中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (7): 1319-1334.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.009
廖鑫琳(), 郭鑫(
), 杨季学, 邵嘉朱, 袁歆瑜, 胡佳燕, 陈晓晓, 蒋冬花(
)
收稿日期:
2023-09-22
接受日期:
2024-01-11
出版日期:
2024-04-01
发布日期:
2024-04-09
通信作者:
联系方式:
廖鑫琳,E-mail:1546109773@qq.com。郭鑫,E-mail:gx1121gx@163.com。廖鑫琳和郭鑫为同等贡献作者。
基金资助:
LIAO XinLin(), GUO Xin(
), YANG JiXue, SHAO JiaZhu, YUAN XinYu, HU JiaYan, CHEN XiaoXiao, JIANG DongHua(
)
Received:
2023-09-22
Accepted:
2024-01-11
Published:
2024-04-01
Online:
2024-04-09
摘要:
【目的】青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病是烟草的主要病害。本研究从不同生境的土壤中筛选出对青枯雷尔氏菌有较强拮抗作用的放线菌,探究其对青枯雷尔氏菌的生理特征影响以及对烟草青枯病的防治效果,为进一步开发防病微生物菌剂提供理论依据。【方法】利用共培养法和牛津杯法筛出目标放线菌后,通过形态学研究、生理生化试验和多基因系统发育分析对目标菌株进行菌种鉴定。通过96孔板法测定目标放线菌粗浸膏对青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度(MIC)。粗浸膏对青枯雷尔氏菌处理后,检测青枯雷尔氏菌的生长动态变化,并用扫描电子显微镜观察其形态的变化;通过测定β-半乳糖苷酶活性和碘化丙啶(PI)荧光试验以及傅里叶变换红外光谱观察对细胞膜通透性和膜成分的影响;通过测定胞外多糖(EPS)、胞内活性氧(ROS)等探究目标放线菌株对青枯雷尔氏菌的影响。并通过盆栽试验测定目标放线菌株对烟草青枯病的防治效果。【结果】根据形态特征、生理生化试验结果和测序结果,将筛选得到的目标放线菌Sa-21菌株鉴定为雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus),对青枯雷尔氏菌的抑菌圈直径达47.9 mm。Sa-21菌株粗浸膏抑制青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度为0.5 μg·mL-1,对菌体增殖也有明显的抑制作用,并且试验范围内随着粗浸膏浓度的升高抑制作用增强。扫描电子显微镜观察到粗浸膏处理后的青枯雷尔氏菌菌体结构发生改变,导致菌体出现穿孔和皱缩等现象,试验范围内随着粗浸膏浓度的升高,破裂菌体数量增加,皱缩程度增强,并且粗浸膏处理后,碘化丙啶可以穿过细胞膜与胞内物质结合发出荧光,且β-半乳糖苷酶活性显著增加,说明处理后的青枯雷尔氏菌细胞膜通透性提高。进一步研究发现,粗浸膏处理可导致青枯雷尔氏菌胞内活性氧积累,胞外多糖产量下降,说明对细胞膜造成了一定程度的损伤。盆栽防病试验表明,先接种病原菌后喷施发酵滤液10倍稀释液的处理对烟草青枯病的相对防治效果为67.61%,而先喷施发酵滤液10倍稀释液再接种的处理对烟草青枯病的相对防治效果为85.89%。【结论】链霉菌Sa-21能抑制青枯雷尔氏菌菌体增殖、破坏细胞膜结构,对烟草青枯病有较好的防治效果,具有一定的开发潜力和应用价值。
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.
