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禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)在中国是引起小麦赤霉病(Wheat scab,Fusarium head blight)的主要致病菌之一,该病菌也是导致河北省小麦种植区穗部病害的主要病原菌。该病害是典型的气候性病害,因此随着全球温室效应不断加剧和免耕技术的广泛应用,给禾谷镰刀菌创造了适宜的传播条件,加上单一的化学农药长期使用,使得该病菌在适宜的气候条件下迅速流行,可使小麦减产40%~60%。此外,该病菌不仅给产量造成影响,而且还影响小麦的品质,并且在病原菌侵入和储存过程中产生多种真菌毒素,给小麦生产和食品安全带来严重威胁。
在小麦赤霉病的防治过程中,如何通过有效、安全、经济、简便的方法降低病害严重度和毒素的产生对小麦增产、优质具有重要的意义。选育抗病品种和生物防治能够达到防治赤霉病的目的,且对环境、土地、人畜不造成污染,研究价值与应用前景十分广阔,在主要农业国已经成为研究的热点。
本研究从河北省宁晋、献县、安新三县采集小麦赤霉病样品,经分离、培养和形态、分子方面研究,确定禾谷镰刀菌(F.graminearum)是宁晋、献县、安新三县小麦种植区的优势致病菌。以129个和39个不同小麦种质品种作为供试材料分别于2017-2018年在田间与温室中进行抗病性的鉴定。从河北省15个不同地区采集的小麦根际土壤样品和小麦植株5个不同部位分离、筛选出对禾谷镰刀菌具有抗性的细菌,并经平板初筛、复筛,筛选出拮抗效果最佳的一株拮抗菌进行病原菌孢子萌发抑制、温室盆栽抑制等试验,后续对该株细菌从形态、生理生化、分子等方面进行了鉴定。此研究的主要结果如下:
1.通过对河北省宁晋、献县、安新三县采集的感染赤霉病的小麦样品进行分离纯化,得到46株病原菌,通过形态特征、分子生物学确定这46株病原菌均为禾谷镰刀菌(F.graminearum),表明该病菌是造成上述三县赤霉病的病原菌。
2.在抗性品种的田间筛选中,以‘鄂恩一号’作为高抗对照、‘扬麦158’作为中抗对照,人工接种小麦赤霉病菌。结果发现129个小麦品种中没有免疫和高抗的品种,41个品种为中抗品种,占此次试验品种的31.78%;67个品种为中感品种,占此次试验品种的51.94%;21个品种为高感品种,占此次试验品种的16.27%。
3.在抗性品种的温室盆栽筛选中,以‘鄂恩一号’作为高抗对照、‘邯6172’作为中感对照。结果发现39个小麦品种中没有免疫和高抗的品种,6个品种为中抗,占此次试验品种的15.38%;12个品种为中感,占此次试验品种的30.77%;21个品种为高感品种,占此次试验品种的53.84%。
4.从15份各地小麦根际土壤样品中共分离、纯化出317株细菌菌株,其中61株对小麦赤霉病病原菌具有抑制效果,初筛率为19.24%。其中,从5份小麦样品中共分离、纯化出79株细菌菌株,其中7株对小麦赤霉病病原菌具有抑制效果,初筛率为8.86%。从小麦根际土壤和小麦样品中共分离出396株细菌菌株,共68株对禾谷镰刀菌具有抑制作用。从初筛的68株菌株中又复筛出7株抑菌率在70%以上的菌株;抑菌率在60%~69%的共24株菌株;抑菌率在50%~59%共37株菌株。菌株SZ71的抑菌率最高,为72.99%。
5.生防菌SZ71在平板对峙试验中,具有非常明显的抑菌效果,可以对禾谷镰刀菌的生长造成逆境,使其菌丝断裂。生防菌SZ71的3种不同发酵液处理对禾谷镰刀菌孢子萌发抑制率均在70%以上,产生了较好的抑制效果。通过温室人工防治试验,3种不同喷施拮抗菌发酵液的方法均能够对其产生较好的防治效果,病穗率与病情指数较CK相比均明显下降,防治效果可达67.42%。
