【摘 要】
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甘薯茎根腐病是由达旦提狄克氏菌引起的一种细菌性病害,近年来在我国甘薯种植区相继发生,为害严重,对甘薯产业的发展构成了威胁。为了防治该病害,本文通过田间调查、病原菌分离和鉴定、生物学特性分析及病原菌侵染寄主的细胞学和超微结构观察,研究了病原菌致病的特性。在此基础上,从当地发病农田中采集了土样,筛选了拮抗菌株。通过拮抗菌株对病原菌的拮抗活性测定、菌株鉴定、脂肽化合物化学结构的分析、生物膜形成和运动抑制
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甘薯茎根腐病是由达旦提狄克氏菌引起的一种细菌性病害,近年来在我国甘薯种植区相继发生,为害严重,对甘薯产业的发展构成了威胁。为了防治该病害,本文通过田间调查、病原菌分离和鉴定、生物学特性分析及病原菌侵染寄主的细胞学和超微结构观察,研究了病原菌致病的特性。在此基础上,从当地发病农田中采集了土样,筛选了拮抗菌株。通过拮抗菌株对病原菌的拮抗活性测定、菌株鉴定、脂肽化合物化学结构的分析、生物膜形成和运动抑制以及病害生防和促生试验,获得了对甘薯茎根腐病具有高拮抗活性的生防菌株。本研究为甘薯茎根腐病的生物防治提供了生防菌株和病害防治的理论依据。主要研究结果如下:1.通过田间调查、病原菌鉴定、致病性试验以及侵染过程的细胞学和超微结构观察,研究了病原菌侵染和致病的特性。浙江省金华市婺城区甘薯茎根腐病的田间定点调查结果表明,虽然3个品种(浙薯13、浙薯33和浙薯38)都发生了病害,但不同品种间存在明显的抗性差异。其中,浙薯38显示具有抗病性,发病率为44.7%,病情指数为39.2;浙薯33显示中抗,具有62.4%的发病率和54.5的病情指数;浙薯13显示感病,发病率为93.5%,病情指数为73.3。病原菌的致病性试验显示,获得的两个菌株ZJ97和ZJ98都有强致病性。基于gap A基因序列的系统发育分析表明,两个菌株都被鉴定为达旦提狄克氏菌。温度和p H测定表明,病原菌能在15~40℃条件下生长,最适生长温度在30~35℃之间;能在p H 4.5~9.0范围内生长,最适生长的p H为6.0。侵染过程的细胞学和超微结构观察表明,病原菌主要定殖在寄主茎秆和块茎的细胞间隙中,随着病原菌的生长和繁殖,导致寄主细胞分离,细胞间隙扩大,可能与病原菌产生多种果胶酶的降解相关。2.生防菌株的筛选首先从15份土壤样品中分离到301个菌株,再通过拮抗活性试验,获得具有拮抗活性的5个菌株。进一步测定菌株产生的无细胞上清液拮抗活性,获得了2个具有高拮抗活性的菌株JH22和JH38。两个菌株经16S r DNA序列以及结合5个基因(gyr A、rpo B、pur H、pol C和gro EL)序列的系统发育分析,它们都被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。MALDI-TOF MS脂肽化合物分析表明,虽然同一物种的两个菌株均产生了表面活性素(Surfactin)、伊枯草菌素(Iturin)和丰原素(Fengycin)这3个家族的脂肽化合物,但菌株JH22产生的伊枯草菌素和丰原素强度都高于株系JH38,一致于其高的体外拮抗活性。因此,菌株JH22进一步用于生物膜和运动性抑制试验。生物膜形成和运动性测定表明,JH22无细胞上清液在稀释25倍时对病原菌生物膜形成的百分抑制率最高(53.5%),20倍无细胞上清液对病原菌的游动性和群集运动的百分抑制率最高,抑制率分别为92.6%和93.4%。温室生防试验结果表明,共接种病原菌ZJ97和生防菌JH22显著地延缓了病害的发生,接种20天后,共接种降低了33.3%的发病率和40.0的病情指数,防治效果达80.1%。此外,植物促生试验也表明,JH22显著促进了甘薯的生长和生物量积累,使地上幼苗生物量增加了49.7%,地下根生物量增加了65.0%。因此,本研究表明贝莱斯芽孢杆菌作为生防菌或植物促生菌在未来的甘薯产业应用中具有很大的潜力。
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