程海洋 魏有海 郭良芝 程亮 郭青云
摘要:為明確從矮火絨草根內(nèi)分離獲得的內(nèi)生細(xì)菌對(duì)致馬鈴薯晚疫病病菌的抑制作用,采用稀釋平板法分離矮火絨草內(nèi)生細(xì)菌,以對(duì)峙培養(yǎng)法和打孔法分別測(cè)試細(xì)菌菌株和發(fā)酵液濾液對(duì)晚疫病菌絲生長(zhǎng)和孢子囊萌發(fā)的抑制作用,并對(duì)優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定。結(jié)果表明,在分離的54株細(xì)菌中,有20株細(xì)菌對(duì)晚疫病病菌具明顯拮抗作用,有6 株抑菌率達(dá)80%以上。其中,KBL17和KBL8菌株對(duì)致病疫霉的抑菌率較高,分別為95.47%、88.37%;發(fā)酵濾液以KBL17和KBL6的抑菌率較高,分別為92.58%、83.21%,KBL17的孢子囊抑制率最高,為96.03%;盆栽試驗(yàn)中,細(xì)菌菌株發(fā)酵濾液處理能夠?qū)е峦硪卟〔∏橹笖?shù)下降,其中KBL17菌株防效最好,達(dá)到76.04%,低于化學(xué)藥劑嘧菌酯的防效(82.57%)。田間試驗(yàn)結(jié)果表明,與化學(xué)殺菌劑(70.27%)相比,KBL17菌株對(duì)晚疫病的平均防效達(dá)到 67.45%。經(jīng)鑒定KBL17菌株為熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)。該菌株在馬鈴薯晚疫病防治中有較大潛力。
關(guān)鍵詞:馬鈴薯晚疫病;致病疫霉;拮抗作用;鑒定;生物防治;內(nèi)生細(xì)菌
中圖分類號(hào):S435.32?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號(hào):1002-1302(2021)18-0116-06
收稿日期:2020-01-11
基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(編號(hào):2018YFD020080505);青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(編號(hào):2020-ZJ-Y11、2021-ZJ-Y08);青海省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)(編號(hào):2018-NK-105);第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目(編號(hào):2019QZKK0303)。
作者簡(jiǎn)介:程海洋(1997—),男,河南洛陽(yáng)人,碩士研究生,從事生物防治等研究工作。E-mail:haiyangcheng532@163.com 。
通信作者:程 亮,碩士,研究員,從事生物防治研究工作。E-mail:liangcheng1979@163.com。
馬鈴薯,屬茄科多年生草本植物,糧飼兼用,是全球第四大重要的糧食作物,僅次于水稻、小麥和玉米,馬鈴薯產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)保障糧食安全和社會(huì)發(fā)展的重要支柱[1-2]。馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉(Phytophora infestans)引起并導(dǎo)致馬鈴薯莖葉死亡和塊莖腐爛的一種毀滅性真菌病害,常導(dǎo)致馬鈴薯嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收,造成全球重大經(jīng)濟(jì)損失[3]。目前,使用化學(xué)殺菌劑是防治馬鈴薯晚疫病的有效方法[4-5],但頻繁使用殺菌劑對(duì)環(huán)境和人類健康均有不利影響,易造成病原菌抗(耐)藥性越來(lái)越強(qiáng)[6],同時(shí)加速了馬鈴薯晚疫病病菌群體遺傳結(jié)構(gòu)生理分化和變異[7]。青海省是馬鈴薯的重要產(chǎn)區(qū)之一,因此,篩選新的用于防治馬鈴薯晚疫病的藥物,尤其是具有抗菌作用的生防菌迫在眉睫。
