根际细菌SerratiaplymuthicaHRO_C48的生防作用初探

第22卷　第1期　　　　　　　　　　　　　　云南农业大学学报　　　　　　　

2007年　2月　　　　　　　　　　JournalofYunnanAgriculturalUniversity　　　　　

Vol122　No11

Feb.2007

根际细菌Serratiaplymuthica

3

HRO-C48的生防作用初探

马迎新,刘晓光

33

,高克祥,秦乃花,庞延东,时呈奎

(山东农业大学植物保护学院,山东泰安271018)

摘要:沙雷氏菌SerratiaplymuthicaHRO-C48分离自油菜根际,是一种产几丁质酶和IAA的植物根际促生细菌。离体抑菌活性测定表明,菌株HRO-C48具有广谱抗真菌活性。与12种测试的植物病原真菌平板对峙培养,产生大小不同的抑菌圈,说明可能通过产生抗生素抑制真菌生长。温室盆栽试验中,用HRO-C48菌悬液对番茄进行浸种和灌根处理,该菌在番茄植株根际能大量定殖,4周后根表和根际土壤中的菌量仍稳定在110×

10cfu/g水平。在温室条件下,菌株HRO-C48可有效防治黄瓜猝倒病,防治效果达49157;还能诱导番茄叶片

6

对灰霉病的系统抗性,诱抗效果达44145%。综合以上结果,说明菌株HRO-C48、溶菌、根际竞争、促生和诱导抗性等多种机制的组合。

关键词:Serratiaplymuthica;根际定殖;生物防治;;;中图分类号:S476　　文献标识码:A　　文章编号:01-ocontrolPotentialof

uSerratiaplymuthicaHRO-C48

MAYing2xin,LIUXiao2guang,GAOKe2xiang,QINNai2hua,PANGYan2dong,SHICheng2kui

(CollegeofPlantProtection,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China)

Abstract:SerratiaplymuthicaHRO-C48withchitinolyticactivitywasisolatedfromtherhizosphereofoilseedrapeinGermanyandpromotedplantgrowthbyproductionofindoleacicacid(IAA).Confron2tationbioassayofantifungalactivityonPDAplatesshowedthatstrainHRO-C48suppressedabroad2spectrumofphytopathogenicfungiandformeddifferentsizeofinhibitionzoneindualculturewith12fungi.Undergreenhouseexperiments,strainHRO2C48successfullycolonizedtomatorhizosphereandkeptastablepopulationatconcentrationof110×10cfu/gaftersoakingseedsandpouringrootwithHRO2C48suspensionupto4weeks.ThetreatmentwithHRO2C48canreduceddiseaseincidenceofcucumberdamping2off,aswellasinducedsystemicresistancetotomatogreymoldcomparedwithtipwaterascontrol.Together,allthesedatarevealedthatcombinationofmultiplemechanisms,suchasantibiosis,lysis,rhizospherecompetition,aswellasplantgrowth2promotingandinducedsystemicre2sistancemightberesponsibleforbiocontrolactivityofHRO2C48.

Keywords:Serratiaplymuthica;rhizospherecolonization;biocontrol;inducedsystemicresistance;

damping2off;grey

mold

6

　收稿日期:2006-06-27　

3基金项目:国家自然科学基金资助项目资助(30370954)。　　　　33通讯作者　作者简介:马迎新(1981-),女,山东济南人,硕士,主要从事根际促生细菌生物防治机理的研究。

50云南农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　第22

卷

1.1.1　供试植物

利用自然界中某些拮抗微生物对植物病原菌的抗生作用、营养和空间竞争、重寄生,以及促进植物生长和诱导植物产生系统抗性等机制保护作物,是植物病害生物防治的一个重要组成部分

[1,2]

番茄品种改良毛粉802,黄瓜品种神农春三号。1.1.2　生防菌

。其中研究较

[3～7]

