





中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (22): 4453-4466.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.008
郭宁(
), 孙华, 马红霞, 刘树森, 张海剑, 石洁(
), 郑晓娟, 董跃广
收稿日期:2023-08-02
接受日期:2023-08-27
出版日期:2023-11-16
发布日期:2023-11-17
通信作者:
石洁,E-mail:shij99@163.com
联系方式:
郭宁,E-mail:guoning433@163.com。
基金资助:
GUO Ning(
), SUN Hua, MA HongXia, LIU ShuSen, ZHANG HaiJian, SHI Jie(
), ZHENG XiaoJuan, DONG YueGuang
Received:2023-08-02
Accepted:2023-08-27
Published:2023-11-16
Online:2023-11-17
摘要:
【目的】 筛选对玉米腐霉茎腐病病原菌具有抑制作用的木霉(Trichoderma spp.)菌株,明确其分类地位以及对腐霉茎腐病的防治效果和抑菌机理,为腐霉茎腐病生防制剂的研发提供菌种资源。【方法】采用菌丝生长速率法测试候选木霉菌株对肿囊腐霉(Pythium inflatum)、强雄腐霉(P. arrhenomanes)和芒孢腐霉(P. aristosporum)的抑制作用,筛选拮抗菌株;通过形态学和分子生物学特性确定Tr21菌株的分类地位;采用常规抑菌方法观察Tr21对腐霉菌丝形态的影响;采用溴化丙啶(PI)染液检测法及对不同处理时间菌丝上清液中蛋白和核酸吸光值的检测,分析Tr21发酵液对腐霉菌细胞膜通透性的影响;通过不同浓度Tr21发酵滤液浸种试验,检测Tr21发酵滤液对玉米种子发芽性状的影响;通过温室盆栽试验和田间人工接种试验,明确Tr21对腐霉茎腐病的防治效果。【结果】从实验室保存的109株木霉菌中,筛选到7株木霉菌对肿囊腐霉、强雄腐霉和芒孢腐霉具有拮抗活性,抑制率均>60%,其中Tr21菌株对3种腐霉菌的抑制率达到100%,其5×、10×和20×稀释液对3种腐霉菌的抑制率均达到100%。50×稀释液对3种腐霉菌的最低抑制率也达到55.56%。经形态学和分子生物学鉴定,Tr21为非洲哈茨木霉(T. afroharzianum)。显微镜观察显示Tr21发酵滤液能够造成腐霉菌菌丝变粗、菌丝分枝增多、节点缩短、断裂、内含物溢出等畸形现象。PI荧光染色试验显示Tr21发酵滤液导致3种腐霉菌的细胞膜受损,PI染液更易穿透受损的细胞膜进入到菌丝体内,使菌丝染成红色。核酸、蛋白泄露试验发现发酵滤液处理过的菌丝吸光值变化较大,处理5 h后,肿囊腐霉、芒孢腐霉和强雄腐霉菌丝的OD260均增加了0.08,OD280分别增加了0.10、0.11和0.10,表明腐霉菌菌丝细胞膜受损或其完整性被破坏,导致菌丝内含物外溢。不同浓度Tr21发酵滤液对玉米种子的发芽性状无影响,且当Tr21发酵滤液浓度为20×稀释液时对玉米种子的萌发和生长促进效果最好。盆栽试验结果表明,Tr21发酵滤液浓度为5×稀释液时,对3种腐霉茎腐病的室内防治效果最佳,分别为60.67%、63.15%和59.66%。用Tr21的5×稀释液进行种子处理,当药种质量比例为1﹕100时,对腐霉茎腐病的防治效果最高,达82.25%。【结论】获得一株有效防治玉米腐霉茎腐病的木霉菌株Tr21,经鉴定该菌为非洲哈茨木霉,该菌株发酵滤液可导致腐霉菌菌丝畸形、断裂、细胞膜受损、内含物溢出等,是一株具有开发前景的生防微生物。
郭宁, 孙华, 马红霞, 刘树森, 张海剑, 石洁, 郑晓娟, 董跃广. 玉米腐霉茎腐病生防木霉菌株的筛选、鉴定及防治效果分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4453-4466.
