中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (11): 2162-2175.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.11.007
赵琳琳1,2(), 贺羽茜1(
), 彭杰丽1, 王旭1, 马佳1, 张秀敏2(
), 胡栋1(
)
收稿日期:
2025-03-12
接受日期:
2025-04-21
出版日期:
2025-06-01
发布日期:
2025-06-09
通信作者:
联系方式:
赵琳琳,E-mail:2454502688@qq.com。贺羽茜,E-mail:heyuxi950427@163.com。赵琳琳和贺羽茜为同等贡献作者。
基金资助:
ZHAO LinLin1,2(), HE YuXi1(
), PENG JieLi1, WANG Xu1, MA Jia1, ZHANG XiuMin2(
), HU Dong1(
)
Received:
2025-03-12
Accepted:
2025-04-21
Published:
2025-06-01
Online:
2025-06-09
摘要:
【目的】 探究链霉菌TOR3209及其挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对烟草抗病能力的影响,阐明该菌株及其VOCs提高烟草抗病能力的直接和间接作用,为TOR3209及其VOCs的生防应用提供理论依据。【方法】 选择链霉菌TOR3209和木贼镰孢(Fusarium equiseti)作为研究材料,采用平板对峙法和生长速率法评价TOR3209及其VOCs抑制木贼镰孢的能力;通过对烟草接种不同浓度的TOR3209菌悬液(1.0×101、1.0×103、1.0×105、1.0×107 CFU/mL)以及与TOR3209产生的VOCs共培养,测试该菌株及其VOCs对烟草抗木贼镰孢能力的影响;对烟草进行转录组测序,分析差异基因表达情况;利用固相微萃取(SPME)方法对TOR3209产生的VOCs进行鉴定,选择特异性强的化合物(十七烷)基于烟草做抗木贼镰孢验证,以添加不同质量浓度(1 mol·kg-1、1 mmol·kg-1、1 μmol·kg-1、0.001 μmol·kg-1)的十七烷为处理组,验证其对烟草的影响。【结果】 链霉菌TOR3209菌株及其VOCs均能对木贼镰孢产生拮抗作用,抑制率分别为56.9%、60.0%;与对照相比,不同浓度TOR3209菌悬液处理的烟草病害严重程度均显著降低(P<0.01),其中浓度为1.0×101 CFU/mL的处理抗病效果最好;保留菌株处理组与移除菌株处理组均可以提高烟草的抗病能力,防治效果分别为85.7%、72.5%;在TOR3209的VOCs发挥作用过程中以诱导烟草的系统抗性为主要途径;烟草转录组分析发现TOR3209的VOCs诱导烟草多个基因表达上调,其中多个基因均与植物抗病能力的提高相关;在TOR3209产生的VOCs中鉴定出多种化合物,其中十七烷在与烟草共培养后可以提高烟草抗木贼镰孢侵染的能力,1 mmol·kg-1处理组的效果显著。【结论】 链霉菌TOR3209及其VOCs主要通过诱导烟草的系统抗性来提高其抗病能力,且TOR3209的VOCs可以调控烟草的基因表达。
赵琳琳, 贺羽茜, 彭杰丽, 王旭, 马佳, 张秀敏, 胡栋. 链霉菌TOR3209及其挥发性有机化合物提高烟草抗木贼镰孢的能力[J]. 中国农业科学, 2025, 58(11): 2162-2175.
ZHAO LinLin, HE YuXi, PENG JieLi, WANG Xu, MA Jia, ZHANG XiuMin, HU Dong. Streptomyces TOR3209 and Its Volatile Organic Compounds Enhance Tobacco Resistance to Fusarium equiseti[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(11): 2162-2175.
