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葡萄根癌病是由葡萄土壤杆菌(Agrobacterium vitis)引起的一种在生产上造成了较大经济损失的世界性病害。HX2菌株是很有应用前景的生防菌株。本研究系统分析和研究了HX2菌株防治根癌病的相关性状及其作用机理。
HX2菌株对根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)、发根土壤杆菌(A.rhizogenes)、葡萄土壤杆菌(A.vitis)三个种的21个菌株;水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)、棉花细菌性角斑病菌(Xanthomonas campestris pv.malvacearum)、甘蓝黑腐病菌(Xanthomonas campestripv.campestri)、黄瓜细菌性角斑病菌(Pseudomonas lachrymans)、番茄溃疡病菌(Clavibactermichiganense subsp.michiganensis)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等植物病原细菌的代表菌株;黄瓜枯萎病菌(Fusarium orysporum f.sp.cucumerinum)、西瓜枯萎病菌(Fusarium orysporum f.sp.niveum)、番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)和番茄早疫病菌(Alternaria solani)等植物病原真菌及金黄色葡萄球菌(Staphlococcus aureus)均具有平板抑制效果。表明HX2菌株具有较为广泛的抑菌谱。在温室中以向日葵为指示植物,HX2菌株对由土壤杆菌属三个种的21个菌株引起的根癌病均有不同程度的防治效果。在温室葡徇活体植株上,HX2菌株菌体和上清液对由A.vitis K308引起的冠瘿瘤的形成均有不同程度的抑制作用,但发酵液上清液的防效优于菌体的防效。大田试验中,HX2菌株对由A.vitis K308引起的葡萄根癌病有良好的防治效果,应用HX2菌株处理的葡萄植株根癌病的发病率及病情指数均有显著性降低,防效达到80.2%。
通过部分生理生化特性和BIOLOG代谢指纹及16S rDNA序列测定和分析,鉴定HX2菌株为水生拉恩氏菌(Rahnella aquatilis)。应用质粒pSMC21转化HX2菌株感受态细胞,获得了绿色荧光蛋白基因gfp标记的HX2菌株。该标记菌株能稳定表达绿色荧光,在生长速度、产生抗菌物质和生防效果等方面与野生型菌株均无显著性差异。GFP标记示踪表明HX2菌株在葡萄根表面和根际土壤中存活定殖时间均可以达到三个月;对土壤微生物群体数量无显著影响;在自然水体中存活能力差。
HX2菌株产生抗菌物质的最适培养基筛选试验表明,在碳源为葡萄糖、氮源为有机氮的培养基中能产生大量的抗菌物质。HX2菌株抗菌物质产生的适合培养条件为:28℃,初始pH为8.0,装瓶量为30%,震荡培养16 h。从HX2菌株发酵液中分离提取并部分纯化了抗菌物质,物理和化学性质表明它可能是一种含有糖类基团的非蛋白和非酚类的极性小分子物质。该抗菌物质粗提物具有良好的热稳定性,对部分蛋白酶及RNase不敏感,对碱敏感,在pH为6.0-12.0处理30分钟则完全丧失活性。该物质在200-320 nm范围内均有强烈的吸收,最大吸收波长为285 nm。
HX2菌株不产生嗜铁素、HCN、蛋白酶、纤维素酶和几丁质酶等活性物质,不产生也不降解AHLs信号物质;产生IAA和磷酸酯酶。产生抗菌物质是HX2菌株防治葡萄根癌病的重要因素。抗菌物质粗提物对病菌形态及细胞膜渗透性无显著影响,其抑菌作用是通过干扰菌体RNA和蛋白质的合成实现的。