內(nèi)生細(xì)菌(endophyte)是指生活史某一階段或全部階段生活于健康植物組織或器官的細(xì)胞間隙或細(xì)胞內(nèi)的一類細(xì)菌[8]。內(nèi)生細(xì)菌具有抑菌、誘導(dǎo)產(chǎn)生次生代謝物、固氮、溶磷及產(chǎn)吲哚乙酸等多方面的有益生物功能,增強(qiáng)宿主植物抗病蟲害能力及生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力等。由于內(nèi)生細(xì)菌作為生防因子具有巨大優(yōu)勢(shì),因此利用內(nèi)生細(xì)菌對(duì)植物病害進(jìn)行生物防治已成為研究的熱點(diǎn)之一。許多學(xué)者通過(guò)篩選拮抗菌或其代謝產(chǎn)物抑制致病疫霉[9],或利用一些特定的活性物質(zhì)抑制致病疫霉[10]。 如申芬等報(bào)道拮抗菌發(fā)酵液能夠顯著抑制致病疫霉菌絲生長(zhǎng),能使菌絲體發(fā)生畸變,降低孢子囊形成的能力,抑制孢子囊萌發(fā)、阻止休止孢萌發(fā)[11]。王梅菊等從油菜根莖部分離出來(lái)的1株枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis) CanL-30,可以有效地防治灰葡萄孢(Botrytis cinerea)、立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)和油菜黑脛病病菌(Leptosphaeeria biglobosa)等引起的病害,同時(shí)也可以促進(jìn)寄主油菜的生長(zhǎng)[12]。王玉琴等從高寒草地針茅葉部分離出的1株枯草芽孢桿菌(B. subtilis) 265ZY4對(duì)馬鈴薯壞疽病病菌(Phoma foveata)、馬鈴薯炭疽病病菌(Colletotrichum coccodes)和馬鈴薯枯萎病病菌(Fusarium avenaceum)具有明顯的拮抗作用,同時(shí)具有產(chǎn)吲哚-3-乙酸(IAA)和溶磷等能力[13]。崔月貞等從東祁連山高寒草地牧草分離出的3株內(nèi)生細(xì)菌[韋氏芽孢桿菌 (B. weihenstephanensis) 262AY11、解淀粉芽孢桿菌(B.amyloliquefaciens) 262AY6和枯草芽孢桿菌(B.subtilis) 262AY2]對(duì)馬鈴薯晚疫病的抑菌率分別為78. 41%、78. 03%、75. 38%,且262AY11 和 262AY6 具有固氮和產(chǎn) IAA 的生物學(xué)功能[14]。
本研究從采集自祁連高寒草地矮火絨草根部樣品中分離篩選對(duì)馬鈴薯晚疫病有抑制效果的內(nèi)生細(xì)菌菌株,并對(duì)其進(jìn)行16S rDNA序列鑒定,以期為生防菌劑的研發(fā)提供菌株資源,也為植物內(nèi)生細(xì)菌防治馬鈴薯晚疫病的生物防治開(kāi)發(fā)應(yīng)用等提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
1.1.1 病原菌 致病疫霉(P. infestans)菌株,由筆者所在實(shí)驗(yàn)室保存。
1.1.2 培養(yǎng)基
大豆酪蛋白瓊脂(TSA)培養(yǎng)基:胰蛋白胨15 g/L,大豆蛋白胨 5 g/L,氯化鈉5 g/L,蒸餾水 1 000 mL,瓊脂20 g/L,pH值為7.3±0.2;理查德合成瓊脂(RSA)培養(yǎng)基:黑麥 60 g 催芽露白后使用,番茄汁 100 mL,CaCO3 0.4 g,瓊脂 18 g,蒸餾水1 000 mL;LB 液體培養(yǎng)基:胰蛋白胨 10 g/L,NaCl 10 g/L,酵母提取物5 g/L,蒸餾水 1 000 mL,pH值為7.2~7.4;LB 固體培養(yǎng)基:胰蛋白胨10 g/L,NaCl 10 g/L,酵母提取物5 g/L,瓊脂20 g/L,蒸餾水1 000 mL,pH值為7.2~7.4。
1.2 內(nèi)生細(xì)菌分離純化
按胥婷等的方法[15]分離矮火絨草根內(nèi)生細(xì)菌。用無(wú)菌水洗凈矮火絨草根部泥土后,濾紙吸干表面水分,稱取1.0 g根,于無(wú)菌室內(nèi),用75%乙醇(1 min)、5%次氯酸鈉(5 min)、75%乙醇(30 s)依次對(duì)根表面進(jìn)行消毒,最后用無(wú)菌水洗滌4次,吸取最后1次洗滌的無(wú)菌水100 μL涂布TSA培養(yǎng)基平板,28 ℃培養(yǎng)2 d,無(wú)菌落長(zhǎng)出說(shuō)明表面消毒合格。表面消毒后,用無(wú)菌濾紙吸干根部表面的水分,再用無(wú)菌剪刀剪碎后置于無(wú)菌研缽中,加入少量滅菌的石英砂和9 mL無(wú)菌水充分研磨,得到10-1的菌懸液。梯度稀釋分別得到10-2、10-3、10-4濃度的菌懸液,各取100 μL菌懸液涂布于TSA培養(yǎng)基平板上,28 ℃培養(yǎng),每個(gè)梯度做3次重復(fù),培養(yǎng)2~7 d,根據(jù)菌落形態(tài)、顏色、透明度等特征挑取不同的細(xì)菌菌落分離純化,純化3~5代后,得到單菌落進(jìn)行轉(zhuǎn)管并室溫保存。