表1
接种TOR3209的烟草植株中重要的差异表达基因(部分)"
基因号Gene ID | log2 fold change | 基因描述Gene description |
---|---|---|
上调基因Up-regulated gene | ||
Niben101Scf00332g06017 | 6.04227246102319 | 杂交信号转导组氨酸激酶I Hybrid signal transduction histidine kinase I |
Niben101Scf05631g00014 | 5.74326370463322 | 非特异性脂质转移蛋白2 Non-specific lipid-transfer protein 2 |
Niben101Scf01362g04002 | 4.77714497698617 | 2-氨基乙硫醇双加氧酶样蛋白2-aminoethanethiol dioxygenase-like protein |
下调基因Down-regulated gene | ||
Niben101Scf02911g03016 | -5.78546446761017 | 未知功能蛋白Protein of unknown function (DUF506), LENGTH=295 |
Niben101Scf00073g03014 | -5.45982567636163 | 受体样蛋白激酶Receptor-like protein kinase |
Niben101Scf01428g04013 | -5.26257570331272 | 乙烯反应性转录因子14 Ethylene-responsive transcription factor 14 |
Niben101Scf16511g00010 | -5.20322117747684 | 类萜合酶18 Terpenoid synthase 18 |
Niben101Scf04932g00014 | -5.16902219728486 | 未知蛋白Unknown protein |
Niben101Scf02917g00002 | -5.09895124325375 | TGACG-序列特异性DNA结合蛋白TGA-2.1 TGACG-sequence-specific DNA-binding protein TGA-2.1 |
Niben101Scf00448g07004 | -4.92380517686696 | 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Serine/threonine-protein kinase 3 |
Niben101Scf01911g05005 | -4.89265174714343 | 碳酸酐酶Carbonic anhydrase |
Niben101Scf03309g04008 | -4.82172737214981 | 磷脂酶A1-II Phospholipase A1-II |
Niben101Scf06662g02015 | -4.62438225777014 | 基质金属蛋白酶Matrix metalloproteinase, LENGTH=378 |
Niben101Scf01185g00004 | -4.6100638982765 | 蛋白磷酸酶2C Protein phosphatase 2C |
Niben101Scf00073g03013 | -4.56247469616356 | 受体样蛋白激酶Receptor-like protein kinase |
Niben101Scf24315g00001 | -4.55766816248908 | 嘌呤渗透酶3 Purine permease 3 |
Niben101Scf01899g06004 | -4.51115797208459 | 脱氢酶/还原酶SDR家族成员Dehydrogenase/reductase SDR family member 4 |
Niben101Scf10524g02009 | -4.48990826668509 | 结节蛋白MtN21 /EamA样转运蛋白家族蛋白 Nodulin MtN21 /EamA-like transporter family protein, LENGTH=365 |
Niben101Scf02083g00003 | -4.47336269506046 | CRN家族蛋白[疫霉T30-4] crinkler (CRN) family protein [Phytophthora infestans T30-4], gb|EEY64563.1| |
Niben101Scf01789g03005 | -4.40149896063059 | [疫霉T30-4] [Phytophthora infestans T30-4] |
Niben101Scf07663g00007 | -4.35828100466665 | 保守假设蛋白[蓖麻] Conserved hypothetical protein [Ricinus communis], gb|EEF51416.1| |
Niben101Scf00192g01021 | -4.21433821585193 | 细胞周期蛋白-D3-1 Cyclin-D3-1 |
Niben101Scf04410g03007 | -4.2077309454339 | D-氨基酰-tRNA脱酰基酶D-aminoacyl-tRNA deacylase |
Niben101Scf00270g14005 | -4.09796972283243 | 未知功能蛋白Protein of unknown function (DUF1264), LENGTH=241 |
Niben101Scf02391g00013 | -4.05678468762749 | 丝氨酸羧肽酶样31 Serine carboxypeptidase-like 31 |
Niben101Scf03473g01018 | -4.05495408176547 | GRAS家族转录因子GRAS family transcription factor, LENGTH=490 |
[1] |
李俊, 姜昕, 马鸣超. 新形势下微生物肥料产业运行状况及发展方向. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(12): 2108-2114.
|
|
|
[2] |
申建波, 白洋, 韦中, 储成才, 袁力行, 张林, 崔振岭, 丛汶峰, 张福锁. 根际生命共同体: 协调资源、环境和粮食安全的学术思路与交叉创新. 土壤学报, 2021, 58(4): 805-813.
|
|
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
黄军, 唐滢, 黄彬彬, 李晔, 张翠央, 郭照辉, 刘清术. 一株李维斯链霉菌的鉴定及其抗病促生性能. 微生物学报, 2024, 64(12): 4859-4868.
|
|
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
周宝利, 李娜, 刘双双, 富饶, 李桂香. 2,4-二叔丁基苯酚对番茄叶霉病及幼苗生长的影响. 生态学杂志, 2013, 32: 1203-1207.
|
|
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[33] |
|
[32] |
|
[31] |
|
[30] |
|
[29] |
|
[28] |
|
[27] |
|
[26] |
|
朱亮, 李明骏, 贾润中. OP-FTIR稳定性对VOCs浓度监测的影响. 安全、健康和环境, 2018, 18(10): 55-59.
|
|
[25] |
|
郭纹余, 郭金英, 贺羽茜, 彭杰丽, 王占武, 胡栋. 链霉菌挥发性化合物提高植物抗病能力的研究进展. 河北农业科学, 2022, 26(3): 53-58.
|
|
[24] |
|
[23] |
|
张恒, 成娟丽, 朱旭飞, 张嵩林, 闫靓文, 林金水. 拮抗植物病原真菌链霉菌菌株ZH-356的鉴定及其生防评价. 微生物学报, 2022, 62(9): 3421-3436.
