芽胞杆菌产生的脂肽类化合物在防治油菜菌核病中的作用

从解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)B3菌株和枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)G4菌株中分别提取脂肽类化合物,配制成脂肽类生物农药乳油。平板拮抗活性检测试验表明,脂肽类生物农药乳油B3和G4能显著抑制油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)生长。油菜离体叶片接种试验中,脂肽类生物农药乳油B3和G4能显著抑制核盘菌在油菜叶片上的侵染和扩展。田间试验表明,脂肽类生物农药乳油B3和G4对油菜菌核病具有很好的防治效果,最高防效分别达55.8%和46.3%,并能够促进油菜生长。

西藏低温适生芽孢杆菌的分离鉴定及其抗菌和促生作用

从西藏拉萨色拉寺杂草根围土壤中分离到1株低温适生芽孢杆菌LSSC3,对该菌株进行了形态学、生理生化和分子生物学鉴定及抗菌和促生作用研究。菌株LSSC3细胞短杆状,芽孢圆形,10℃条件下生长良好。生理生化特征显示,该菌株与巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium特征一致,但ERIC-PCR指纹图谱分析表明其与B. megaterium模式菌株存在显著差异。16SrRNA基因序列分析结果显示,菌株LSSC3与B. subtilis和B. atrophaeus的系统发育相似性均很高。进一步通过gyrB基因测序和比对,其同源性与B. atrophaeus达到100%,没有找到与B. subtilis的同源性关系。据此,将其鉴定为B. atrophaeus。菌株LSSC3对植物病原真菌和细菌均具有很强的抑制作用,同时对拟南芥有良好的促生长作用。该菌具有耐低温和生防的双重特点,具有在农业生产上应用的潜力。

利用转座子TnYLB-1构建枯草芽孢杆菌的突变体文库

为了鉴定枯草芽孢杆菌定殖和促进植物生长相关基因,用携带转座子TnYLB-1的穿梭载体pMarA转化枯草芽孢杆菌OKB105菌株。高温诱变条件下,筛选了2 000个转座子插入突变的单克隆,构建了OKB105菌株的突变体文库。对随机挑选的15个突变体采用PCR及Southern杂交验证,结果表明:转座子TnYLB-1以单拷贝、随机方式插入到OKB105菌株的染色体上。

南极土壤芽孢杆菌的分离鉴定及其防治玉米细菌性褐腐病的研究

[目的]本研究旨在从南极土壤中筛选防治玉米细菌性褐腐病的芽孢杆菌菌株,为该病害的防治提供菌株资源。[方法]从南极长城站地震台附近的企鹅聚居地土壤中分离芽孢杆菌。结合16S rDNA及gyr B基因序列对分离到的芽孢杆菌进行鉴定。借助平板抑菌试验筛选对玉米细菌性褐腐病病原菌具有拮抗效果的生防芽孢杆菌。通过田间防治试验,筛选具有较好生防效果的芽孢杆菌。利用MALDI-TOF-MS对芽孢杆菌产生的抗菌物质脂肽化合物进行鉴定。[结果]通过16S rDNA及gyr B基因序列对分离自南极的23株芽孢杆菌进行鉴定,其中解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)9株,地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)14株。借助平板抑菌试验,筛选获得抑菌效果明显的2株B.amyloliquefaciens菌株EZ15-07、EZ15-09和2株B.licheniformis菌株EZ01-05、EZ15-08。田间试验结果表明,菌株EZ15-07和EZ01-05对玉米细菌性褐腐病的防治效果分别为59.3%和55.3%。对这2个菌株发酵液的MALDI-TOF-MS检测表明,菌株EZ15-07能产生Surfactin和Bacillomycin D 2种脂肽化合物,菌株EZ01-05能产生Bacillomycin D和Fengycin 2种脂肽化合物。[结论]由南极土壤分离获得的菌株EZ15-07和EZ01-05对玉米细菌性褐腐病防治效果显著,2个菌株均具有较好的田间应用潜力。