1.3 生防內(nèi)生細(xì)菌篩選
1.3.1 平板拮抗活性測(cè)定
將分離獲得的細(xì)菌菌株接種到LB固態(tài)培養(yǎng)基上,37? ℃活化培養(yǎng)基24 h后,采用對(duì)峙培養(yǎng)法篩選拮抗細(xì)菌。將細(xì)菌菌株轉(zhuǎn)接到LB培養(yǎng)基與經(jīng)RSA培養(yǎng)基活化的致病疫霉對(duì)峙培養(yǎng),觀察菌株是否對(duì)致病疫霉菌絲生長(zhǎng)有抑制效果,以十字交叉法測(cè)量抑菌帶,并計(jì)算抑菌率。以未接細(xì)菌菌株的RSA培養(yǎng)基為對(duì)照,選擇具有明顯抑菌帶的菌株,轉(zhuǎn)接到LB培養(yǎng)基上培養(yǎng),保存?zhèn)溆谩?/p>
抑菌率=對(duì)照菌落直徑-處菌菌落直徑對(duì)照菌落直徑×100%。
1.3.2 內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液的抑菌活性測(cè)定
內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液的制備:將離體對(duì)致病疫霉的抑菌率大于70%的菌株經(jīng)LB固體培養(yǎng)基斜面活化后,接1環(huán)于盛50 mL LB液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中,37 ℃振蕩培養(yǎng)12 h制成種子液,再按5%的接種量轉(zhuǎn)接至 50 mL LB液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中,37 ℃擴(kuò)大培養(yǎng)24 h得到菌液原液。將上述培養(yǎng)得到的菌液經(jīng) 12 000 r/min離心10 min,并經(jīng)細(xì)菌過(guò)濾器(22 μm)除菌后得到發(fā)酵濾液。
內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液對(duì)致病疫霉菌絲生長(zhǎng)的影響:采用打孔法測(cè)試菌株無(wú)菌代謝液的抑菌作用,取200 μL的發(fā)酵濾液加入孔中(直徑為10 mm),以滅菌的空白LB液體培養(yǎng)基為對(duì)照,每個(gè)處理3次重復(fù)。抑菌率統(tǒng)計(jì)方法同“1.3.1”節(jié)。
內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液對(duì)致病疫霉孢子囊萌發(fā)的抑制作用:參照張鉉哲等的方法[16],將馬鈴薯晚疫病病菌制成孢子囊懸浮液,濃度調(diào)至在10×10倍顯微鏡下每個(gè)視野150~200個(gè)孢子囊,將孢子囊懸浮液與發(fā)酵濾液按1 ∶1的體積比混勻,每個(gè)處理吸取 15? μL 液體滴于干凈凹玻片上,于23 ℃培養(yǎng)24 h,觀察孢子囊萌發(fā)情況,芽管長(zhǎng)于孢子囊直徑視為萌發(fā)。每個(gè)處理3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)以視野中所見(jiàn)到的孢子囊數(shù)為準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)萌發(fā)抑制率。
1.4 溫室盆栽防效測(cè)定
