链霉菌WY3拮抗亚洲镰孢菌的生防机制初探

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亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)可以侵染各个发育阶段的小麦,引起小麦赤霉病及茎基腐病的发生,严重降低我国小麦的产量与品质。目前对于该病原菌的防治主要依赖化学药剂,不仅逐年增强病菌的抗药性,也会对环境和食品安全产生负面影响。生物防治以其绿色、安全等优势逐渐引起关注,关于F.asiaticum拮抗菌的研究日益增多。本研究就亚洲镰孢菌拮抗菌的分离鉴定、生防机制、防治效果、生防菌剂等进行了初步探究,主要研究结果如下:(1)通过梯度稀释和平板对峙法分离获得一株亚洲镰孢菌的拮抗菌WY3,对其抑制率为64.44%,通过菌落形态、生理生化特征及分子鉴定WY3为链霉菌属(Streptomyces),明确了菌株WY3的分类地位。(2)通过观察链霉菌WY3对亚洲镰孢菌菌丝生长、孢子萌发率的影响,统计WY3孢子悬浮液、无菌发酵液的抑菌率,抑真菌谱的研究以及抑菌物质的稳定性研究,从而对WY3的抑菌机制进行初步探究。结果表明,WY3对病原菌菌丝生长与孢子萌发率有显著影响,能使亚洲镰孢菌菌丝肿胀、畸形和异常分枝,同时抑制其孢子的萌发;WY3孢子悬浮液抑菌率为50.91%,无菌发酵液抑菌率为68.65%;WY3具有广谱抑真菌活性,对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等病原菌的抑菌率均达50%以上;抑菌物质对热相对敏感,超过30℃抑菌活性降低,紫外照射可能促进抑菌物质的活性,且抑菌物质无挥发性。因此确定链霉菌WY3为一株产抑真菌物质的高效生防菌。(3)通过单因素试验,明确链霉菌WY3最佳发酵条件为LB、发酵3 d、初始p H8.0-9.0、装液量50-60 m L/250 m L、最佳转速为170-180 r/min,此条件下WY3发挥最佳抑菌作用,这为链霉菌WY3应用提供了有力的支撑。(4)通过对链霉菌WY3进行全基因组测序,WY3基因组全长为8.27 Mb,共7534个完整的CDS,使用anti SMASH分析基因组共含有26个次级代谢产物合成基因簇,参与合成萜类、聚酮类、非核糖体肽类、羊毛硫肽类等多种化合物,其中已知链丝菌素(streptothticin)、烷基间苯二酚(alkylresorcinol)、羊毛硫细菌素(venezuelin)等具有抑菌作用。揭示了链霉菌WY3产生的候选抑菌活性物质。通过比较基因组分析,发现WY3与近缘菌株间的数字DNA-DNA杂交值(d DDH)最大为68.7%,小于物种判断的临界值;共有基因簇5091个,WY3特有基因簇75个,主要参与生物代谢过程;基因组之间共线性水平较低,存在较多缺失、倒位现象。(5)通过链霉菌WY3盆栽试验,结果表明WY3可以促进小麦幼苗的生长,与对照组相比,浇灌菌液后,小麦单株株高平均增长2.14 cm,根长平均增加1.49cm;WY3对接种亚洲镰孢菌的小麦有明显防治效果,平均防效为63.67%。证明链霉菌WY3作为生物肥料具备可能性。(6)通过生物相容性试验与性质测定,分别筛选硅藻土为填料、NNO为分散剂,十二烷基硫酸钠为润湿剂,粉剂含菌量8.525×10~5 cfu/m L、润湿时间38 s,悬浮率67.17%等均符合国标,链霉菌WY3可湿性粉剂对接种F.asiaticum小麦离体叶片具有良好的预防效果。综上,链霉菌WY3作为一株高效生防菌株,能够通过抑制病原菌生长与孢子萌发,分泌抑菌物质抑制病害的发生,具有广谱抑菌性,产生丰富的次生代谢产物,对小麦具有促生作用,为亚洲镰孢菌引起的小麦病害提供一种生物防治方法。
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