致病疫霉诱导下HT-6抑菌物质的初步分析及防病作用

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马铃薯(Solanum tuberosum L.)作为重要的粮食作物,因其耐寒、耐旱、易储存、营养价值丰富且能预防高血压、糖尿病等特点,在全世界范围内有广泛的种植。但是马铃薯晚疫病(Potato late blight)的流行和频发,成为马铃薯生产的一个重要障碍。由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的马铃薯晚疫病每年给全球带来高达70亿美元的损失,而我国因晚疫病发生造成的损失亦达到17亿美元左右。当前,生产中主要利用甲霜灵等化学药剂或者选育抗病品种来防治晚疫病,但由于化学农药带来的环境问题和漫长的品种选育过程,使得许多学者逐渐意识到生物防治的重要性。目前研究发现细菌、真菌和放线菌等均能对致病疫霉生长产生强烈的抑制作用。不同种类的拮抗菌产生的抑菌物质不同,即使同一类拮抗菌,其中不同的菌株产生的抑菌物质也可能不同,如短小芽孢杆菌产生的溶杆菌素、枯草芽孢杆菌WL2产生的脂肽物质Iturin A和Surfactin均对致病疫霉菌丝生长具有良好的抑制效果。拮抗菌不仅可以产生抑菌物质抑制致病疫霉的生长,还可以增强马铃薯植株体内的抗性酶活,提升马铃薯的抗病性而不易感染晚疫病。本研究室近年来筛选出许多对致病疫霉有强烈抑制作用的拮抗菌株,其中李丽艳自西藏核桃树叶斑病的叶片中筛选出的拮抗细菌HT-6对致病疫霉具有很强的抑制作用,该菌株经本研究室张聪颖鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。但该菌株以什么样的物质抑制致病疫霉尚不清楚,本试验对致病疫霉诱导下HT-6产生的抑菌物质进行初步分析,并探讨其离体防病作用,为进一步分离纯化抑菌物质奠定基础。取得的主要研究成果如下:1.比较了预先单独用LB液体培养基和黑麦液体培养基分别培养的HT-6与致病疫霉对峙培养后,对HT-6抑菌作用的影响,发现彼此之间没有显著性差异,抑菌率分别为89.61%和86.58%;受HT-6抑制的致病疫霉菌丝体发生多种类型的畸变,总畸变率高达40.33%。2.探讨了HT-6产生抑菌物质的条件和阻断方式。HT-6菌株单独培养后的无菌体发酵液及胞内胞壁物质均没有抑菌效果;利用3种平板隔离试验证明抑菌物质不是挥发性物质;但平板对峙试验中抑菌带内的无菌体琼脂块有显著的抑菌作用,且随着培养时间延长或琼脂块数量增加,琼脂块的抑菌作用逐渐增强;比较硫酸铜、SDS和壳聚糖3种试剂对HT-6抑菌作用的阻断效果,发现壳聚糖最佳。3.利用蒸馏水和不同有机溶剂浸提HT-6产生的抑菌物质,发现甲醇浸提液(74.03%)对菌丝生长的抑制作用最强,其次是乙酸乙酯浸提液(69.26%)和水浸提液(53.25%);对致病疫霉孢子囊直接萌发和游动孢子释放的抑制以甲醇浸提液效果最好,处理后孢子囊直接萌发率和游动孢子释放率分别为10.21%和9.59%。4.比较了几种不同溶剂浸提液在马铃薯离体组织上的防病效果。结果显示,在马铃薯块茎切片上,甲醇浸提液和水浸提液在病害预防、病害治疗方面效果均优于其它几种浸提液,病害预防效果分别为73.77、67.44。在马铃薯离体叶片上,甲醇浸提液的病害预防和病害治疗效果最好,预防效果(66.78)显著优于治疗效果(63.34)。5.测定了甲醇浸提液诱导处理后马铃薯块茎中防御性相关酶(PPO、PAL、POD)和可溶性蛋白的变化。发现用甲醇浸提液单独诱导处理后,几种酶活和可溶性蛋白含量相比对照均明显增加,而且甲醇浸提液与致病疫霉有协同增加抗性酶和可溶性蛋白含量的作用。6.明确了甲醇浸提液对环境的稳定性。适宜pH值为410,在中性环境(pH7)中抑菌率最强(74.46%);在温度为40℃100℃抑菌活性稳定,抑菌率均在50%以上,但达到121℃时耐受性显著降低;在紫外灯下照射10 h,抑菌率仍达到71.00%;Mg2+和Ca2+可以部分抵消甲醇浸提液对致病疫霉的抑制作用(抑菌率分别为70.13%和69.26%),而Zn2+和Fe3+则可以增强浸提液的抑制效果,尤其是Fe3+处理后的浸提液抑菌率可达到74.89%。
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