枯草芽孢杆菌OKB105产生的surfactin防治烟草花叶病毒病及其机理研究

本文研究枯草芽孢杆菌产生的脂肽化合物表面活性素surfactin对烟草花叶病毒病的防治效果,并检测烟草防卫相关基因的表达情况以解析抗病机理。利用6 mol/L HCl沉淀枯草芽孢杆菌OKB105的去细胞培养液,通过甲醇抽提,Sephadex LH20层析柱获得脂肽纯化物。经MALDI-TOF-MS和血平板溶血试验检测表明,纯化物中仅含有表面活性素surfactin。将表面活性素配成0.01 g/L溶液,处理烟草并接种TMV。结果表明,surfactin对烟草花叶病毒病有显著的防治效果,病斑抑制率为70.9%。通过Real-time PCR检测烟草的防卫相关基因的表达情况结果发现,烟草SA信号通路的PR1、PR3和PR5,以及ET通路的ETR1表达量显著提高,说明surfactin诱导了烟草依赖于SA和ET信号通路的诱导系统抗性(induced systemic resistance,ISR)反应。

芽孢杆菌对大豆根腐病防治效果研究

选择20株从西藏地区植物根际土壤分离鉴定的具有生防潜力的芽孢杆菌,通过平板抑菌试验,筛选出对大豆根腐病病原菌尖孢镰刀菌嗜管专化型(Fusarium oxysporumf.sp.tracheiphilum)拮抗效果好的菌株11株,并利用这些菌株的发酵液作为活性成分,添加一定比例的各种助剂,制备出生物种衣剂。室内沙培试验结果表明:由萎缩芽孢杆菌LSSC3和枯草芽孢杆菌SYST2制备的种衣剂对大豆发芽及生长都有显著促进作用。用这2种生物种衣剂对大豆进行温室盆栽试验,在接种有病原菌的条件下,由2种生物种衣剂包衣大豆的株高、鲜重、主根长等都显著的高于化学种衣剂包衣和未包衣处理,同时对大豆根腐病也起到了很好的防治作用,防效分别达72.38%和73.69%。

马来西亚植物根际土壤芽孢杆菌的鉴定及其对水稻白叶枯病防治效果

[目的]拟从马来西亚植物根际土壤中分离和鉴定抑菌能力强的芽孢杆菌菌株,并对菌株产生的脂肽类抗菌物质的种类以及生防效果进行研究。[方法]采用平板对峙试验,筛选具有抑制水稻白叶枯病菌和油菜菌核病菌的芽孢杆菌,基于16S r DNA、gyr B基因序列对分离菌株进行分类鉴定,采用基质协助激光解吸附/电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)法鉴定菌株所产生的脂肽类抗生素的种类,并通过温室试验对菌株防治水稻白叶枯病的效果进行研究。[结果]拮抗试验结果表明:D15、W3、Klu7、YM16、D1和PLZ26这6株菌株对水稻白叶枯病菌或油菜菌核病菌具有较强的抑制活性,其中菌株D15和W3对这2种病原菌都具有抑制活性。基于16S r DNA和gyr B基因的系统发育分析表明:菌株D15和W3为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens);菌株Klu7属于短小芽孢杆菌(B.pumilus);菌株YM16属于蜡样芽孢杆菌(B.cereus);菌株D1和PLZ26属于苏云金芽孢杆菌(B.thuringiensis)。MALDI-TOF-MS检测结果表明:菌株PLZ26和Klu7能产生脂肽类抗生素Surfactin;D15和W3能产生脂肽类抗生素Iturin A。温室生防试验结果表明:菌株PLZ26对水稻白叶枯病具有较好的防治效果。[结论]本研究为生物农药的研发提供了优良的菌株资源。

丁香假单胞大豆致病变种harpin编码基因的克隆表达与功能研究

采用PCR方法从丁香假单胞大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv.glycinea)A1和S1菌株中分别克隆到大小为1 026和1 038 bp的hrpZ基因(hrpZPsgA1和hrpZPsgS1),对该基因进行了原核表达和功能研究。SDS-PAGE显示其表达产物为相对分子质量62×103的融合蛋白,harpinZPsgA1和harpinZPsgS1的相对分子质量约为35×103。harpinZPsgS1的粗提蛋白经GSTrap FF纯化后质量浓度可达1.1 mg.mL-1。生物活性检测表明,该蛋白对热稳定,对蛋白酶K敏感,可以在非寄主植物烟草上激发过敏反应,过敏反应可以被真核生物代谢抑制剂抑制,并且对烟草有明显的促生作用。序列比对发现,来自丁香假单胞大豆致病变种的hrpZ基因可分为2类,一类以hrpZPsgA1为代表,包括hrpZPsg12,另一类以hrpZPsgS1为代表,包括来自r0和Race4菌株的hrpZ基因。这2类hrpZ基因的核苷酸同源性为79%,氨基酸同源性为77%,均富含甘氨酸,不含半胱氨酸,与假单胞菌属以外的其他革兰氏阴性植物病原细菌harpin编码基因不存在相似性。

