各个生理指标的影响均比对照组显著提高,对植物生长有很好的促进作用,而U12处理组却对对照组有很强的抑制作用,所以U36和U40可能是有益促生菌株,而U12可能不利于植株的生长。通过有菌土和无菌土中促生效率的对比,我们认为U12和U36通过与土壤微生物菌群互作,协同发挥作用的效果比它们直接作用于植物本身的效果要强,而U40则主要是通过对植株直接产生影响来发挥作用的。在植物抗逆性试验中,U36在干旱条件下可以有效的提高植株的保水率和促进植株干旱条件下的生长,提高植株的抗旱能力。而U12与U40对植株在干旱条件下的生长和保水率没有显著影响。在盐胁迫条件下,U36可显著提高植株在盐胁迫条件下的生长和耐盐性指数,而U12会使耐盐性指数显著降低,U40则对植株的耐盐性指数没有显著影响。由以上试验我们可知,U36和U40对植株的出芽、生长和抗逆等有一定程度的促进和保护作用;而U12对植株的生长有一定的抑制作用,可能对植物的生长产生不利的影响。在对3株菌株的潜在促生特性的研究上,我们发现U36和U40表现出一些优异的促生机制,可以产生Fe载体、吲哚乙酸、乙偶姻、具有固氮、解磷、解钾作用、产生氨基环己烷羧酸酶(ACCD)等。而U12只产生少量的吲哚乙酸和乙偶姻。这些特性对植株生长有促进和保护作用,所以这可以用来解释,在盆栽试验中U36和U40菌株对植物表现出的有益效果。综合分析,发现荧光假单胞菌CPF10在土壤中,除了产生抗生素来抑制病原菌,还通过促进土壤中有益菌群的生长、抑制有害菌群的生长,来使土壤生态向着有利于植物生长的方向发展。可见,荧光假单胞菌CPF10对土壤微生态的调控也是其生防机理的重要组成部分。菌株U36,它无论是在自身特性方面,还是在对植物的生长方面都表现出有益的效果和功能,可能是潜在的生物农药和肥料资源,具有一定的应用潜力。目前,针对生防菌对微生物群落变化的研究主要集中在对群落整体的研究,很少有学者对具体的激变菌株进行研究,因此,对这一问题的认识停留在群体的层面。我们研究了这些剧烈变化的菌株在土壤中发挥特殊的功能,从剧烈变化菌群的个体层面开展工作,探讨生防菌与土壤中的微生物和植物的相互作用,明确了荧光假单胞菌CPF10在土壤生态中发挥的作用的,为全面揭示荧光假单胞菌CPF10的生物防治机理提供了生态学基础。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S476

【参考文献】