試驗(yàn)于2019年在青海省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)所溫室中進(jìn)行。馬鈴薯下寨65品種放在陰暗潮濕處催芽,將芽眼帶薯塊切下,每盆3塊,每個(gè)處理種植10盆馬鈴薯植株,待其長(zhǎng)至10~12片葉時(shí),分別噴施內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液和嘧菌酯,以清水為對(duì)照(CK),每株馬鈴薯植株噴施15 mL,2? d后進(jìn)行晚疫病病原菌接種。接種方法參照徐生軍等的方法[17],用無(wú)菌水將晚疫病病菌培養(yǎng)平板上的游動(dòng)孢子囊洗下,經(jīng)滅菌紗布過(guò)濾后制成孢子囊懸浮液,用血球計(jì)數(shù)板將孢子囊數(shù)調(diào)為1×105個(gè)/mL,置于4 ℃冰箱中2~3 h后取出,采用噴霧法接種。接種后 7 d 調(diào)查病害情況,計(jì)算病情指數(shù)和防治效果。盆栽試驗(yàn)以葉片為單位進(jìn)行調(diào)查,病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按方中達(dá)的方法[18]。0級(jí):葉片無(wú)病斑;1級(jí):病斑面積占整個(gè)葉片面積的比例<5%;3級(jí):病斑面積占整個(gè)葉片面積的6%~10%;5 級(jí):病斑面積占整個(gè)葉片面積的11%~20%;7級(jí):病斑面積占整個(gè)葉片面積的21%~50%;9 級(jí):病斑面積占整個(gè)葉片面積的比例>50%。
病情指數(shù)=∑(各級(jí)病葉數(shù)×相對(duì)級(jí)數(shù)值)調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級(jí)數(shù)值×100。
1.5 田間晚疫病防效測(cè)定
2019年田間試驗(yàn)設(shè)置在青海省農(nóng)林科學(xué)院馬鈴薯試驗(yàn)田。采用液體發(fā)酵法制備內(nèi)生菌株發(fā)酵液,過(guò)濾獲得發(fā)酵濾液。試驗(yàn)小區(qū)面積為40 m2,共設(shè)置8個(gè)處理,處理1~6分別為KBL6、KBL8、KBL17、KBL18、KBL19、KBL20發(fā)酵濾液83 L/666.7 m2;處理7為250 g/L嘧菌酯懸浮劑25 g/666.7 m2;處理8為清水對(duì)照,每個(gè)處理重復(fù)3次,隨機(jī)區(qū)組排列。田間出現(xiàn)中心病株時(shí)進(jìn)行病情指數(shù)的基數(shù)調(diào)查并施藥,之后每隔 7 d 施藥1次,共施藥3次,每次施藥前進(jìn)行病情指數(shù)的調(diào)查,并于施藥后 7 d再次進(jìn)行調(diào)查。每個(gè)小區(qū)分別進(jìn)行5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)選10株,計(jì)算病情指數(shù)及發(fā)病率,統(tǒng)計(jì)分析確定防治效果。田間試驗(yàn)以整株為單位進(jìn)行調(diào)查,病情分級(jí)參照方樹民等的方法[19]。0級(jí):葉片無(wú)任何癥狀;1級(jí):葉片上有個(gè)別病斑;2級(jí):1/3 以下葉片有病斑;3級(jí):1/3~1/2 葉片上有病斑;4級(jí):1/2 以上葉片上有病斑;5 級(jí):幾乎整株枯死。
病情指數(shù)=∑(病情級(jí)別×各級(jí)病株數(shù))調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)數(shù)值×100。
防治效果=1-CK0×PT1CK1×PT0×100%。
式中:CK0表示對(duì)照組的藥前病情指數(shù);CK1表示對(duì)照組的藥后病情指數(shù);PT0表示藥劑處理組的藥前病情指數(shù);PT1表示藥劑處理組的藥后病情指數(shù)。采用DPS 7.05軟件,應(yīng)用Duncans新復(fù)極差法,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。
1.6 菌株KBL17鑒定
本試驗(yàn)采用分子生物學(xué)鑒定菌株KBL17。使用生工生物工程(上海)股份有限公司的Ezup柱式試劑盒提取內(nèi)生細(xì)菌基因組,方法參照試劑盒說(shuō)明書。利用1對(duì)通用引物(27f和1492r)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,序列如下:27f:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′,1492r:5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。