表达Harpin蛋白的芽孢杆菌工程菌的构建及其生防效果

利用同源重组方法将来源于水稻细菌性条斑病菌的Harpin(HpaG Xooc)编码基因hpa1分别插入根围拮抗解淀粉芽孢杆菌FZB42的蛋白水解酶编码基因aprE和nprE位点,成功构建双拷贝Harpin表达工程菌株FZBHarpin。反转录PCR检测结果显示,hpa1能在RNA水平上正常转录表达。工程菌FZBHarpin发酵72 h后,其发酵液可引起烟草过敏性反应,这表明Harpin蛋白外泌胞外并保持生物活性。利用FZBHarpin浸种烟草后,烟草主根长达64.05 mm,比对照增加了30%,促生效果是FZB42的2倍。盆栽水稻白叶枯病防治试验结果显示,FZBHarpin防效为51.9%,比出发菌株FZB42防效显著提高。这为利用病原物中可激发植物产生抗病性的激发子来遗传改良生防微生物提供了理论基础。

载Harpin_(Xooc)蛋白纳米粒的制备及生物学效应测定

为了评价载HarpinXooc蛋白纳米粒的性状及其在农业领域的应用效果,利用静电聚合原理,以壳聚糖为载体,多聚磷酸钠为交联剂制备载HarpinXooc蛋白纳米粒,测定其粒径、zeta电位、包封率、载药量和释放情况,考察振荡时间对纳米粒的影响。结果显示:载HarpinXooc蛋白纳米粒形态均一,粒径、zeta电位、包封率和载药量分别为(270.0±3.0)nm、(16.5±0.9)mV、62.7%±1.8%和12.6%±2.4%,具有缓释效应,可以诱导烟草产生过敏性反应和更好地促进植物生长。表明:此方法制备条件缓和,工艺简单,包封率较高,制得的载HarpinXooc蛋白纳米粒生物学效应好。

生防芽孢杆菌菌株的分子鉴定及拮抗功能研究

采用16S rDNA基因序列分析法对笔者所在实验室分离的芽孢杆菌B3、G1和G4菌株进行鉴定,构建系统发育树。结果表明:G1菌株与枯草芽孢杆菌模式菌株168聚类在一起,说明G1菌株为枯草芽孢杆菌;B3、G4菌株与解淀粉芽孢杆菌模式菌株FZB42聚类在一起,表明它们为解淀粉芽孢杆菌。平板拮抗活性检测试验结果表明:B3、G1和G4菌株对油菜菌核病菌和水稻白叶枯病菌具有良好的抑菌活性,其中B3菌株对油菜菌核病菌的抑制作用较明显,平均抑菌圈面积为2.01 cm2,G4菌株对水稻白叶枯病菌的抑制作用较明显,平均抑菌圈面积为3.14 cm2。MALDI-TOF-MS分析结果表明,菌株G4能够产生表面活性素、伊枯草菌素和泛革素3种脂肽类化合物,说明G4的拮抗活性与脂肽化合物的合成及分泌有关。

水稻白叶枯病菌hrf2基因表达的His-Harpin_(Xooc)蛋白的纯化及分析

利用已构建的工程菌表达His-HarpinXooc蛋白,分析His-HarpinXooc蛋白的纯化条件、产量、等电点和生物活性等。结果表明:1)在使用HisTrap HP Kit进行纯化时,咪唑浓度对于蛋白纯度影响最大,其中150mM咪唑最适合于洗脱His-HarpinXooc蛋白,缓冲液、洗脱次数等对纯化的影响不大;2)每升菌液可获得高纯度的HisHarpinXooc蛋白为20mg,其等电点约为4.7;3)纯化所得His-HarpinXooc蛋白与不含His标签的HarpinXooc生物活性一致,具有Harpin蛋白诱导烟草产生过敏反应的典型特征。此为His-HarpinXooc蛋白的应用奠定基础。

