不同生境马铃薯根际土壤细菌多样性分析

近年来,随着国家对马铃薯产业重视程度的增加,生产的专业化和规模化程度越来越高,化肥农药用量不断加大,加之连作等种植模式,致使以疮痂病为代表的土传病害普遍发生且逐年加重,个别地块发病率达90%以上,给种植业者带来巨大的经济损失。【目的】为了探索马铃薯疮痂病发生与土壤环境的关系,分析区域性种植方式和施肥量对土壤细菌种群变化的影响,为实现土传病害有效防治提供借鉴。【方法】本文分别从1年连作土传病害轻的宁夏西吉(西北)、3年连作土传病害严重的河北沽源(华北)、5年轮作未发现土传病害的内蒙古海拉尔(东北)大田马铃薯根际采集土壤,利用高通量测序技术,比较了样品间细菌群落结构差异。【结果】3组样品共获得有效条带617558条,可分类操作单元(OTUs)3077个。各样品中变形菌门(Proteobacteria)数量最多,含量均在33%以上。与未发病土壤样品相比,土传病害发生严重的样品中细菌数量、物种数、细菌多样性、种类丰富度均有所降低,有害菌数量增加,益生菌数量减少。其中,放线菌(Actinobacteria)数量明显增多,变形菌(Proteobacteria)、绿弯菌(Chloroflexi)和酸杆菌(Acidobacteria)数量明显减少,组分及数量差异明显的细菌(尤其是放线菌门)大多与土壤全磷含量呈显著相关。【结论】过量施用化肥和常年连作改变了土壤细菌群落结构,生态环境恶化,导致土传性病害发生。其中,磷可能是影响土壤微生物群落结构变化最主要的肥料元素。

马铃薯疮痂病拮抗菌YN-2-2的分离与鉴定

【背景】近年来,疮痂病在全国马铃薯各主要产区普遍发生,危害呈逐年加重趋势,有效防控手段匮乏,给种植者造成严重的经济损失。利用拮抗微生物抑制病原菌繁殖,降低其危害程度,已成为马铃薯植保领域的研究热点。【目的】筛选对疮痂病原菌具有拮抗作用的菌株,为研制高效复合功能菌剂、有效防控马铃薯疮痂病提供菌种资源。【方法】从疮痂病发生严重的云南昭通马铃薯大田采集近根际土壤,分离、筛选代谢产物具有明显拮抗效果的菌株,通过形态学观察、生理生化特征分析和16SrRNA基因序列测定等方法进行菌种鉴定,并对其代谢产物的稳定性和抑菌效果进行分析。【结果】获得一株拮抗效果明显的细菌YN-2-2,其菌落圆形,淡黄色,边缘整齐、光滑、干燥,中间有凹陷,菌体杆状,大小为(2.51-4.09)μm×(1.09-1.68)μm,革兰氏染色阳性,16SrRNA基因序列与Bacillus thuringiensis ATCC 10792T(ACNF01000156)的相似性达到99.79%。YN-2-2的代谢产物热稳定性较好,pH耐受范围广(3.0-13.0),对蛋白酶K敏感度较低,对疮痂链霉菌的抑菌圈直径最大为22.8 mm。盆栽试验结果表明:浇施100 mL浓度为1×107 CFU/mL的培养液,可显著降低马铃薯微型薯疮痂病病情指数,防效达36.11%。【结论】菌株YN-2-2经鉴定为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis),可以作为高效复合功能菌剂的候选菌株。

疮痂链霉菌拮抗菌的筛选鉴定及特性研究

由致病性链霉菌疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)引起的疮痂病已成为威胁马铃薯产业可持续发展的重要瓶颈,以菌治菌是目前最为理想的措施。【目的】筛选具有解磷功能的拮抗菌株,研究其对马铃薯疮痂病防控的增益效果,为研制复合功能菌剂提供候选菌种。【方法】采用平板对峙和解磷试验筛选目标菌株,利用形态学观察、生理生化实验及16S rRNA基因测序确定其分类地位;通过盆栽和大田试验研究目标菌株对致病性链霉菌的抑制效果,并分析解磷功能对拮抗效果的增益。【结果】获得4株对致病链霉菌具有明显拮抗作用的菌株,分别为BN4-4、BN4-5、BN5-2和YN17-2,经鉴定BN4-4、BN4-5为深褐芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),BN5-2和YN17-2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其中BN4-4和BN5-2具有较强的降解无机磷的能力。4株菌的盆栽试验相对防效分别为71.35%、38.70%、62.18%和36.22%,BN4-4和BN4-5的田间防效分别为69.07%和56.20%。4株菌对茄链格孢菌、尖孢镰孢菌、立枯丝核菌、大丽轮枝菌等植物病原菌具有明显的抑制效果,可耐受pH 1.0-13.0、1%-13%NaCl及80℃的高温环境,对阿维菌素、中生菌素、甲基硫菌灵、春雷霉素、多菌灵等生产上常用的杀菌剂不敏感。4株菌均可代谢产生吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA),表现良好的促生增产效果。相比之下,具有解磷功能的BN4-4和BN5-2对疮痂链霉菌的抑制作用较对应的非解磷菌种更佳。【结论】具有解磷功能的深褐芽孢杆菌BN4-4对致病性链霉菌具有良好防效,该菌株具有较好的广谱抗病性、热稳定性、耐盐碱、促生和定殖能力,对防控马铃薯疮痂病等农作物土传病害具有良好的前景。

