芽孢杆菌JK-XZ8的种类鉴定及其对樱花根癌病的防治

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wubaishan
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樱花根癌病是一种严重的细菌性病害,在我国各地均有发生。因其特殊的致病方式导致化学防治并不能起到很好的防治效果,且化学防治对环境并不友好。因此选择有效的生防菌株来防治该病显得尤为重要。本课题组前期从江苏徐州樱花根际筛选到一株对樱花根癌病有防治效果的菌株JK-XZ8,该菌株初步鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。由于在Bacilus属中的诸多菌株比较难区分各个种,因此本研究对生防菌株JK-XZ8进行了更加准确的鉴定;同时对该菌株在樱花根系定殖状况以及诱导樱花产生抗性等机理进行了初步研究。此外,将该菌株与有机肥复配,形成生物菌肥应用于野外。主要研究结果如下:将生防菌株JK-XZ8进行生理生化特性测定表明,其淀粉水解、乳糖利用、菊粉发酵产酸、产卵黄磷脂酶和七叶灵水解都呈阳性,且其淀粉水解能力较标准对照菌株枯草芽孢杆菌3610更强。通过克隆芽孢杆菌属的3个保守基因gyr A、gyr B、pur H及进行系统发育树的构建,结果将生防菌株JK-XZ8鉴定为瓦雷兹芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。通过将生防菌株JK-XZ8进行抗生素标记,结果表明标记菌株JK-XZ8Rif的生长能力和抑菌能力均与野生菌株无明显差别。将标记菌株施用于盆栽樱花苗木,结果在樱花根际和根表检测到生防标记菌株JK-XZ8,该菌株在根际定殖密度第5天为27.78×10~3cfu/g,之后逐步减少;在根表的定殖密度第5天为14.77×10~3cfu/g,之后趋于稳定在2.77×10~3cfu/g~3.22×10~3cfu/g之间。通过温室盆栽试验检测菌株JK-XZ8对樱花根癌病的防治效果,结果表明,单接病原菌的处理发病率为87.5%,而预防组发病率为48.15%,治疗组的发病率为66.67%。说明无论是在接种病原菌前还是之后施用JK-XZ8菌株,都可降低樱花根癌病的发生率,且预防处理效果更好。单独施用生防菌JK-XZ8,可以提高樱花根系PPO和PAL酶活的表达,而不影响SOD的表达;预防处理有助樱花SOD和PPO酶活的表达;而无论预防组还是治疗组的樱花PAL酶活的表达都得到提高。在樱花防御基因表达方面,单独施用生防菌JK-XZ8会提高茉莉酸关键组分MYC2基因的表达,其表达量是CK处理的6倍;无论预防组还是治疗组,都可以诱导樱花根系茉莉酸途径防御相关基因PAL和PR-1的提高。在预防组和治疗组处理的第3天,樱花根系茉莉酸途径的COI基因与MYC2基因都明显提高。樱花根系酶活性和防御相关基因表达提高表明该生防菌株诱导了植株的抗性,以此来防御根癌病。将生防菌株JK-XZ8与3种不同有机肥复配,检测该菌株的生长状况,结果发现其在鸡粪中生长较好。将鸡粪与生防菌JK-XZ8复配进行野外施用试验。施用后一个月测定发现,单独施用生防菌或生防菌与有机肥复配的处理中,其樱花根际土壤中的根癌土壤杆菌的数量明显低于CK和施用K84菌剂的处理。同时在一定程度上可以提高盐碱土中樱花苗木在春季的萌发率。生防菌JK-XZ8对田间樱花根癌病的防治效果可达50%,优于市场上使用的K84生物菌肥(24%)。同时生防菌与有机肥复配的防治效果为37.5%,同样优于K84菌肥。通过对不同施菌处理的樱花株高与胸径的测定发现,不同处理间株高净增长量与胸径净增长量无明显差异。采用高通量测序技术进一步分析野外樱花根际土壤微生物群落的变化状况,结果表明,施菌处理一个月后各处理都会降低其独有OTU数,单独施用生防菌JK-XZ8降低最多,生防菌JK-XZ8与有机肥鸡粪复配的独有OUT数仅次于CK处理;施菌七个月后,不同处理均增加了其独有OUT数,生防菌JK-XZ8与有机肥复配增加的最多。然而无论是在何时段,单独施用生防菌JK-XZ8的处理其土壤细菌属丰度提高的数量均高于其他处理。同时Tax4Fun功能预测表明,不同处理和时间下,各个处理的功能表现种类相同但是功能强度不尽相同。短期内单独施用生防菌JK-XZ8可以提高土壤的代谢功能;单施鸡粪或K84菌肥处理都提高了细胞过程(cellular processes)功能。较长期来看,单施鸡粪处理对樱花根际土壤功能影响与CK基本一致,而单施生防菌处理提高了其细胞过程和环境信息处理(environmental information processing)功能。通过α多样性分析发现两个时间段下的不同处理,其根际土壤群落中物种丰富度和多样性不存在明显差异。这些结果表明生防菌JK-XZ8或其与有机肥复配都不会影响樱花根际整体的群落结构稳定,且一定程度上对土壤微生物群落是有益的。通过对生防菌株JK-XZ8抑菌物质的粗提及与樱花根癌病病菌PX-1拮抗试验表明,粗提物中存在对根癌土壤杆菌PX-1有拮抗作用的物质。对JK-XZ8菌株粗提物进行稳定性测定,发现该菌株的抑菌粗提物在温度20℃-100℃都有抑菌能力,且抑菌能力无明显差异;抑菌物质无论在极酸还是极碱条件下,均具有抑制根癌土壤杆菌的能力;经蛋白酶k及紫外照射3小时都不能分解该抑菌物质。通过对抑菌物质相关基因的克隆,发现菌株JK-XZ8含有脂肽类抑菌物质基因bmy B,itu D,fen D和聚酮类化合物基因PK1、PK2、PK3。
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