表达Harpin蛋白的芽孢杆菌工程菌防治水稻白叶枯病的研究

本文研究了生防促生芽孢杆菌OKB105、FZB42和以其为宿主菌的可外泌表达Harpin蛋白激发子的基因工程菌OKBHF、FZBHarpin对水稻白叶枯病的防治效果。菌株OKB105、FZB42、OKBHF和FZBHarpin温室防效分别为31.7%、23.6%、43.2%和56.7%;田间防效分别为29.8%、21.8%、40.4%和43.1%,表达Harpin蛋白的芽孢杆菌工程菌的防病效果显著高于出发菌株。两株生防芽孢杆菌及其工程菌对水稻均有良好的促生作用,特别是对水稻植株的生长促进明显,其中FZBHarpin使植株增高达15.86%。田间产量统计结果显示,OKBHF增产效果最显著,为14%,产量达8869 kg·hm-2。工程菌比出发菌株显著提高水稻抗病性和促进植物生长,在农业生产上具有应用的潜力。

degQ和sfp提高芽孢杆菌泛革素产量及其机理研究

非核糖体合成途径产生的脂肽化合物泛革素（fengycin）在芽孢杆菌防治真菌病害中起着重要作用。本研究克隆了来自解淀粉芽孢杆菌模式菌株FZB42的sfp和来自枯草芽孢杆菌模式菌株168的多效调控因子deg Q,构建了p P43-deg Q、p MK3-sfp和p P43-deg Q-sfp 3个表达载体,分别转入不能产生泛革素的168菌株中,得到3株工程菌株。抑菌试验表明,168-deg Q-sfp活菌及其脂肽化合物提取物均能显著抑制油菜菌核病菌的生长,而168、168-deg Q和168-sfp不具备该活性。质谱检测表明,只有168-deg Q-sfp能产生泛革素。进一步的荧光定量反转录PCR检测结果表明,菌株168-deg Q-sfp的泛革素合成酶基因簇pps ABCDE的表达量是其他菌株的6-16倍,而菌株168-deg Q和168-sfp与菌株168无明显差异。该研究表明deg Q和sfp 2个功能基因共同存在时能提高泛革素合成酶基因簇的表达量,进而提高泛革素的产量。

大豆细菌性斑疹病的病原鉴定及大豆新种质抗性评价

通过对一种近年在江苏省南京市发生严重的大豆叶部病害的病原物进行分离鉴定,检测和评价了本地区大豆新育成品种系及亲本对该病害两个菌株的抗病性。结果表明:通过病原物分离和回接大豆,确定了4株细菌是引起该病害的病原物。形态学观察、生理生化测定、以及16S r DNA和gyr B聚类分析表明这4株菌株属于地毯黄单胞菌大豆致病变种(Xanthomonas axonopodis pv.glycines)。233份大豆新种质对强致病性菌株C5和B523的抗病性检测结果表明,其对两个菌株的抗性反应存在差异,对C5和B523具有抗病性(高度抗病+中度抗病)的种质分别只占鉴定材料的40.35%和37.77%,说明本地品种总体抗性水平并不高,病害具备流行的前提条件;只有苏鲜21和徐豆16对两个菌株均表现高抗,是抗病育种的优良亲本。

低聚木糖对大豆生长和花叶病毒病抗性的影响

用不同浓度的低聚木糖处理大豆,研究低聚木糖对大豆生长和花叶病毒病(SMV)抗性的影响,温室实验结果表明:低聚木糖溶液处理大豆种子18 d后与对照相比,50 mg.L-1低聚木糖对大豆幼苗的株高、鲜重和主根长有明显的促进作用。低聚木糖喷雾处理大豆叶片18 h后接种SMV,与对照相比显著降低了SMV病情指数。利用Quantita-tive RT-PCR检测低聚木糖处理的大豆叶片中的防卫相关基因的表达情况,与对照相比,防卫基因PR2、PR10、PR12和LOX2在低聚木糖处理12 h时有最高的相对表达量;PR3在低聚木糖处理18 h时有最高的相对表达量;PR1、PAL、PPO和CHS在低聚木糖处理24 h时显著上调表达。研究表明,低聚木糖激活了大豆SA信号通路和JA信号通路,从而提高了大豆对SMV的抗性。

