抗SDHI类杀菌剂的灰葡萄孢菌生物学特性及其生物防治

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由灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起的灰霉病是多种果蔬上常见的真菌病害,在作物苗期到果实成熟的各个时期均会发生,严重威胁果蔬产量和品质安全。化学防治是防治灰霉病的主要手段,但是由于长期用药,灰葡萄孢菌已对多种杀菌剂产生了抗药性,导致不少地区药剂防效下降。为了解灰葡萄孢菌对新型琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)氟唑菌酰胺抗性的抗性风险及发生情况,本研究从田间采集的病番茄样本上分离鉴定到了96个灰葡萄孢菌菌株,测定其对氟唑菌酰胺的抗性发现,其中6个菌株对该药剂表现抗性。交互抗药性测定发现,氟唑菌酰胺抗性(Flu R)菌株对另一种SDHI类杀菌剂啶酰菌胺也表现出抗药性,但对其他不同作用机制的杀菌剂表现敏感。表型分析发现,与氟唑菌酰胺敏感(Flu S)菌株相比,Flu R菌株在菌丝生长、分生孢子和菌核形成、抗逆性与致病力等方面存在明显缺陷,表明其在田间适合度较低。此外,对抗性菌株琥珀酸脱氢酶亚基编码基因核苷酸序列的分析表明,Bc Sdh B的P225F、N230I、K283N和H272R,Bc Sdh C的G37S和P80H以及Bc Sdh D的V9A等点突变与灰葡萄孢菌对氟唑菌酰胺的抗性有关。研究结果为合理使用化学药剂防治灰霉病提供科学依据。以往研究表明,生物防治作为病害防控的重要措施,在杀菌剂抗性治理中可发挥积极作用。为此,本研究利用实验室保存的55株绿针假单胞菌作为候选生防菌株,通过其对灰葡萄孢菌的拮抗活性测定,筛选出9株对Flu R菌株和Flu S菌株均有良好抑制作用的绿针假单胞菌。通过构建绿针假单胞菌的全基因组系统发育树发现,9菌株分别属于绿针假单胞菌四个不同的亚种。分析9株绿针假单胞菌吩嗪类化合物合成基因簇表明,这些菌株均含有由10个编码蛋白基因组成的合成吩嗪类化合物合成基因簇;其中,Phz A-Phz H8个基因编码吩嗪合成酶,Phz I-Phz R编码调控蛋白。绿针假单胞菌绿针亚种和绿针假单胞菌双鱼亚种的吩嗪类化合物合成基因簇最后蛋白为Phz H,而绿针假单胞菌致金色亚种和绿针假单胞菌橘黄亚种的吩嗪类化合物合成基因簇最后蛋白为Phz O。进一步分析绿针假单胞菌代谢产物发现,绿针假单胞菌致金色亚种和绿针假单胞菌橘黄亚种菌株产生吩嗪-1-羧酸、2-羟基吩嗪-1-羧酸和2-羟基吩嗪,绿针假单胞菌绿针亚种和绿针假单胞菌双鱼亚种菌株产生吩嗪-1-羧酸和吩嗪-1-甲酰胺。对吩嗪类化合物的抑菌活性测定发现,2-羟基吩嗪(2-OH-PHZ)和吩嗪-1-甲酰胺(PCN)对灰葡萄孢菌敏感菌株和抗性菌株具有很好的抑制效果,且2-OH-PHZ比PCN对灰葡萄孢菌具有更强的抑菌作用。综上,绿针假单胞菌具有良好生物防治潜力,有望在灰霉病防治及其抗药性治理发挥积极作用。
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