GUO Ning, SUN Hua, MA HongXia, LIU ShuSen, ZHANG HaiJian, SHI Jie, ZHENG XiaoJuan, DONG YueGuang. Screening, Identification and Control Efficacy Analysis of Trichoderma Strains Against Maize Pythium Stalk Rot[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(22): 4453-4466.
表2
不同浓度Tr21发酵滤液处理的玉米种子发芽性状"
| 处理Treatment | 发芽率Germination rate (%) | 胚芽长度Germ length (cm) | 胚根长度Radicle length (cm) | 根系数量Root number |
|---|---|---|---|---|
| CK | 83.33±8.82a | 3.40±0.45a | 4.74±1.50a | 2.87±0.58b |
| 2× | 93.33±6.67a | 3.71±0.27a | 5.83±0.77a | 3.80±0.17ab |
| 5× | 93.33±3.33a | 4.34±0.24a | 6.88±0.57a | 4.30±0.47ab |
| 10× | 96.67±3.33a | 4.01±0.57a | 7.21±1.60a | 3.97±0.29ab |
| 20× | 100±0a | 4.72±0.12a | 8.09±0.15a | 4.50±0.20ab |
| 50× | 86.67±13.33a | 3.50±0.96a | 6.84±2.33a | 4.27±1.09ab |
| 100× | 96.67±3.33a | 4.17±0.36a | 7.59±1.25a | 4.73±0.38a |
| 200× | 96.67±3.33a | 3.98±0.22a | 6.51±0.38a | 4.63±0.27a |
| 500× | 96.67±3.33a | 4.25±0.29a | 6.56±0.93a | 4.27±0.49ab |
| [1] |
王振营, 王晓鸣. 我国玉米病虫害发生现状、趋势与防控对策. 植物保护, 2019, 45(1): 1-11.
|
|
|
|
| [2] |
王晓鸣, 段灿星. 玉米病害和病原名称整理及其汉译名称规范化探讨. 中国农业科学, 2020, 53(2): 288-316. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.02.006.
|
|
|
|
| [3] |
刘树森, 马红霞, 郭宁, 石洁, 张海剑, 孙华, 金戈. 黄淮海夏玉米主产区茎腐病主要病原菌及优势种分析. 中国农业科学, 2019, 52(2): 262-272. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.02.006.
|
|
|
|
| [4] |
徐书法, 陈捷, 高增贵, 邹庆道, 纪明山, 刘海南. 中国玉米茎基腐病和穗腐病研究进展. 植物病理学报, 2006, 36(3): 193-203.
|
|
|
|
| [5] |
段灿星, 王晓鸣, 武小菲, 杨知还, 宋凤景, 赵立萍, 孙素丽, 朱振东. 玉米种质和新品种对腐霉茎腐病和镰孢穗腐病的抗性分析. 植物遗传资源学报, 2015, 16(5): 947-954.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.05.004 |
|
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.05.004 |
|
| [6] |
段灿星, 曹言勇, 董怀玉, 夏玉生, 李红, 胡清玉, 杨知还, 王晓鸣. 玉米种质资源抗腐霉茎腐病和镰孢茎腐病精准鉴定. 中国农业科学, 2022, 55(2): 265-279. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.02.003.
|
|
|
|
| [7] |
陈捷, 宋佐衡, 梁知洁, 咸洪泉. 玉米茎腐病生物防治初步研究. 植物保护, 1994, 20(3): 6-8.
|
|
|
|
| [8] |
陈志谊. 芽孢杆菌类生物杀菌剂的研发与应用. 中国生物防治学报, 2015, 31(5): 723-732.
doi: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2015.05.012 |
|
|
|
| [9] |
张望月, 高健, 张超, 张友明, 胡胜标, 李岚岚, 孙运军, 丁学知, 夏立秋. 五种假单胞菌的分离鉴定及其生物活性. 微生物学报, 2013, 53(9): 957-965.
|
|
|
|
| [10] |
王炫栋, 宋振, 兰赫婷, 江樱姿, 齐文杰, 刘晓阳, 蒋冬花. 杨梅园土壤优势放线菌的分离及其防病促生功能. 中国农业科学, 2023, 56(2): 275-286. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.02.006.
|
|
|
|
| [11] |
吴晓儒, 陈硕闻, 杨玉红, 王永宏, 刘艳, 陈捷. 木霉菌颗粒剂对玉米茎腐病防治的应用. 植物保护学报, 2015, 42(6): 1030-1035.