深入的是Pseudomonas和Bacillus属的生防菌。

沙雷氏菌(Serratiaspp.)对植物病害生物防治的研究从20世纪80年代开始,已报道普城沙雷氏菌(S.ply2muthica)和粘质沙雷氏菌(S.marcescens)可防治多种土传和气传病害,并诱导烟草、黄瓜等植物产生对多种真菌、细菌和病毒病害的抗性

[8,9]

为沙雷氏菌属Serratiaplymuthica菌株HRO-C48抗利福平的自然突变体,在含有利福平40μg/

mL的LA或LB培养基(胰蛋白胨10g,酵母浸膏粉5g,NaCl5g,Agar17g,加水至1L)上生长。1.1.3　病原菌

。

试验所用的SerratiaplymuthicaHRO-C48,分离自油菜根际,是一种产几丁质酶和吲哚乙酸IAA

的植物根际促生细菌(plantgrowth2promotingbacte2ria,PGPR)。它能促进草莓的生长,并对植物病原

灰葡萄孢(Botrytiscinerea),立枯丝核菌(Rhi2

zoctoniasolani),杨树腐烂病菌(Valsasordida),杨树溃疡病菌(Botryosphaeriadothidea),瓜果腐霉(Pythiumaphanidermatum),苹果腐烂病菌(Valsa

mali),辣椒炭疽菌(Colletotrichumcapsici),齐整小

真菌Verticilliumdahliae和Phytophthoracactorum引起的草莓枯萎和根腐病有生防活性,在德国已经注

[10,11]

册并商品化Rhizostarµ。植物根际(Rhizo2sphere)核菌(Sclerotiumrolfsii),小麦纹枯病菌(Rhizoctonia

cerealis),苹果轮纹病菌(Mmakawatsukai),(inearum),小麦全蚀(annoinis。以上菌种均由,于4℃冰箱中保存。1.2　平板拮抗作用的测定

采用平板对峙法。在直径60mm的PDA平板中心接入直径为6mm的活化的待测病原真菌菌饼,同时在距菌饼118cm处圆周上等距离接种28℃过夜培养的生防菌HRO-C48,并以不接生防菌的空白为对照;每处理设3个重复,25℃培养,当对照处真菌长至培养皿边缘时测量抑菌圈大小。1.3　番茄根部定殖能力的测定

HRO-C48菌悬液的制备:将HRO-C48在含

绕植物根的区域长的代谢物,,从而起到促进生长,[12。

目前有关PGPR研究主要侧重于对土传病害的生物防治,如有效地用于防治小麦全蚀病、马铃薯软腐病、作物青枯病、葫芦科作物苗期猝倒病等

[13]

。随着温室蔬菜种植面积的扩大,蔬菜的各

种气传病害的发生也日益严重。传统的化学防治难以有效的控制这些植物病害,而且农药的残留问题和对环境的污染日益严重,PGPR的深入研究和发展为解决这一难题展现了诱人的前景。PGPR能够高密度地在植物根际定殖,兼有抑制植物病原菌、根际有害微生物,以及促进植物生长并增加作物产量的作用,更重要的是有些PGPR能够诱导植

物产生系统抗性(inducedsystemicresistance,ISR),从而提高植物整体的抗病能力。本研究在

有利福平40μg/mL的LA培养基上活化,挑取单菌落移入装有50mLLB培养基的三角瓶中,共4瓶,28℃振荡培养过夜。10000r/min离心10min

[14]

去除培养液,将细菌沉淀用自来水重悬,比浊法

9

将重悬液配制成110×10cfu/mL的浓度备用。番茄种子28℃催芽,用制备好的菌悬液浸种1h后播种到10cm×12cm的营养钵中,每钵浇灌菌悬液20mL。以自来水处理为对照,每处理3个重复,每重复2盆,每盆4粒种子。出苗后第1,2,3,4周取样测

[14]