PCR反應(yīng)體系:2×Taq PCR MasterMix 12.5 μL,DNA模板(50 ng/L)1.0 μL,上、下引物各1.0 μL,雙蒸水10.5 μL。擴(kuò)增條件:95 ℃預(yù)變性 5 min;95 ℃ 30 s,52 ℃ 30 s,72 ℃ 1.5 min,進(jìn)行40個(gè)循環(huán);72 ℃ 延伸10 min,4 ℃保存。擴(kuò)增片段用生工生物工程(上海)股份有限公司的PCR產(chǎn)物回收試劑盒純化后,與pMD19-T載體16 ℃連接過(guò)夜,轉(zhuǎn)化至大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞。陽(yáng)性克隆經(jīng)菌落 PCR 驗(yàn)證正確后,提取質(zhì)粒,由生工生物工程(上海)股份有限公司完成堿基序列測(cè)定。將測(cè)序獲得的16S rRNA通過(guò)與GenBank中核酸數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行Blast分析并利用 Clustal X 軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,確定KBL17的分類地位。
2 結(jié)果與分析
2.1 矮火絨草根內(nèi)生細(xì)菌的分離結(jié)果及其抑制作用
采集矮火絨草根組織,采用平板稀釋法,共分離獲得54株內(nèi)生細(xì)菌,編號(hào)分別為KBL1~KBL54,大部分菌株在LB培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng),大多菌落表現(xiàn)為濕潤(rùn)狀、乳白色、不規(guī)則、扁平、光滑,少數(shù)菌落邊緣褶皺、微黃色。將分離獲得的20株內(nèi)生細(xì)菌分別于經(jīng)RSA活化培養(yǎng)的致病疫霉菌株在RSA平板上對(duì)峙培養(yǎng)。由表1可知,能夠抑制致病疫霉生長(zhǎng)的菌株共有20株。其中,抑菌率達(dá)到80%以上的有6株(KBL6、KBL8、KBL17、KBL18、KBL19、KBL20菌株),以KBL17菌株的抑制作用最強(qiáng),抑菌率達(dá)到95.47%。在表現(xiàn)抑菌作用較強(qiáng)的菌株中,KBL6和KBL8菌株與致病疫霉之間形成的抑菌帶不明顯,而KBL18(抑菌率為84.23%)和KBL20(抑菌率為81.04%)菌株形成的抑菌帶十分明顯。
2.2 內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液的抑菌活性測(cè)定
2.2.1 內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液對(duì)致病疫霉菌絲生長(zhǎng)的影響
將抑菌率達(dá)到80%以上的6個(gè)菌株分別擴(kuò)大培養(yǎng)后離心過(guò)濾得到其發(fā)酵濾液。由圖1可知,供試6個(gè)菌株的發(fā)酵濾液對(duì)致病疫霉菌絲的抑制率均在80%以上,較菌株對(duì)峙培養(yǎng)抑菌率有所下降,分別為83.21%、80.23%、92.58%、82.36%、81.37%、80.53%。其中,KBL8菌株降幅最大,為9.21百分點(diǎn),其次為KBL19菌株,降幅為5.81百分點(diǎn)。其他菌株對(duì)峙與發(fā)酵濾液之間幅差在5%以內(nèi),相對(duì)較穩(wěn)定。綜合評(píng)價(jià)KBL17菌株的抑菌率最高(92.58%),其次是KBL6菌株(83.21%),KBL8菌株的抑菌率最低,為80.23%。
經(jīng)對(duì)峙平板觀察發(fā)現(xiàn),受6個(gè)菌株發(fā)酵濾液抑制的致病疫霉菌落變小,菌絲致密,生長(zhǎng)速率降低。顯微鏡檢發(fā)現(xiàn),發(fā)酵濾液導(dǎo)致致病疫霉菌絲畸變,菌絲無(wú)法正常伸展,菌絲尖端呈現(xiàn)球形的畸變。
2.2.2 內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液對(duì)致病疫霉孢子囊萌發(fā)的抑制作用
