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水稻稻瘟病是由真菌稻瘟病菌引起的作物病害,通常会造成水稻的严重减产。目前,对稻瘟病菌的防治方法,主要使用传统化学农药以及培育抗性品种。随着粮食安全生产和农业可持续发展的需要,生物防控,特别是利用植物内生菌防治稻瘟病,正逐渐成为研究热点。本论文以一株前期筛选出的高效抗稻瘟病的水稻内生菌Streptomyces sporocinereus OsiSh-2为研究对象,从营养铁元素竞争性作用角度探究OsiSh-2和稻瘟病菌Magnaporthe oryzae的互作机制,为揭示植物内生菌与病原菌之间的拮抗关系提供了理论基础,并为进一步开展新型生物防治策略提供思路。相关的研究内容和结果如下:1、比较基因组学分析揭示OsiSh-2和稻瘟病菌之间的铁摄取系统特征差异。选取放线菌S.sporocinereus种属的OsiSh-2和NBRC 100766,稻瘟病菌70-15、P131和Y34,提取其基因组相关信息,进行COG/KOG、GO功能分类及KEGG代谢通路注释,分析各菌株含有的与铁元素获取及吸收相关的铁载体、高铁还原酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等相关功能基因的特点。结果显示,S.sporocinereus种属放线菌与稻瘟病菌相比,前者含有更多的铁载体相关基因,后者则含有更多的高铁还原酶相关基因,表明二者可能利用不同的铁摄取系统,因此其铁元素竞争能力可能存在差异。此外,对OsiSh-2与13株抗真菌放线菌,以及13株植物内生菌中的铁载体合成基因簇的比较分析发现,OsiSh-2在不同微生物类群中,都含有相对数量最多(4个)的铁载体合成基因簇,表明OsiSh-2可能是一株产铁载体优势菌株,这一特点有可能与其拮抗病原菌作用相关。2、OsiSh-2和稻瘟病菌之间的铁元素竞争能力比较分析。通过检测内生放线菌OsiSh-2和稻瘟病菌Guy11在铁充足和缺乏的条件下,其生长状况、铁载体产量以及铁还原能力,发现Guy11对铁元素具有明显的生长依赖性,而OsiSh-2的生长却很稳定,表明在缺铁环境下,OsiSh-2比稻瘟病菌更加具备生存优势。在同一生长环境下的铁元素竞争实验结果显示,OsiSh-2能够比Guy11螯合更多的铁元素。在正常和铁缺乏条件下,OsiSh-2的铁载体产量明显高于Guy11;在铁充足时,OsiSh-2又比Guy11表现出更强的铁还原能力;此外,当环境中铁含量丰富时,OsiSh-2的产铁载体能力受到抑制,对Guy11的拮抗效果减弱。以上结果表明,OsiSh-2具备比稻瘟病菌更强的铁竞争能力,而且OsiSh-2分泌的铁载体参与了对稻瘟病菌的拮抗作用。3、OsiSh-2所产铁载体物质的初步分离与鉴定。通过铁载体类型检测实验,发现OsiSh-2分泌的铁载体中含有异羟肟酸和酚类结构两种类型。使用大孔树脂吸附洗脱法和系统溶剂萃取法,获得OsiSh-2铁载体物质的初步分离样品。使用MOLDI-TOF和LC-MS质谱检测,结合铁载体合成基因簇分析,初步鉴定OsiSh-2可能产生Desferrioxamine E和Coelichelin,以及其它新型的铁载体物质。相关的分离鉴定工作还有待进一步的展开。本论文探究并证实了水稻内生放线菌OsiSh-2对稻瘟病菌的铁元素竞争性抑制作用,并对OsiSh-2所产的铁载体物质进行了初步的分离与鉴定,为进一步揭示水稻内生菌和病原菌之间的相互作用关系,以及开展新型的生物防治策略,提供了理论与研究基础。