定。采用土壤稀释平板法,分别取带有根际附着土的番茄根部,称取根际土的重量和根的重量。将根际土和根分别在30mL去离子水中振摇1h,使根际土和根表上的细菌悬浮在水中。菌液梯度稀释后涂抹在含利福平的抗生素选择性培养基上,28℃培养。48h后检查菌落数。以自来水处理的植株为对照。

测试了菌株HRO-C48对多种植物病原菌有较强离体抑菌活性的基础上,探讨其在番茄根际的定殖能力,以及对黄瓜猝倒病的直接防病效果和诱导番茄对灰霉病系统抗病性的潜能。1　材料与方法1.1　材料

第1期　　　　　　　马迎新,等:根际细菌SerratiaplymuthicaHRO-C48的生防作用初探1.4　温室中对黄瓜猝倒病的生物防治试验

表1　SerratiaplymuthicaHRO-C48

对多种病原菌的拮抗能力

Tab.1　AntifungalactivityofSerratiaplymuthica

HRO-C48againstphytopathogenicfungi

51

菌悬液的制备及黄瓜的接种处理同113。以自来水处理为对照,每处理3个重复,每重复12盆,每盆3粒种子。黄瓜幼苗长至两叶一心时浇灌HRO-C48菌悬液20mL,3d后,在幼苗根部接种瓜果腐霉。将在PDA平板上新活化的瓜果腐霉打孔(直径10mm),取菌饼贴在黄瓜根部,每株贴3个菌饼,3～4d后统计发病率。

发病率(%)=(发病苗数/总苗数)×100

防治效果(%)=[(对照组发病率-处理组发病率)/对照组发病率]×1001.5　诱导番茄对灰霉病的抗病性试验菌悬液的制备及番茄的浸种处理同113。番茄幼苗长至五叶一心时用于HRO-C48强化接种,每钵浇灌菌悬液20mL,以自来水处理为对照。每处理3个重复,每重复15盆,每盆3粒种子。处理后第3d,

挑战接种灰霉菌孢子悬浮液。灰霉病菌孢子悬浮液的制备:灰霉病菌在P平板上22℃培养,8～10d;6

悬浮液含1

×10孢子/mL,温80,0101mol/L7K2PO4。将番茄叶片取下,,每接种点滴孢子悬浮液6μL,23℃保湿培养。离体叶片挑战接种2～4d后调查病斑大小,统计发病情况。分级标准:未

22

发病,1级;病斑面积1～5cm,2级;5～10cm,3级;

22

10～15cm,4级;>15cm,5级。

病情指数=∑(病级叶片数×病级代表值)/(调查叶片总数×最重发病级别代表值)

诱导抗性效果(%)=[(对照组病情指数-处理组病情指数)/对照组病情指数]×1002　结果与分析2.1　平板拮抗作用

病原真菌

phytopathogensfungi

抑菌圈直径/mm

inhibitionzonediameter

11.83±0.2915.65±0.2815.10±0.2911.16±0.2917.99±0.0219.63±0.3216.65±0.2812.84±04319.83±1.0413.74±0.816.40±0.208.70±0.21

立枯丝核菌R.solani

杨树腐烂病菌V.sordida杨树溃疡病菌B.dothidea瓜果腐霉P.aphanidermatum灰葡萄孢B.cinerea苹果腐烂病菌V.mali辣椒炭疽菌C.capsici齐整小核菌S.rolfsii小麦纹枯病菌苹果轮纹病菌小麦赤霉病菌R.cerealisM.kawatsukaiF.graminearumG.。Dataareaverages

.