6.通过形态特征、生理生化特征、分子生物学3个方面对生防菌SZ71进行鉴定,确定菌株SZ71为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。
结果表明,本研究虽未筛出免疫或高抗品种,但筛选到47个中抗品种,这些品种的应用可以减少由赤霉病带来的产量损失。生防菌SZ71可以有效抑制禾谷镰刀菌,而且温室盆栽防效可达67%以上,该菌株具有开发应用的潜力。
在小麦赤霉病的防治过程中,如何通过有效、安全、经济、简便的方法降低病害严重度和毒素的产生对小麦增产、优质具有重要的意义。选育抗病品种和生物防治能够达到防治赤霉病的目的,且对环境、土地、人畜不造成污染,研究价值与应用前景十分广阔,在主要农业国已经成为研究的热点。
本研究从河北省宁晋、献县、安新三县采集小麦赤霉病样品,经分离、培养和形态、分子方面研究,确定禾谷镰刀菌(F.graminearum)是宁晋、献县、安新三县小麦种植区的优势致病菌。以129个和39个不同小麦种质品种作为供试材料分别于2017-2018年在田间与温室中进行抗病性的鉴定。从河北省15个不同地区采集的小麦根际土壤样品和小麦植株5个不同部位分离、筛选出对禾谷镰刀菌具有抗性的细菌,并经平板初筛、复筛,筛选出拮抗效果最佳的一株拮抗菌进行病原菌孢子萌发抑制、温室盆栽抑制等试验,后续对该株细菌从形态、生理生化、分子等方面进行了鉴定。此研究的主要结果如下:
1.通过对河北省宁晋、献县、安新三县采集的感染赤霉病的小麦样品进行分离纯化,得到46株病原菌,通过形态特征、分子生物学确定这46株病原菌均为禾谷镰刀菌(F.graminearum),表明该病菌是造成上述三县赤霉病的病原菌。
2.在抗性品种的田间筛选中,以‘鄂恩一号’作为高抗对照、‘扬麦158’作为中抗对照,人工接种小麦赤霉病菌。结果发现129个小麦品种中没有免疫和高抗的品种,41个品种为中抗品种,占此次试验品种的31.78%;67个品种为中感品种,占此次试验品种的51.94%;21个品种为高感品种,占此次试验品种的16.27%。
3.在抗性品种的温室盆栽筛选中,以‘鄂恩一号’作为高抗对照、‘邯6172’作为中感对照。结果发现39个小麦品种中没有免疫和高抗的品种,6个品种为中抗,占此次试验品种的15.38%;12个品种为中感,占此次试验品种的30.77%;21个品种为高感品种,占此次试验品种的53.84%。
4.从15份各地小麦根际土壤样品中共分离、纯化出317株细菌菌株,其中61株对小麦赤霉病病原菌具有抑制效果,初筛率为19.24%。其中,从5份小麦样品中共分离、纯化出79株细菌菌株,其中7株对小麦赤霉病病原菌具有抑制效果,初筛率为8.86%。从小麦根际土壤和小麦样品中共分离出396株细菌菌株,共68株对禾谷镰刀菌具有抑制作用。从初筛的68株菌株中又复筛出7株抑菌率在70%以上的菌株;抑菌率在60%~69%的共24株菌株;抑菌率在50%~59%共37株菌株。菌株SZ71的抑菌率最高,为72.99%。
5.生防菌SZ71在平板对峙试验中,具有非常明显的抑菌效果,可以对禾谷镰刀菌的生长造成逆境,使其菌丝断裂。生防菌SZ71的3种不同发酵液处理对禾谷镰刀菌孢子萌发抑制率均在70%以上,产生了较好的抑制效果。通过温室人工防治试验,3种不同喷施拮抗菌发酵液的方法均能够对其产生较好的防治效果,病穗率与病情指数较CK相比均明显下降,防治效果可达67.42%。
6.通过形态特征、生理生化特征、分子生物学3个方面对生防菌SZ71进行鉴定,确定菌株SZ71为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。
结果表明,本研究虽未筛出免疫或高抗品种,但筛选到47个中抗品种,这些品种的应用可以减少由赤霉病带来的产量损失。生防菌SZ71可以有效抑制禾谷镰刀菌,而且温室盆栽防效可达67%以上,该菌株具有开发应用的潜力。