马齿苋内生菌抗青枯病的研究

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青枯病是由青枯菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种土传病害,是番茄、茄子、辣椒、马铃薯等茄科蔬菜的主要病害,俗称“植物癌症”。目前生产上主要采用农业防治、药剂防治和生物防治的方法,但缺乏特效的药剂和持续的抗性品种。具有抗菌、抗虫、促进植物生长等多种功效的植物内生菌作为生物防治材料具有广泛的前景。为了找到一种有效的青枯菌生物防治方法,本文以“天然抗生素”之称的马齿苋(Portulaca oleracea L.)为实验材料,分离、鉴定马齿苋中的内生菌,研究了马齿苋内生菌对番茄青枯病的抗病机理及活性效果,主要结果如下:1、从马齿苋中分离出60种内生菌,并通过ITS测序分析,鉴定出22株。2、筛选出具有显著抑制青枯菌生长的3株菌株,分别是菌核青霉(Penicillium sclerotiorum)、橘青霉(Penicillium citrinum)、波兰青霉(Penicillium polonicum)。3、菌核青霉中活性成分pencolide抑制青枯菌的作用机制研究已经完成。第一,pencolide可以通过抑制青枯菌的运动来减弱其扩散和根际定殖能力;第二,不同浓度不同时间下pencolide能抑制青枯菌生物膜的形成(链霉素为对照);第三,通过扫描电镜观察发现不同浓度pencolide(链霉素为对照)可以使青枯菌出现凹陷、皱缩、肿胀等形态;第四,pencolide可以通过改变番茄过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性增强番茄本身的抗性,可以抑制青枯菌抗氧化酶SOD和CAT活性来减弱其致病力;第五,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测pencolide对青枯菌致病基因相对表达量的影响,发现pencolide增加了编码β-1,4-葡聚糖基因的表达量同时抑制Phc A、Phc B、Peh C、Flh D、Pil T、eps E、Flh C、Pol A、Flg M这9个基因的表达量,从而明确pencolide的可能作用靶点。4、室内盆栽实验结果表明200 ppm的pencolide对番茄青枯病具有80%的防治效果,同时菌核青霉发酵液可以延缓植物衰老。5、pencolide能促进暹罗芽孢杆菌生长,对土壤中有益菌如米曲霉、哈茨木霉、巨大芽孢杆菌没有明显副作用,为pencolide的应用提供了科学依据。6、以响应面法优化活性产物pencolide的培养条件,得到最佳发酵条件为发酵时间12天,p H 8.0,蔗糖浓度20.00 g/L,蛋白胨浓度4.00 g/L。7、采用液相与四极杆飞行时间串联质谱(UPLC-QTOF-MS)鉴定出显著抑制青枯菌的橘青霉、波兰青霉这两种内生菌的活性物质均为橘霉素(citrinin)。总之,通过实验从马齿苋中分离得到的3株内生菌对青枯菌有很好的抑制效果,探究菌核青霉活性物质pencolide抑菌机制发现pencolide可以影响青枯菌的生物膜形成、形态、运动性、酶活性以及番茄酶活性,而且影响了青枯菌致病基因的表达。盆栽实验结果证明了pencolide确实可以防治番茄青枯病,降低其发病率。上述研究丰富了马齿苋内生菌的抗菌功能,为pencolide作为一种农业生产中生防制剂的研究和开发提供理论支持。
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