将生防菌SerratiaplymuthicaHRO-C48与12

种常见的病原真菌进行对峙培养,检测其抑菌谱,结果表明该菌对12种测试的病原真菌均有不同程度的抑制作用。其中对小麦纹枯病菌(Rhizoctoniacerealis)、苹果腐烂病菌(Valsamali)和灰葡萄孢

(Botrytiscinerea)的生长抑制作用最强,抑菌圈直

径分别为19.83mm,19.63mm和17.99mm;而对小麦赤霉病菌(Fusariumgraminearum)和小麦全蚀病菌(Gaeumannomycesgraminis)几乎没有抑制作用,抑菌圈<10mm(表1,图1)。

5

2

2.2　在番茄根部的定殖能力

云南农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　第22卷

将HRO-C48菌悬液对番茄进行浸种和灌根处理,出苗后定期取样测生防菌定殖量。在含有利福平的抗生素选择性培养基上,对照处理中未分离到目标菌。在番茄植株上,根表(紧贴在根部)和根际土HRO-C48定殖量的变化是一致的,生防菌数量在第1周达到最大(番茄根表和根际土达7152×10cfu/g和5168×10cfu/g。第2周定殖

6

6

量下降并在第3,4周趋于稳定,且能维持在110×6

10cfu/g水平(图2)。2.3　温室中对黄瓜猝倒病的生防作用

用HRO-C48菌悬液对黄瓜进行浸种处理,待黄瓜长成幼苗时再用HRO-C48菌悬液灌根处理,2d后接种瓜果腐霉P.aphanidermatum,3d后调查发病情况。病害调查结果表明,自来水对照与HRO-C48处理后的黄瓜根腐病发病率分别为59138%和27104%,防治效率达49157%(图3)。经统计分析,差异极显著(P<01001)

。

2.4　对番茄灰霉病的诱导抗性

HRO-C48浸种和灌根处理后,用灰霉病菌孢

子悬浮液挑战接种番茄离体叶片。发病后病害调查结果表明,经过生防菌HRO-C48处理的植株(图4),分别为221401。经,异极显著(P<1

3　讨论

(SAR)相似,对植物的保护作用具非特异性、广谱

性和系统性。处于诱导状态的植株体内常会产生可传导的信号,从诱导位点纵向传递。与SAR不同,ISR不产生过敏性坏死反应,主要依赖茉莉酸/乙稀JA/ET信号转导途径,而独立于水杨酸SA信号途径

[16～20]

一般认为,PGPR通过定殖于植物根系,优先占领根际,产生IAA等,直接促进植物生长发育;或是抑制根际的病原菌和根际有害微生物起防病作用,从而促进植物生长发育

[15]

。在PGPR的生。

防机制中,定殖和诱导抗性作用是很重要的因素。定殖包括两个方面:一是能够在植物根际生存下来,二是细菌能适应植物根际的环境而大量繁殖。根际的定殖与竞争能力和PGPR的生防效率密切相关

[13]

本试验中SerratiaplymuthicaHRO-C48能抑制多种病原真菌,具抗生作用。该菌株可在番茄根际成功定殖,灌根后4周,细菌种群仍稳定在110×10cfu/g的水平。PGPR的定殖能力与竞争能力正相关,是优良拮抗菌必须具备的主要特征之一。用HRO-C48的菌悬液对黄瓜进行种子处理和土壤浇灌,有效降低了黄瓜猝倒病的病情指数,

6

。

植物根际促生细菌可诱导植物产生系统抗病性(ISR)。表型上与病原菌诱导的系统抗病性

第1期　　　　　　　马迎新,等:根际细菌SerratiaplymuthicaHRO-C48

的生防作用初探通过直接与病原菌相互作用,可有效防治土传病害;用相同的方法对番茄进行处理,诱导了对空间上隔离的叶部病害———番茄灰霉病的抗性,说明这种抗性是由根部接种HRO-C48激发的,并可通过信号传导到叶部,对随后挑战接种的灰霉病菌产生系统抗性。以上结果说明根细菌HRO-C48不仅对土传病害有直接的生防效果,还具有诱导系统抗病性的潜能,可有效防治气传叶部病害。由此说明该菌具有较大的生防潜力和应用前景,可能是多种生防机制,如抗生、竞争、溶菌,以及促生和诱导抗性等协同作用的结果。对于其诱导系统抗病性的机制,有待于进一步研究。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k1bi.html