丁香假单胞大豆致病变种不同HrpZ蛋白差异区域功能研究

[目的]丁香假单胞大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv.glycinea)A1和S1菌株编码产生的Hrp Z蛋白差异序列主要集中在C端的3个区域,并且这2个蛋白诱导非寄主HR的能力也存在差异。本研究将探究Hrp Z蛋白这3个差异区域在烟草上诱导HR(hypersensitive response)和抑制烟草花叶病毒(TMV)中所起的作用。[方法]采用常规PCR及重叠PCR方法将这2个hrp Z基因的3个差异区域分别进行互换,构建了相应的重组表达载体,表达并纯化得到了6个重组蛋白,相对分子质量均在41×103左右。并检测了其诱导HR活性、诱导植物抗病性。[结果]检测结果表明:重组蛋白Hrp ZS(S2→A2)和Hrp ZA(A3→S3)诱导HR的能力相比亲本都有所增强,6个重组蛋白诱导烟草抗TMV的活性都明显强于亲本,其中,Hrp ZA(A3→S3)和Hrp ZS(S3→A3)的活性最强。[结论]此试验表明Hrp Z蛋白的这些差异区域(第7、8、9个α-螺旋)是过敏反应能力的主要调控区域,同时C-端第8、9个α-螺旋区域与诱导植物抗病性也显著相关。本研究为改造Hrp Z类harpin蛋白激发子,提高其诱导抗性及功能域研究提供了理论依据。

与水稻互作的枯草芽孢杆菌OKB105菌株胞内全蛋白双向电泳条件的优化

用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)OKB105菌株菌悬液处理水稻种子及幼苗,发现OKB105菌株能够显著促进水稻生长。为了研究枯草芽孢杆菌的促生机制,建立了水稻与OKB105菌株的互作体系,并对互作后的OKB105菌株胞内全蛋白的双向电泳条件进行了优化。结果表明:分离胶浓度为10%,等电聚焦(IEF)程序中最高电压8 000 V,聚焦60 000 Vh且增加低电压慢速除盐步骤能够提高双向电泳图谱质量,为蛋白质组学水平上研究水稻与枯草芽孢杆菌的互作奠定了良好的基础。

生防假单胞菌Pf-5对秀丽隐杆线虫的毒性及其作用机制

[目的]本文旨在研究生防假单胞菌(Pseudomonas protegens)Pf-5菌株的杀线虫活性,以及鉴定其产生的主要杀线虫活性物质。[方法]采用基于sacB基因的蔗糖致死无标记突变体系,构建Pf-5菌株的相关突变体;以模式线虫秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为作用对象,利用绿色荧光蛋白基因对菌株进行标记,研究菌株对秀丽隐杆线虫的致死效果;利用扫描和透射电镜研究Pf-5菌株杀线虫物质的作用机制。[结果]Pf-5菌株对秀丽隐杆线虫具有很强的致死活性,用不同浓度的Pf-5菌液处理线虫,48h对秀丽隐杆线虫的致死中浓度(LC50)为4.92×10^7CFU·mL^-1,96hLC50为3.58×10^6CFU·mL^-1;处理48h时,野生型Pf-5菌株对秀丽隐杆线虫的致死率达到73.57%,而突变体Pf-5ΔfitD的致死活性显著下降,只有25.04%;Pf-5菌株fitD基因的Delivery结构域和CROPS结构域缺失突变体对线虫的致死活性也显著下降,表明FitD蛋白是Pf-5菌株的主要杀线虫物质。扫描电镜结果表明,Pf-5菌株及其突变体都不会破坏线虫的体壁;透射电镜的结果则表明,Pf-5菌株导致线虫肠道绒毛变薄和脱落,而突变体Pf-5ΔfitD则没有此效果。[结论]生防假单胞菌Pf-5菌株中杀线虫物质为FitD蛋白,初步表明其作用位点在肠道部位。

芽胞杆菌抗菌二肽溶杆菌素的研究进展

抗菌二肽溶杆菌素(Bacilysin)由L-丙氨酸残基和L-不典型的氨基酸抗荚膜菌素(Anticapsin)残基组成,是目前已知的芽胞杆菌合成的结构最简单的肽类抗菌物质之一。Bacilysin的作用靶标6-磷酸葡萄糖胺合成酶是微生物细胞壁合成关键酶,它对真菌和细菌都具有广谱的抗菌活性,因此,Bacilysin在农业和医药领域具有广阔的应用前景,近年来成为了天然产物的研究热点。本文综述了Bacilysin在生物合成途径及调控、抗菌功能和作用机制等方面的研究进展,提出Bacilysin在生产实践中存在的主要问题并展望了Bacilysin的研究趋势,以期为Bacilysin的研发和应用提供参考。