植物病原菌拮抗微生物的筛选、鉴定及拮抗机理研究

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在农业生产过程中,植物病原真菌和细菌很易感染植物,每年因此而造成数千万元的经济损失,如何控制疾病、维持植物的正常生长一直是科研工作者研究的热点。化学农药可以有效的控制真菌和细菌病害,在植病防治上发挥了巨大的作用。但是随着人们对化学农药更多的认识,比如它引起土壤、水体和大气的污染,农副产品中农药残留增加,直接危害了人类的健康及生存,以及病原菌的抗药性等问题,致使许多农药的使用受到了限制,由此加速了人们去寻求新的安全有效的植物病害防治途径。利用自然环境中的拮抗微生物防止植物病原的侵袭,也就是我们说的生物防治,这样不仅可以避免象化学农药引起的抗药性问题而且对环境和人类健康都是安全的。 本研究用稀释分离法对成都、简阳、雅安等地区的农田、自然保护区的13个土壤样品进行放线菌和细菌的分离,共分离到放线菌119株,细菌67株。以玉米弯孢菌为供试菌,采用传统五点对峙法和改良的点对峙培养筛选法对80株放线菌进行筛选,结果显示,前者在同步培养5天时间筛选出具有拮抗活性放线菌14株,后者在同步培养5天时间筛选出具有拮抗活性放线菌21株,由此确定改良点对峙培养筛选法适宜病原真菌拮抗性放线菌的筛选。用改良的点对峙培养筛选法从119株放线菌筛选出对病原真菌有拮抗作用的放线菌共39株,用传统的点对峙法从67株细菌中筛选出对病原真菌都有拮抗作用的细菌5株,即BS04、ST1、ST8、C3和C4。其中对山葵墨入菌有拮抗活性的放线菌36株,玉米弯孢菌的拮抗放线菌29株,水稻纹枯病菌的拮抗放线菌27株,玉米小斑病菌的拮抗放线菌28株,玉米大斑病菌的拮抗放线菌28株,小麦赤霉菌的拮抗放线菌25株,玉米圆斑病菌的拮抗放线菌27株,枯斑拟盘多饱菌的拮抗放线菌27株,交链抱的拮抗放线菌25株。用改良的琼脂扩散法从119株放线菌和67株细菌筛选对病原细菌有拮抗作用的放线菌1株,编号为Pll,且只对姜瘟青枯假单胞菌有作用,筛选到拮抗细菌4株,其中BS04、STI、STS对柑桔溃疡病菌和姜瘟青枯假单胞菌均有拮抗作用,P18只对柑桔溃疡病菌有拮抗作用。 由于拮抗菌 BS04对病原真菌和细菌都具有很好的拮抗作用,具有作为生防制剂的潜力,故对其进行了深入的研究。传统的细菌系统鉴定方法鉴定拮抗菌BS04结果发现,BSO4与多粘芽抱杆菌和多粘类芽抱杆菌都很相似,无法精确确定其分类地位。采用165 rDNA序列分析方法从分子角度确定拮抗菌BSO4的分类地位,结果表明细菌BS04的165 rDNA的序列与类芽抱杆菌属细菌有很高的同源性(92%一99%),与多粘类芽抱杆菌同源性为99%,最终鉴定其为多粘类芽抱杆菌。 通过正交设计试验,优化了多粘类芽抱杆菌BS04发酵产拮抗物质的试验条件。确定了BS04最佳发酵条件,培养基组成(g/L)为葡萄糖10,糊精7.5,氯化钠5,玉米浆15,大豆粉30,碳酸钙3,自然pH,发酵接种量为30ml发酵液接种1.5ml种子液(10日Cfu/ml含菌量),28oC培养2天(140r/min)。 以青枯假单胞菌为供试菌,采用改良的琼脂孔扩散法来进行生物跟踪,对多粘类芽抱杆菌BSO4拮抗成分进行了分离纯化。在对发酵液处理上发现,20一100%的(NH4)250;不能使拮抗成分沉淀,从而不能达到初步分离的目的:正己烷、乙醚、乙酸乙醋三种有机溶剂均不能把拮抗成分从发酵液中萃取出来,说明采用萃取法获得拮抗成分粗提液的方案也欠可行。用不同浓度的乙醇处理也不能促使拮抗成分产生沉淀,但是通过上清液减压浓缩可获得拮抗成分浓缩液,适合拮抗成分粗提液的制备。将发酵液经65%乙醇沉淀后,上清液减压浓缩经过Sp一Sepharose Fast Flow柱层析和Souree SRPe反相柱层析后得到棕黄色的纯化样品。将样品溶解在水中,测定其对青枯假单胞菌的拮抗作用,结果显示BS04拮抗成分能耐受广泛的pH,并且热稳定性好,活性不受蛋白酶K和胰蛋白酶影响,但是纯化的拮抗成分对病原真菌没有拮抗作用。拮抗成分的薄层层析荀三酮显色阳性和红外光谱结果暗示此活性成分可能为肤类,质谱结果显示此了活性成分为4个分子量相近的混合物,其分子量分别为1143.7Da、1125.6Da、1104.7Da和1085.7Da,但是是否这4个组分均有活性,还是只是其中一个或几个有活性,以及活性组分的结构和抗菌谱还有待进一步研究。另外,拮抗组分的200一40Onm扫描发现,其在209nm有一最高吸收峰,但是这并不代表每个组分的最大吸收峰,这一指标对拮抗组分大批量分离纯化提供了监测手段。 通过对BSO4产酶能力的研究发现,BS04虽然没有几丁质酶活性,但是具有纤维素酶和蛋白酶活性,这就说明其产生的纤维素酶和蛋白酶在抗真菌上发挥了一定的作用,当然,这并不排除除降解纤维素和蛋白质以外的其他酶或未知拮抗成分也在拮抗过程中发挥着作用。 通过显微观察,BS04代谢产物的拮抗成分可能是破坏了青枯假单胞菌的细胞膜,致使胞内物外溢,菌体最后发生死亡。BSO4作用于真菌,使真菌发生菌丝断裂解体,菌丝变形,内容物外溢。关键词:植物病原菌;拮抗菌;筛选;鉴定; 多粘类芽袍杆菌;作用机理
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