|
|
|
|
| [12] |
李红磊, 刘二平, 李萍. 玉米青枯病生防细菌的筛选. 河南农业科学, 2010(7): 66-69.
doi: 10.3969/j.issn.1004-3268.2010.07.018 |
|
|
|
| [13] |
任学祥, 苏贤岩, 闫学梅, 迟雨, 李钊, 叶正和. 含OH11发酵液玉米种衣剂的研制及其对茎基腐病的效果评价. 中国生物防治学报, 2022, 38(6): 1566-1571.
doi: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2022.08.006 |
|
doi: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2022.08.006 |
|
| [14] |
郭成, 张小杰, 张有富, 王春明, 周天旺, 李敏权.短密木霉菌株GAS1-1 的分离鉴定、拮抗作用及其生物学特性. 植物保护学报, 2019, 46(2): 305-312.
|
|
|
|
| [15] |
宋燕春, 裴二芹, 石云素, 王天宇, 黎裕. 玉米重要自交系的肿囊腐霉茎腐病抗性鉴定与评价. 植物遗传资源学报, 2012, 13(5): 798-802.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2012.05.016 |
|
|
|
| [16] |
杨洋, 郭成, 孙素丽, 陈国康, 朱振东, 王晓鸣, 段灿星. 玉米抗腐霉茎腐病种质标记基因型鉴定与遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2019, 20(6): 1418-1427.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190228001 |
|
|
|
| [17] |
丁新华, 宋子硕, 杨杰, 高国文, 付开赟, 贾尊尊, 吐尔逊·阿合买提, 郭文超. 玉米种质对腐霉茎腐病和镰孢茎腐病抗性鉴定与评价. 新疆农业科学, 2022, 59(12): 3047-3056.
doi: 10.6048/j.issn.1001-4330.2022.12.020 |
|
doi: 10.6048/j.issn.1001-4330.2022.12.020 |
|
| [18] |
宋凤景. 玉米对腐霉茎腐病抗病性研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2015.
|
|
|
|
| [19] |
侯梦薇. 玉米芒孢腐霉茎腐病抗性鉴定与全基因组关联分析[D]. 郑州: 河南农业大学, 2022.
|
|
|
|
| [20] |
doi: 10.1007/s00438-015-1019-5 |
| [21] |
doi: 10.1094/PHYTO-09-18-0329-R pmid: 30328778 |
| [22] |
王晓鸣, 吴全安, 刘晓娟, 马国忠. 寄生玉米的6种腐霉及其致病性研究. 植物病理学报, 1994, 24(4): 343-346.
|
|
|
|
| [23] |
doi: 10.1080/00275514.1999.12061051 |
| [24] |
doi: 10.1080/15572536.2006.11832743 |
| [25] |
doi: 10.1016/j.simyco.2014.09.001 |
| [26] |
李明通, 孟凡强, 周立邦, 陈美容, 陆兆新. 生姜根腐病的病原菌鉴定及抗菌脂肽的防治效果. 南京农业大学学报, 2020, 43(6): 1134-1142.
|
|
|
|
| [27] |
张婷. 木霉菌生物种衣剂的创制与应用[D]. 上海: 上海交通大学, 2012.
|
|
|
|
| [28] |
晋齐鸣, 卢宗志, 潘顺法, 姜晶春. 玉米茎腐病病原对玉米苗期致病性研究. 玉米科学, 1994, 2(1): 73-75.
|
|
|
|
| [29] |
doi: 10.1016/S2095-3119(19)62734-6 |
| [30] |
doi: 10.1016/0038-0717(91)90036-J |
| [31] |
刘路宁, 屠艳拉, 张敬泽. 绿木霉菌株TY009防治纹枯病等水稻主要真菌病害的潜力. 中国农业科学, 2010, 43(10): 2031-2038. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.10.008.
|
|
|
|
| [32] |
陈凯, 杨合同, 李纪顺, 扈进冬, 张广志. 绿色木霉菌LTR-2孢子提取物的抑菌活性及化学成分分析. 微生物学通报, 2007, 34(3): 455-458.
|
|
|
|
| [33] |
潘顺, 刘雷, 王为民. 哈茨木霉发酵液中peptaibols抗菌肽的鉴定及活性研究. 中国生物防治学报, 2012, 28(4): 528-536.