|
|
[22] |
|
张晓琴, 张晓, 何晓锐, 牛明杨, 黄建新. 枯草芽孢杆菌YA-3对番茄早疫病的防治作用. 西北大学学报(自然科学版), 2015, 45(3): 423-428.
|
|
[21] |
|
秦健, 黄如葵, 陈振东, 梁家作, 刘杏连, 黄玉辉, 陈小凤, 黄熊娟, 冯诚诚, 琚茜茜. 杀菌剂对苦瓜枯萎病菌的室内毒力及田间防效. 农药, 2019, 58(3): 214-217.
|
|
[20] |
|
[19] |
|
[18] |
|
[17] |
|
[16] |
|
薛应钰, 范万泽, 张树武, 徐秉良. 苹果树腐烂病菌拮抗放线菌的筛选、鉴定及防效. 应用生态学报, 2016, 27(10): 3379-3386.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201610.010 |
|
[15] |
|
王智荣, 梅小飞, 杜木英, 江孟遥, 张洪新, 汪开拓, ZALÁN Z, HEGYI F, 阚建全. 荧光假单胞菌ZX对采后锦橙绿霉病的防治及其抑菌机制. 微生物学报, 2019, 59(5): 950-964.
|
|
[14] |
doi: 10.1038/s41598-019-46307-4 pmid: 31300659 |
[13] |
|
[1] | 谭西北, 兰徐颖, 刘崇怀, 樊秀彩, 姜建福, 孙磊, 李鹏, 余书鑫, 张颖. 不同抗性葡萄响应白腐病侵染的次生代谢物变化[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1767-1778. |
[2] | 邹晓威, 夏蕾, 朱晓敏, 孙辉, 周琦, 齐霁, 张亚封, 郑岩, 姜兆远. 基于转录组测序的玉米瘤黑粉菌UM01240过表达菌株诱导玉米抗病性分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1116-1130. |
[3] | 郑煜, 陈颐, 遆晋松, 史龙飞, 许校博, 李昱霖, 郭瑞. 烟草不同轮作模式碳足迹及经济效益评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 733-747. |
[4] | 李睿, 梁跃, 白杨, 张桂悦, 王楠楠, 乔松林, 张改平. 自噬在猪繁殖与呼吸综合征病毒感染中的作用机制研究进展[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 792-801. |
[5] | 从琪琪, 张静怡, 孟祥龙, 戴蓬博, 李波, 胡同乐, 王树桐, 曹克强, 王亚南. 我国苹果轮纹病弱毒菌株中病毒的鉴定及其携带情况的检测[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 478-492. |
[6] | 黄立强, 江如, 朱波汁, 彭焕, 许翀, 宋家雄, 陈敏, 李永青, 黄文坤, 彭德良. 马铃薯主栽品种抗马铃薯金线虫鉴定及抗性分子标记检测[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1506-1516. |
[7] | 廖鑫琳, 郭鑫, 杨季学, 邵嘉朱, 袁歆瑜, 胡佳燕, 陈晓晓, 蒋冬花. 拮抗青枯雷尔氏菌的放线菌筛选及其防病作用[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1319-1334. |
[8] | 吴期滨, 谢婉婕, 钟惠, 冯春燕, 潘浩然, 齐浥颖, 张积森, 王恒波. 甘蔗抗褐锈病Bru1区域的鉴定及候选抗病基因的功能分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 855-867. |
[9] | 赵婕, 赵龙缘, 潘凝辉, 管丽蓉, 杜云龙, 李成云, 王云月, 谢勇. 水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4607-4618. |
[10] | 李杰, 梁郅林, 孙燕, 檀根甲, 怀宝玉. SlSnRK1.2调控番茄抗灰霉病功能分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4238-4247. |
[11] | 彭治鑫, 张希芬, 韩小斌, 司国栋, 徐康文, 张成省. 脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3601-3611. |
[12] | 石娜, 路杨, 隋丽, 王佳江, 赵宇, 李启云, 张正坤. 莱氏绿僵菌与异色瓢虫协同增效防治蚜虫研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3398-3407. |
[13] | 蔚书涵, 秦小杰, 吴其超, 李玲, 臧德奎, 马燕. 芍药响应细极链格孢侵染的转录组分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 3035-3052. |
[14] | 王帅, 张如养, 王荣焕, 宋伟, 赵久然. 玉米南方锈病抗病育种研究进展[J]. 中国农业科学, 2024, 57(14): 2732-2743. |
[15] | 苗龙, 杨蕾, 许竞好, 李娜, 王飞宇, 邱丽娟, 王晓波. 大豆芽期拟茎点种腐病鉴定体系构建及抗性种质筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2092-2101. |
|