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表2
烟草青枯病的病情分级"
病情级别 Disease grade | 症状 Symptom |
---|---|
0 | 全株无病The whole plant is disease-free |
1 | 茎部部分出现褪绿斑,或发病一侧1/2以下叶片凋萎 Chlorotic spots appear on the stem part, or less than 1/2 of the leaves on the diseased side withers |
3 | 茎部出现黑色条斑,但不超过茎高1/2,或发病一侧1/2至2/3叶片凋萎 Black stripe appears on the stem, but not more than 1/2 of the stem height, or 1/2 to 2/3 of the leaves on the diseased side withers |
5 | 茎部黑色条斑超过茎高的1/2,但未达到茎顶部,或发病一侧2/3以上叶片凋萎 The black stripe on the stem exceeds 1/2 of the stem height, but does not reach the top of the stem, or more than 2/3 of the leaves on the diseased side withers |
7 | 茎部黑色条斑到达茎顶部,或病株叶片全部凋萎 The black stripe on the stem reaches the top of the stem, or all the leaves of the diseased plant wither |
9 | 病株基本枯死The diseased plant basically died |
表3
Sa-21菌株在不同培养基上的生长情况"
特征培养基 Characteristic medium | 气生菌丝 Aerial mycelium | 基内菌丝 Substrate mycelium | 可溶性色素 Soluble pigment | 菌落生长 Colony growth |
---|---|---|---|---|
高氏1号Gauze’s No. 1 | 白色White | 黄绿色Yellow green | - | 茂盛,快Lush, quick |
察氏Cha’s | 深灰色Dark grey | 深灰色Dark grey | - | 稀疏,慢Sparse, slow |
葡萄糖天门冬素琼脂Glucose aspartin agar | 白色White | 淡黄色Pale yellow | - | 稀疏,慢Sparse, slow |
无机盐淀粉琼脂ISP4 | 深灰色Dark grey | 黄绿色Yellow green | - | 茂盛,快Lush, quick |
甘油天门冬素琼脂ISP5 | 白色White | 黄绿色Yellow green | - | 稀疏,慢Sparse, slow |
表5
Sa-21菌株在不同的碳源和氮源中的生长情况"
碳源种类Carbon source | 结果Result | 氮源种类Nitrogen source | 结果Result | |
---|---|---|---|---|
α-乳糖α-lactose | +++ | 蛋白胨Peptone | +++ | |
D-麦芽糖D-maltose | +++ | KNO3 | +++ | |
D-木糖D-xylose | + | (NH4)2SO4 | ++ | |
蔗糖Sucrose | + | 谷氨酸Glutamate | - | |
L(+)-鼠李糖L(+)-rhamnose | ++ | 甲硫氨酸Methionine | + | |
棉子糖Raffinose | +++ | 赖氨酸Lysine | +++ | |
L(-)-阿拉伯糖L(-)-arabinose | + | 亮氨酸Leucine | +++ | |
肌醇Inositol | +++ | 组氨酸Histidine | +++ | |
D-甘露醇D-mannitol | +++ |
图4
不同浓度粗浸膏对青枯雷尔氏菌的抑制作用 CK1:阳性对照,加入菌液,但不加入粗浸膏Positive control, adding bacterial liquid, but not adding crude extract;CK2:阴性对照,不加入菌液和粗浸膏Negative control, not adding bacterial liquid and crude extract 图中误差线代表标准差,柱上不同字母表示在P<0.05水平差异显著。下同The error bars in the figure represent the standard deviation (SD), and different lowercases on the bars indicate significant differences at P<0.05 level. The same as below"
表6
粗浸膏处理后的青枯雷尔氏菌傅里叶变换红外的振动峰分配"
振动峰分配 <BOLD>V</BOLD>ibration peak assignment | 分类 Classification | 振动峰<BOLD>V</BOLD>ariation peak (cm-1) | ||
---|---|---|---|---|
CK | 0.25 μg·mL-1 | 10 μg·mL-1 | ||
碳水化合物中的C-O, C-C str, O-H, C-O-C伸缩振动峰 C-O, C-C str, C-O-H, C-O-C def of carbohydrates | 糖原和核酸Glycogen and nucleic acid | 1 060.175 | 1 061.139 | 1 062.585 |
磷酸二酯>PO2中P=O的不对称伸缩振动峰 P=O stretching (antisymmetric) of>PO2 | 主要是核酸Mainly nucleic acid | 1 220.238 | 1 220.238 | 1 221.684 |
酰胺II中蛋白质N-H弯曲振动峰和C-N拉伸振动峰 Amide II (protein N-H bend, C-N stretch) | α螺旋α-helix | 1 540.363 | 1 541.327 | 1 541.327 |
酰胺I的β-折叠结构Amide I of β-pleated sheet structures | β-折叠β-pleated sheet | 1 644.982 | 1 647.875 | 1 648.357 |
羟基O-H伸缩振动峰O-H str of hydroxyl groups | 多糖和蛋白质Polysaccharide, protein | 3 279.358 | 3 284.179 | 3 287.554 |
表7
Sa-21菌株发酵滤液对盆栽烟草青枯病的防治效果"
处理 Treatment | 发病率 Incidence rate (%) | 病情指数 Disease index | 相对防治效果 Relative control effect (%) |
---|---|---|---|
阴性对照Negative control (CK1) | 0 | 0 | - |
阳性对照Positive control (CK2) | 86.68±2.54a | 28.15±2.06a | - |
治疗组Treatment group (T1) | 60.02±1.93b | 8.89±1.25b | 67.61±3.72b |
预防组Prevention group (T2) | 26.64±1.78c | 3.70±1.83c | 85.89±4.28a |
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