|
|
|
|
| [34] |
doi: 10.1021/acs.jafc.8b05564 |
| [35] |
doi: 10.1111/emi.2015.17.issue-4 |
| [36] |
|
| [37] |
张量, 张敬泽. 渐绿木霉抑菌物质的分离纯化及其对植物病原菌的抑制作用. 中国农业科学, 2015, 48(5): 882-888. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.06.
|
|
|
|
| [38] |
doi: 10.1016/S0007-1536(87)80034-7 |
| [39] |
doi: 10.1021/jf60180a010 |
| [40] |
doi: 10.1016/0038-0717(88)90050-8 |
| [41] |
杨萍, 杨谦. 木霉重寄生过程分子机制的研究进展. 中国农学通报, 2012, 28(27): 163-166.
|
|
|
|
| [42] |
贺字典, 宋士清, 高玉峰, 石延霞, 李宝聚. 棘孢木霉Trichoderma asperellum在土壤中定殖量的荧光定量PCR检测. 植物保护学报, 2016, 43(4): 552-558.
|
|
|
|
| [43] |
王永阳. 防治苦瓜枯萎病的木霉菌株分离鉴定、定殖检测及其防病促生机理[D]. 泰安: 山东农业大学, 2018.
|
|
|
| [1] | 王亚菲, 闫鹏, 薛金涛, 董学瑞, 孟凡琦, 郭丽娜, 罗艺, 张娟, 董志强, 卢霖. 乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂对高温胁迫下玉米根系建构、生理功能和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1439-1455. |
| [2] | 王晶, 李岗, 蔡晓雅, 庞璐瑶, 黄青滢, 林宝义, 孔海民, 郝跃, 任海英. 杨梅凋萎病生防芽孢杆菌的筛选及其防病机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1467-1479. |
| [3] | 王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202. |
| [4] | 周新杰, 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 过氧化钙对渍涝农田夏玉米根系形态及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1203-1216. |
| [5] | 何继航, 张擎, 吕相月, 薛吉全, 徐淑兔, 刘建超. 不同保绿型玉米杂交种氮效率评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1217-1230. |
| [6] | 李永娟, 张悦彤, 王艺博, 赵长江, 宋洁, 陈雪丽, 姚钦. 生物炭施用对大豆轮连作系统土壤固氮微生物nifH基因丰度及群落组成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1272-1285. |
| [7] | 李思源, 李鸿萍, 常洪庆, 张森焱, 栗思佳, 崔欣飞, 乔泼, 曾波, 刘桂珍, 刘天学, 汤继华, 李潮海. 增密对不同株高玉米品种产量和农艺性状动态变化的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 967-984. |
| [8] | 董金龙, 赵莹, 余海兵, 吕建晔, 秦佳琦, 梁晨, 明博, 李少昆. 多模型解析玉米籽粒容重的营养品质贡献度与区域异质性[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 985-995. |
| [9] | 鄢文英, 张元珍, 吴洪鑫, 庞锐, 陈泽鹏, 金丰良, 许小霞. 靶向小菜蛾PxGNBP3的RNAi增效绿僵菌构建及其免疫调控机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 556-574. |
| [10] | 陈桂平, 韦金贵, 郭瑶, 李盼, 王菲儿, 仇海龙, 冯福学, 殷文. 宽窄行与增密对绿洲灌区玉米光合特性及资源利用的协同效应[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 278-291. |
| [11] | 张志勇, 谭世超, 熊淑萍, 马新明, 韦一昊, 王小纯. 水氮周年优化对豫北灌区小麦玉米轮作系统产量和氮迁移的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 336-353. |
| [12] | 韦文华, 李盼, 邵冠贵, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚, 柴强, 殷文, 赵连豪. 西北灌区青贮玉米产量及品质对减量灌水与有机无机肥配施的响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1521-1534. |
| [13] | 薛钰琦, 赵继玉, 孙旺胜, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺. 不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1535-1549. |
| [14] | 陈桂平, 李盼, 邵冠贵, 吴霞玉, 殷文, 赵连豪, 樊志龙, 胡发龙. 减量灌水与有机无机肥配施对青贮玉米吐丝期后叶片持绿特性的调控作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1381-1396. |
| [15] | 岳润清, 李文兰, 丁照华, 孟昭东. 转基因复合抗虫耐除草剂玉米LD05的分子特征及抗性评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1269-1283. |
|
||