將6株內(nèi)生細(xì)菌發(fā)酵濾液和致病疫霉的孢子囊懸浮液混合后發(fā)現(xiàn),無(wú)菌發(fā)酵濾液均可強(qiáng)烈抑制致病疫霉孢子囊的萌發(fā),抑制率達(dá)到82.49%~96.03%(圖1),顯微鏡檢發(fā)現(xiàn),發(fā)酵濾液引起致病疫霉孢子囊形態(tài)發(fā)生畸變,多為外壁破裂、中空結(jié)構(gòu)、內(nèi)含物分隔于兩極、空孢子囊類型。
2.3 溫室盆栽防效測(cè)定
由表2可知,致病疫霉游動(dòng)孢子接種 5 d 后,清水對(duì)照組病情指數(shù)達(dá)到86.17,而生防菌KBL6、KBL8、KBL17、KBL18、KBL19、KBL20處理組馬鈴薯晚疫病病情指數(shù)顯著降低,防治效果分別達(dá)到了70.56%、66.91%、76.04%、71.15%、68.85%、65.79%。陽(yáng)性對(duì)照嘧菌酯的病情指數(shù)僅為15.02,防治效果達(dá)到82.57%。各處理組的病情指數(shù)與對(duì)照相比達(dá)到顯著性差異,嘧菌酯處理與各個(gè)內(nèi)生菌處理組的防效達(dá)到顯著性差異,顯著高于內(nèi)生菌株處理組。
2.4 田間防效測(cè)定
由表3可知,連續(xù)噴施3次生防菌劑,處理7(化學(xué)藥劑)對(duì)馬鈴薯晚疫病的防治效果最好,平均防效可達(dá)70.27%,其次為處理3(KBL17菌株),平均防效達(dá)67.45%,防效最差的為處理2(KBL8菌株),平均防效僅為54.81%。
2.5 內(nèi)生菌株的鑒定
用引物27f/1492r進(jìn)行PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增獲得約 1 444 bp 的片段。將所得序列與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中其他細(xì)菌16S rDNA基因序列進(jìn)行比對(duì),分析其分類地位。發(fā)現(xiàn)該菌的16S rDNA與假單胞菌序列有很高的同源性。構(gòu)建16S rDNA序列系統(tǒng)發(fā)育樹,發(fā)現(xiàn)KBL17菌株與熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)聚在一個(gè)群組里(圖2),初步確定KBL17為熒光假單胞菌(P. fluorescens)。
3 結(jié)論與討論
植物內(nèi)生細(xì)菌分布于宿主植物的不同部位,由于其生存環(huán)境相對(duì)封閉,因此其生長(zhǎng)發(fā)育不易受外界不良環(huán)境的干擾,這一生境優(yōu)勢(shì)使其在植物病害防治中擁有比根圍、葉圍細(xì)菌更大的應(yīng)用空間[20]。利用內(nèi)生細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物抑制植物病害已有許多研究,目前用于防治植物病害的內(nèi)生細(xì)菌種類主要以芽孢桿菌屬和假單胞桿菌屬為主[21]。有文獻(xiàn)報(bào)道,熒光假單胞桿菌的一些菌株已在食品[22]和環(huán)境保護(hù)[23]等領(lǐng)域展現(xiàn)出很大潛力,在馬鈴薯晚疫病防治方面,Bengtsson等研究發(fā)現(xiàn)1株熒光假單胞桿菌(P. koreensis 2.74)產(chǎn)生的表面活性劑既能使馬鈴薯致病疫霉的游動(dòng)孢子裂解,也能誘導(dǎo)馬鈴薯對(duì)致病疫霉產(chǎn)生抗性[24]。Zegeye等對(duì)熒光假單胞桿菌(P. koreensis)Bak150菌株對(duì)致病疫霉具有強(qiáng)烈的抑制作用,抑制率可達(dá)88%以上[25]。本試驗(yàn)從矮火絨草根中分離篩選致病疫霉拮抗細(xì)菌,54株細(xì)菌中有20株有一定的抑菌作用,其中活體菌株KBL17和KBL8的抑菌率最高,分別為95.47%、88.37%,而無(wú)菌代謝液以KBL17和KBL6菌株的抑菌率最高,分別為92.58%、83.21%。綜合菌株和無(wú)菌代謝液的抑菌率,以KBL17菌株的抑菌作用最為穩(wěn)定,抑菌率均在90%以上。經(jīng)初步鑒定,對(duì)致病疫霉抑制能力較強(qiáng)的菌株KBL17為熒光假單胞桿菌,這與蔣繼志等報(bào)道的結(jié)果[26]相一致。
