生防菌株森吉木霉M75基因功能注释

[目的]本研究旨在解析对松枯梢病原菌Sphaeropsis sapinea具有强拮抗活性的生防菌株森吉木霉Trichoderma songyi M75的基因组基本信息。[方法]采用Illumina NovaSeq PE 150为依托的第二代测序技术对森吉木霉M75菌株进行基因组测序。[结果]M75菌株全基因组总长34483860 bp,GC含量49.50%,与木霉属真菌特征相吻合。在GO数据库中,森吉木霉M75共注释了28494个基因;在KEGG数据库中有8192个基因富集在KEGG中的383条不同的在三级代谢通路中,主要集中表现在代谢途径通路(848个)、次生代谢产物的生物合成通路(330个)、抗生素的生物合成(243个)、微生物代谢通路(240个)、氨基酸的生物合成(118个)、碳代谢通路(112个)等相关的代谢与次生代谢产物合成通路中;共有2184个基因在KOG数据库中获得蛋白功能注释;在碳水化合物活性酶CAZy数据库中,共注释了259个糖苷水解酶GHs基因,105个糖基转移酶GTs基因,7个多糖裂解酶PLs基因,21个糖类脂解酶CEs基因,54个糖类结合组件CBMs基因。森吉木霉M75全基因组中共包含41个基因簇,451个基因,多数与次级代谢产物的合成相关。[结论]本研究首次获得了生防真菌森吉木霉的基因组序列信息,为木霉的遗传信息、抑菌机制及抑菌物质的代谢通路等研究提供了数据支持和重要参考。

生防菌株森吉木霉M75挥发性气体的抑菌活性分析

[目的]解析生防菌株森吉木霉M75产生的挥发性有机化合物的成分。[方法]利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对森吉木霉(Trichoderma songyi)M75产生的挥发性气体中的有机化合物进行成分解析,并对其中的成分进行抑菌活性的检测。[结果]从森吉木霉M75菌株产生的挥发性气体中鉴定出18种化合物,包括醛类、萜类、酮类、烷烃类、芳烃类、酯类等。其中6-戊基-2H-吡喃-酮(6PP)含量最高,相对含量为18.56%,对松球壳孢菌(Sphaeropsis sapinea)抑制效果最好的化合物是芳樟醇,相对含量为5.86%,并且芳樟醇的抑菌谱较广,对多种植物病原菌如金黄壳囊菌(Cytospora chryso-sperma)、栗疫菌(Cryphonectria parastica)和链格孢(Alternria sp)也具有较好的抑制效果,抑菌率均达到70.00%以上。[结论]木霉属真菌普遍具有产挥发性有机化合物的能力,本研究成功解析了森吉木霉M75菌株产生的挥发性有机化合物,为木霉的抑菌机制及抑菌物质的代谢等研究提供科学依据,为利用木霉属真菌开发生物防治剂奠定了基础。

森吉木霉M75发酵粗提液对松球壳孢菌的抑菌机制研究

[目的]研究森吉木霉M75发酵粗提液对松球壳孢菌Sphaeropsis sapinea代谢系统及生理生化的影响,探究其抑菌机制。[方法]采用分光光度计法,分别测定在不同处理时间段内森吉木霉M75发酵粗提液对松球壳孢菌代谢系统酶活性,以及对电导率、丙二醛含量的影响。[结果]森吉木霉M75发酵粗提液可显著影响松球壳孢菌代谢系统中各关键酶活性。其中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)在处理8~12 h内达到峰值,为75.25 U·(g·min)^(-1)、0.066 U·(g·s)^(-1)、5.8U·(g·s)^(-1)和12.33 U·(g·s)^(-1),分别是初始时的1.96、6.09、16.37和7.86倍;丙酮酸激酶(PK)、己糖激酶(HK)和乳酸脱氢酶(LDH)在处理12~24 h内显著下降,由初始时的0.55、0.066、2.35 U·(g·min)^(-1)下降至0.18、0.03、0.66 U·(g·min)^(-1),后下降趋缓;琥珀酸脱氢酶(SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)和辅酶Ⅰ含量在处理12h内呈快速下降趋势,由初始时的30.33U·(g·min)^(-1)、15.55U·(g·min)^(-1)、5.70nmol·(g·min)^(-1)分别下降至10.00 U·(g·min)^(-1)、3.65 U·(g·min)^(-1)、1.34 nmol·(g·min)^(-1),处理12 h后呈缓慢下降趋势,而对照组则不断升高;Na^(+),K^(+)-ATP、Mg^(++)-ATP和Ca^(++)-ATP酶活性在处理8 h或12 h时达到峰值,分别为0.09、1.76和3.18μmolPi·(g·h)^(-1);此后迅速下降,处理24 h后下降趋缓并逐渐趋于0;松球壳孢菌细胞膜电导率在处理12 h内显著升高,且处理组在各时间段的电导率值始终高于对照组;丙二醛含量在处理24 h内显著升高并达到峰值1.06 nmol·g^(-1),处理24 h至96 h内呈缓慢下降趋势,但在各处理时间段仍显著高于对照组。[结论]森吉木霉M75发酵粗提液通过破坏松球壳孢菌的防御系统,阻碍了病原菌正常的生理代谢路径,从而抑制病原菌的正常生长。

响应面法优化森吉木霉M75菌株发酵培养条件

[目的]利用响应面法优化森吉木霉M75菌株的液体发酵培养条件,使其无菌滤液拮抗松枯梢病病原菌松球壳孢菌的抑菌活性得到有效提高,获得森吉木霉M75高效抑菌的发酵培养基配方。[方法]采用Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验,结合响应面设计法优化森吉木霉M75的发酵培养基,采用Design Expert 11.0软件对试验数据进行处理分析。[结果]得到了培养基配方中对森吉木霉M75发酵滤液抑菌活性影响最显著的3个主要因素:葡萄糖、温度和转速,同时得到了最佳发酵培养浓度为:葡萄糖2.75%,胰蛋白胨1.2%,硫酸锌0.2%,马铃薯浸汁1000 mL,温度31.0℃、转速195 r·min^(-1),接种量5%,装液量180mL,发酵培养5 d。[结论]获得了在实验室条件下森吉木霉M75菌株高效抑菌的发酵培养基配方和培养条件,为森吉木霉菌株后续的研究提供了有效依据。

赤松枯梢病生防真菌M75的筛选和鉴定

为筛选对松枯梢病原菌具有拮抗作用的菌株,以赤松枯梢病病原菌松球壳孢菌(Sphaeropsis sapinea)为供试病原菌,赤松林地土壤真菌为材料,采用平板对峙法和菌丝生长速率法进行拮抗真菌筛选,获得对松枯梢病原菌有显著抑制效果的土壤真菌M75。采用菌丝生长速率法测定所获拮抗真菌对金黄壳囊孢(Cytospora chrysosperma)等8种常见真菌的抑菌效果。结果表明:拮抗真菌M75平板对峙抑菌率为72.65%,培养液复筛抑菌率为78.78%,经形态学及分子生物学将该真菌鉴定为森吉木霉(Trichoderma songyi)。森吉木霉对8种常见真菌均具有一定的抑菌效果,对金黄壳囊孢抑制率为94.05%;对葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)抑制率为82.30%;对栗疫菌(Cryphonectria parasitica)抑制率为77.87%。菌株M75抑菌谱广,在生物防治领域具有较大应用潜力。