多粘类芽孢杆菌在烟株内定殖特性及对烟草青枯病的防效研究

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青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)是引起烟草细菌性枯萎病的病原菌,对烟草的健康栽培有巨大威胁。利用生物防治剂是防止病原菌侵染的重要方法之一,多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)是一种广泛存在于土壤、植物根际和组织中的周生鞭毛杆状细菌,可产生多种酶及次级代谢物质,再加上在植物根部形成生物膜的能力也被作为一种有效的生物防治剂。生防菌高效定殖能力是其发挥稳定生防效果的前提,因此多粘类芽孢杆菌在烟株内的定殖特性对烟草青枯病的防治至关重要。此外,细菌在烟株内定殖过程受到生物和非生物等因素影响,其中土著微生物是细菌定殖不可忽视的因子。基于此,本文设计了室内盆栽试验,通过扫描电镜法和荧光定量PCR技术观察和测定多粘类芽孢杆菌在烟株根茎叶部位的定殖规律;其次,通过不同时间处理多粘类芽孢杆菌分析其在烟株根部定殖情况及与青枯病发生的关系研究;最后,通过室内试验探究土著细菌对多粘类芽孢杆菌定殖能力以及对烟草青枯病发生的影响。研究主要结果如下:1.明确了多粘类芽孢杆菌生物膜形成能力及在烟株根表定殖情况,分析了烟株根、茎、叶部多粘类芽孢杆菌定殖动态变化。测定多粘类芽孢杆菌生物膜形成能力,室内通过结晶紫法测定发现多粘类芽孢杆菌在24 h测定600 nm吸光度值为1.432显著高于对照枯草芽孢杆菌的0.562,表明多粘类芽孢杆菌具有较强的生物膜形成能力。观察多粘类芽孢杆菌在烟株根表定殖情况,利用共聚焦扫描电镜观察多粘类芽孢杆菌在处理后第3 d在烟株根尖、根中部、根基部表面都能够定殖,定殖量为根尖>根中部>根基部。分析了多粘类芽孢杆菌在烟株根茎叶部位定殖量的动态变化,利用荧光定量PCR技术测定发现多粘类芽孢杆菌在烟株根、茎、叶部位呈现出先增高后降低的定殖规律,其中在烟株根部首先进行大量定殖,然后进入到植物茎部定殖,并且在烟株茎部定殖量最高,为4.27×1011 copies/g茎组织。2.分析了多粘类芽孢杆菌与青枯菌烟株根部的竞争定殖情况,明确了多粘类芽孢杆菌早期定殖能降低烟草青枯病的发生。室内通过盆栽试验探究了多粘类芽孢杆菌与青枯菌在烟株根部竞争定殖情况,结果表明,同时接种两种菌株,在青枯菌影响下多粘类芽孢杆菌定殖量显著低于多粘类芽孢杆菌单独处理;另外,接种后1-3天多粘类芽孢杆菌定殖量显著高于青枯菌。室内设置不同时间接种多粘类芽孢杆菌分析其定殖情况及与烟草青枯病发生的关系,结果表明多粘类芽孢杆菌处理时间越早,其定殖能力越强,定殖量越稳定,相应的烟草青枯病发病率和病情指数也越低。3.探究了土著细菌对多粘类芽孢杆菌生物膜形成及定殖能力的影响,明确了土著细菌与对多粘类芽孢杆菌联合作用能提高烟草青枯病的防控效果。从26种土著细菌筛选出了6种对多粘类芽孢杆菌生长无抑制作用的多粘类芽孢杆菌“便利型”细菌,分别为荧光假单胞杆菌(Pseudomonas fluorescens YG)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens JDF)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus W-2-9)、高山芽孢杆菌(Bacillus altitudinis Q-1-1)和同温层芽孢杆菌(Bacillus stratosphericus Q-1-3),通过测定其发酵液影响下多粘类芽孢杆菌生物膜形成能力,发现同温层芽孢杆菌(Q-1-3)、荧光假单胞杆菌(YG)和短小芽孢杆菌(W-2-9)发酵液能够促进多粘类芽孢杆菌生物膜的形成。利用荧光定量PCR法分析不同土著细菌对多粘类芽孢杆菌定殖量的影响,发现荧光假单胞杆菌(YG)和短小芽孢杆菌(W-2-9)处理后在第1天显著促进多粘类芽孢杆菌的定殖,定殖量分别为7.08×1012copies/g根组织和2.94×1012copies/g根组织,显著高于多粘类芽孢杆菌单独处理的3.32×10~7copies/g根组织,表明对多粘类芽孢杆菌定殖具有促进作用。评估了土著细菌与多粘类芽孢杆菌混合处理对烟草青枯病发生的影响,结果表明荧光假单胞杆菌(YG)与多粘类芽孢杆菌混合处理能降低烟草青枯病的发生,相对防效相较于多粘类芽孢杆菌单独处理提高了1.64倍。综上所述,本论文明确了多粘类芽孢杆菌首先在烟株根部大量定殖,随后进行烟株茎部定殖,总体呈现出先升高后降低的定殖规律;发现了多粘类芽孢杆菌与青枯菌同时处理在烟株根部产生竞争性定殖情况;评价了多粘类芽孢杆菌早期处理与土著细菌荧光假单胞杆菌混合处理促进其在烟株根部的定殖能力,提高对烟草青枯病的防控效果。本研究结果为生防菌早期定殖技术的应用提供了证据,也为指导防控烟草青枯病奠定了基础。
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