目前,很多在平板上對(duì)致病疫霉有拮抗作用的菌株,當(dāng)用于盆栽或田間防治時(shí),防治效果減弱或無(wú)防治效果。Caulier等施用假單胞菌P. protegens 44R-P8 和P. brenneri 43R-P1的菌懸液,對(duì)馬鈴薯晚疫病的防治效果分別為83%、64%[27]。李雙東等施用枯草芽孢桿菌EB-2的菌懸液和無(wú)菌體發(fā)酵液,對(duì)馬鈴薯晚疫病的防治效果分別為61.80%、60.54%[28]。胡軍華等將假單胞菌20-5的發(fā)酵液先噴于馬鈴薯葉片上再接種馬鈴薯晚疫病菌,馬鈴薯苗不發(fā)病或發(fā)病很輕。在本研究盆栽試驗(yàn)中,6個(gè)菌株處理與對(duì)照相比,馬鈴薯晚疫病病情指數(shù)均有不同程度的下降,說(shuō)明6個(gè)菌株對(duì)馬鈴薯晚疫病有很好的抑菌活性,其中以菌株KBL17的防效最高,為76.04%,略低于化學(xué)農(nóng)藥嘧菌酯的防效(82.57%)[29]。田間試驗(yàn)中,菌株KBL17的平均防效為67.45%,嘧菌酯的平均防效為70.27%。說(shuō)明該菌株在馬鈴薯晚疫病的生物防治中具有應(yīng)用潛力。
綜上,噴施內(nèi)生細(xì)菌有助于馬鈴薯抵抗晚疫病病菌的侵染,提高馬鈴薯的抗病能力,在田間試驗(yàn)中也具有良好的防治效果,未來(lái)可通過(guò)內(nèi)生細(xì)菌與化學(xué)殺菌劑聯(lián)合使用,以減少晚疫病病菌的侵染,達(dá)到防病增收的效果。關(guān)于內(nèi)生細(xì)菌在大田生產(chǎn)中的應(yīng)用,仍需大量試驗(yàn),其作用機(jī)制也需更深入的研究。
參考文獻(xiàn):
[1]謝從華. 馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012,17(1):1-4.
[2]Forbes G A,Pérez W,Andeade-Piedra J. Field assessment of resistance in potato to Phytophthora infestans:International cooperators guide[M]. Lima:International Potato Center,2014.
[3]Mosquera T,Alvarez M F,Jiménez-Gómez J M,et al. Targeted and untargeted approaches unravel novel candidate genes and diagnostic SNPs for quantitative resistance of the potato (Solanum tuberosum L.) to phytophthora infestans causing the late blight disease[J]. PLoS One,2016,11(6):e0156254.
[4]Chmielarz M,Sobkowiak S,Dbski K,et al. Diversity of Phytophthora infestans from Poland[J]. Plant Pathology,2014,63(1):203-211.
[5]Arora R K,Sharma S,Singh B P. Late blight disease of potato and its management[J]. Potato Journal,2014,41(1):16-40.
[6]田薈遙,蔣繼志,侯 寧,等. 馬鈴薯致病疫霉生理小種鑒別寄主的組培條件優(yōu)化及部分生理小種的鑒定[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,40(5):78-83,89.
[7]李成斌,張紅霞,李 巖,等. 2015—2017年北方5?。▍^(qū))致病疫霉抗藥性監(jiān)測(cè)及與嘧菌酯交互抗性[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,41(6):75-79,103.
[8]方珍娟,張曉霞,馬立安. 植物內(nèi)生菌研究進(jìn)展[J]. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然版),2018,15(10):41-45.
[9]Guo B,Wang Y,Sun X,et al. Bioactive natural products from endophytes:a review[J]. Applied Biochemistry and Microbiology,2008,44(2):136-142.
