拮抗菌HT-6对致病疫霉的竞争及诱导性抑制机理研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:supercamel1987
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马铃薯是世界第四大粮食作物,位于玉米、小麦、水稻之后,富含蛋白质等满足人体所需的多种营养,在中国,马铃薯的种植范围很广,它的产量也是位于世界前列,中国在2015年就启动了马铃薯的主粮化战略。然而,尽管马铃薯的种植面积在每年都在增加,但是,由病原菌致病疫霉引发的马铃薯晚疫病却一直都是严重阻碍和制约着马铃薯种植开发产业的发展进程。生产中马铃薯晚疫病的防治措施主要有选用抗病品种、合理化农业栽培和使用化学农药等。生物防治手段所具备的低毒、高效、环保等特性,使它越来越受到关注。本实验室前期分离得到的细菌HT-6对于致病疫霉具有强烈的抑制效果,其中对菌丝生长的抑菌率约为89.22%,但实验中发现该菌株只有在致病疫霉存在时才会有抑菌作用,其无菌发酵液对菌丝生长无抑制作用(抑菌率为0)。本实验室前期对HT-6菌株抑制致病疫霉的生化机制进行了初步探究,发现拮抗菌HT-6抑制致病疫霉后,会显著性地抑制菌丝体内的可溶性糖和淀粉含量的增加,但是会促进可溶性蛋白质含量的降低;本实验室对HT-6菌株受致病疫霉诱导后所产生的抑菌物质进行了初步分析,发现该物质溶于甲醇、乙酸乙酯和水,为极性物质,甲醇提取后的溶液处理马铃薯块茎,发现相关的防御酶活性得到提高,其可溶性蛋白含量也显著增加。细菌HT-6的分类地位尚不明确,其在致病疫霉诱导下产生的抑菌物质对环境的稳定性不清楚,该菌株对致病疫霉游动孢子的活性例如运动能力、成膜能力、特别是对侵染马铃薯块茎切片能力的影响未见报道,此外,HT-6菌株除了通过产生细胞壁降解酶(纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶)发挥对致病疫霉的抑制作用外,还有无其它的抑菌方式也未见报道。本研究主要对上述几个方面的问题展开了研究,取得的主要研究成果如下:1.鉴定了细菌HT-6的分类地位。观察不同培养基上HT-6的菌落特征,测定菌株的生理生化特性,根据16S rDNA序列构建菌株系统发育树进行比对,明确细菌HT-6为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HT-6);2.明确了受到致病疫霉的诱导刺激后细菌HT-6菌液对环境的稳定性。该菌株菌液中抑制致病疫霉菌丝生长的物质经100℃高温处理60 min、6~8的pH值环境处理24 h、30 W紫外线照射8 h、连续传代培养10次,抑菌率仍保持在80%以上;3.评价了不同培养液培养获得的致病疫霉游动孢子的活性大小,发现自来水制备的游动孢子释放率最高(46.77%),10%V8培养液制备的游动孢子的游动能力(23.25%)、成膜能力(OD540=1.107)和侵染能力(病情指数为87.51)均最高;4.探究了HT-6菌株对致病疫霉游动孢子的释放能力、运动能力、成膜能力和侵染能力的影响,以不同浓度HT-6菌液处理来自10%V8培养液的游动孢子后,发现细菌HT-6对游动孢子活性的抑制作用与菌液的浓度呈正比,当菌液OD600=1.433时,游动孢子侵染块茎切片的病情指数为23.55、运动能力为2.97%,成膜能力被完全抑制,细菌HT-6可以强烈抑制游动孢子的活性;5.揭示了细菌HT-6对致病疫霉具有多种抑制方式,既可通过空间与营养竞争又可通过致病疫霉的诱导而产生胞壁降解酶(纤维素酶6.638 U/m L、β-1,3-葡聚糖酶2.913U/m L)来抑制致病疫霉,两种方式可同时发挥作用,其中以空间和营养竞争占主导地位,其中,HT-6可以产生嗜铁素,而致病疫霉不产生。HT-6的葡萄糖和硝态氮的利用率分别为75.66%、69.05%,均显著性高于致病疫霉(55.97%、56.87%),这表明细菌HT-6能通过产生嗜铁素、同时增加对葡萄糖和硝态氮的利用,与致病疫霉争夺环境中的营养物质。
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