疮痂链霉菌拮抗菌HD9-1的筛选及功能评价

【背景】近年来,由土传致病链霉菌引起的疮痂病在我国马铃薯产区大面积暴发,严重影响块茎的商品价值,由于缺乏有效防控措施,其危害程度呈逐年加重趋势。然而拮抗菌可有效抑制病原菌的繁殖,其防控效果优异,对环境友好,逐渐引起了人们的关注。【目的】分离筛选对致病链霉菌具有拮抗功能的细菌,鉴定其分类学名,评价其主要生物学特性,为研发高效防病菌剂提供菌种资源。【方法】以疮痂链霉菌为靶向微生物,从马铃薯疮痂病高发土样中筛选拮抗菌株,通过形态学、生理生化和分子生物学试验确定其分类地位;用盆栽试验初步判定其对马铃薯疮痂病的防控效果,研究其广谱抗病性和耐盐碱特性,结合生产中常用化学农药的敏感性测定,综合评价其应用前景。【结果】筛选出一株对致病疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)有显著拮抗效果的菌株HD9-1,抑菌圈直径约31mm,菌落呈圆形、淡黄色,边缘较为整齐,革兰氏染色阳性,菌体杆状,宽度约为0.75μm,长度为1.0-2.5μm。以蔗糖作为唯一碳源,能产生β-半乳糖苷酶、精氨酸双水解酶、赖氨酸脱羧酶和鸟氨酸脱羧酶;培养24 h后代谢产物中含有3.44 mg/L的吲哚乙酸;16S rRNA基因序列与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)RUB聚类到同一分支,确定该菌株为Bacillus subtilis;盆栽试验结果表明,HD9-1对马铃薯微型薯疮痂病的防效达59.15%;菌体可耐受pH 3.0-11.0、NaCl含量1%-11%的盐碱环境和100℃水浴30 min;对中生菌素、苯醚甲环唑、氟菌·霜霉威、春雷霉素、氟硅唑、吡唑醚、嘧菌酯和甲基硫菌灵等常用化学农药不敏感,对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等农作物病原菌均具有一定的抑制效果。【结论】菌株HD9-1鉴定为枯草芽孢杆菌,对马铃薯疮痂病防控效果较好,且具有良好的环境适应性,可作为防治马铃薯土传病害的高效复合菌剂的备选菌株。

极耐盐碱固氮菌的分离鉴定及固氮特性研究

我国盐碱土面积约9913万hm2,其中pH值高于9、盐含量大于0.6%的重度盐碱地每年以1.4%的速率增长。利用固氮微生物改善植物根际环境,提高作物产量,是盐碱地改良的重要方法。【目的】从来自海南省三沙市热带珊瑚岛礁的土壤中,分离鉴定自生固氮菌,为极端盐碱地改良提供候选菌株。【方法】通过形态学观察、生理生化特征分析和16S rRNA序列测定等方法进行菌种鉴定,分析其固氮、耐盐碱和促生长特性,盆栽试验验证其对玉米主要农艺性状的影响。【结果】获得1株极端耐盐碱的固氮细菌DJ-1,其菌落呈圆形,菌体杆状,大小(0.5–1.3)μm×(0.3–0.5)μm,革兰氏染色阴性,与根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的16S rRNA序列高度同源,确定其为根癌土壤杆菌。DJ-1在pH 9、NaCl含量为1%–4%的培养基上可正常生长,能耐受pH 12、NaCl含量8%的环境。从中克隆到固氮酶基因nifH。盆栽试验结果表明,DJ-1可显著促进玉米生长。【结论】菌株DJ-1能耐受极端盐碱条件,且具有较强的固氮和促生长能力,有可能作为贫瘠盐碱耕地改良功能菌剂的候选菌株。

疮痂链霉菌拮抗菌定向筛选及其功能评价

近年来由多种致病链霉菌引起的马铃薯疮痂病在我国普遍流行,且危害程度逐年加重,严重影响块茎的品质和商品价值。病原菌土传和种传,难以防控。利用拮抗微生物抑制病菌生长是目前防控疮痂病的重要措施。【目的】从病薯田土样中定向筛选对马铃薯疮痂病具有显著防效的菌种,研究其拮抗机制,评价其环境适应性,为开发可产业化应用的高效复合功能菌剂提供理论依据。【方法】通过平板对峙及盆栽试验研究目标菌株对主要病原菌疮痂链霉菌Streptomyces scabies的抑制效果;采用形态学、生理生化实验及分子生物学方法,确定其分类地位;结合高效液相色谱质谱联用方法分析相关抑菌活性物质。【结果】获得3株对致病链霉菌S.scabies具有显著拮抗功能的菌株HZ11-4、HS-12、HZ13-1,抑菌圈直径分别为34、29、30 mm,对马铃薯微型薯疮痂病的防效分别为68.57%、57.15%和65.96%。菌体革兰氏染色呈阳性,经鉴定均为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amylolique-faciens;3株菌皆可扩增出surfactin、iturin和fengycin等脂肽类物质合成酶相关基因片段,检测到上述脂肽类抗生素的存在,其中,仅surfactin对S.scabies有一定抑制效果,但非主要活性物质。3株菌对茄链格孢菌、尖孢镰刀菌、立枯丝核菌、大丽轮枝菌等多种植物病原菌均具有明显的抑制效果;可耐受pH 5–9、NaCl含量1%–7%的盐碱环境和100℃高温;对氟菌·霜霉威、氟硅唑、吡唑醚菌酯、春雷霉素、中生菌素和甲基硫菌灵等生产上常用的杀菌剂不敏感;具有显著促生长特性。【结论】HZ11-4、HS-12和HZ13-1具有良好的环境适应性和广谱抗病性,均可作为防控马铃薯土传病害功能菌剂的候选菌株。文章首次验证了脂肽类抗生素surfactin、iturin A和fengycin均非抑制S.scabies的主要活性物质。