[10]Li Y,Xia L Q,Wang Y N,et al. The inhibitory effect of Epicoccum nigrum strain XF1 against Phytophthora infestans[J]. Biological Control,2013,67(3):462-468.
[11]申 芬,蔣繼志,侯 寧,等. 5種拮抗菌復(fù)合發(fā)酵對(duì)致病疫霉的抑制及離體防病作用研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,41(1):11-16,23.
[12]王梅菊,劉 晨,吳明德,等. 油菜內(nèi)生細(xì)菌多樣性分析及菌株CanL-30生防潛力評(píng)估[J]. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào),2018,40(2):258-268.
[13]王玉琴,楊成德,王 穎,等. 針茅內(nèi)生細(xì)菌菌株265ZY4的鑒定及其生物學(xué)功能[J]. 微生物學(xué)通報(bào),2015,42(1):101-109.
[14]崔月貞,楊小利,楊成德,等. 拮抗馬鈴薯晚疫病菌的高寒草地牧草內(nèi)生細(xì)菌的鑒定及其生物功能測(cè)定[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào),2016,43(5):789-795.
[15]胥 婷,楊麗強(qiáng),宋 宇,等. 不同草原類型針茅根部可培養(yǎng)內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其功能[J]. 生態(tài)學(xué)雜志,2015,34(11):3101-3110.
[16]張鉉哲,李媛媛,李 璐,等. 抗病誘導(dǎo)劑與殺菌劑混合處理對(duì)馬鈴薯晚疫病的防治效果[J]. 中國(guó)蔬菜,2019(9):55-61.
[17]徐生軍,姚亮亮,李新新,等. 黑龍江省和吉林省馬鈴薯晚疫病菌對(duì)氟啶胺和甲霜靈的敏感性變化[J]. 植物保護(hù),2009,35(5):80-85.
[18]方中達(dá). 植病研究方法[M]. 3版.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1998.
[19]方樹民,翁定河,徐大東,等. 馬鈴薯品種對(duì)晚疫病的抗性評(píng)價(jià)[J]. 福建農(nóng)業(yè)科技,2001(4):5-6.
[20]蔣繼志,郭俊亭,李麗艷. 致病疫霉拮抗真菌研究進(jìn)展[J]. 河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,32(1):105-112.
[21]Glare T,Caradus J,Gelernter W,et al.Have biopesticides come of age?[J].Trends Biotechnol,2012,30(5):250-258.
[22]王 僑,秦正山,袁 濤,等. 兩種假單胞桿菌協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)脂肪酶優(yōu)化和酶性質(zhì)研究[J]. 釀酒科技,2018(4):38-46.
[23]魏荷芬,韓保安,王田野,等. 一株熒光假單胞桿菌的分離鑒定與反硝化特性[J]. 微生物學(xué)通報(bào),2016,43(8):1679-1689.
[24]Bengtsson T,Holefors A,Liljeroth E,et al. Biosurfactants have the potential to induce defence against phytophthora infestans in potato[J]. Potato Research,2015,58(1):83-90.
[25]Zegeye E D,Santhanam A,Gorfu D,et al. Biological activity of Trichoderma viride and Pseudomonas fluorescens against Phytophthora infestans under greenhouse conditions[J]. International Journal of Agricultural Technology,2011,7(6):1589-1602.
[26]蔣繼志,梁延銀,王懷遠(yuǎn),等. 致病疫霉拮抗熒光假單胞桿菌的篩選及離體防病作用[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,36(3):72-76.
[27]Caulier S,Gillis A,Colau G,et al. Versatile antagonistic activities of soil-borne Bacillus spp. and Pseudomonas spp. against Phytophthora infestans and other potato pathogens[J]. Frontiers in Microbiology,2018,9:143.
[28]李雙東,曹克強(qiáng). 枯草芽孢桿菌EB-28對(duì)馬鈴薯晚疫病菌的抑菌作用及防病效果[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(24):11376-11378.
[29]胡軍華,周澤楊,藍(lán)希鉗,等. 假單胞菌20-5菌株對(duì)致病疫霉的作用[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,20(5):1002-1005.