植物内生菌抑制小麦赤霉病的研究

作     者：辛海峰 

作者单位：南京师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李建宏

授予年度：2013年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：生物防治 萎缩芽孢杆菌 内生定植 小麦赤霉病 内转录间隔区 

摘      要：小麦赤霉病(Fusarium head blight)是由镰刀菌属真菌(Fusarium spp.)引起的世界范围内流行性病害,同时亦是我国小麦生产中的主要病害,小麦在整个生长阶段都可受该菌的侵染,此病可导致种腐、苗腐、基腐、茎腐、穗腐等,其中又以穗腐的危害最为严重。随着病菌抗药性的逐渐增强,又有花期多降雨的不利环境条件和农药残留污染等问题,给化学防治带来了巨大的挑战。利用防病增产又可保护环境的有益微生物来防治小麦赤霉病,已引起广泛的关注,本研究的目的即为筛选获取有效防治小麦赤霉病的微生物资源,并探寻使其发挥作用的方法和作用机制。从不同小麦的不同部位,野老鹳草等植物的体内以及根际土壤中共分离了282株微生物,通过平板抑菌实验的筛选,得到具有抑杀赤霉菌作用的菌株53个。以具有强拮抗赤霉菌作用的小麦叶片内生菌XM5为主要材料,对施用后该菌在小麦植株中的定植和抗病效果进行了研究。菌株XM5经16S-23S rDNA ITS序列的扩增比对,鉴定其为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)。通过逐步提高抗生素浓度驯化,使该菌株获得了抗100 μg·ml-1利福平和链霉素的抗性标记。同时针对其ITS序列的特异性区段,设计了特异性引物L6SF、L6SR,用于特征序列的扩增。采用抗抗生素和特异性PCR双重标记,研究了外施XM5后,该菌株在小麦室内幼苗和室外成株中不同生长时期的内生状况。结果发现根施的XM5能长期定植于室外植株中,在根中总体能维持106 cfu·g-1的数量级;叶中的定植数量总体随生长呈下降趋势,大多在104 cfu·g-1的水平;茎中的数量随生长呈明显的下降趋势,由105 cfu·g-1逐渐降至103 cfu·g-1,总体远低于根、叶中的水平。采用菌悬液浸种和灌根两种不同施用方式,研究了麦苗中XM5的定植量及防苗腐的效果,结果只有通过灌根才能在麦苗中定植并表现出抗病效果,相对防治率为45.65%。XM5在麦苗中定植菌的数量都随时间呈递减趋势,在不同测量时间定植数量均表现为根茎叶。为研究对穗腐的防治效果,分别以XM5的发酵液和菌悬液(将发酵液离心收集菌体,生理盐水悬浮混匀)喷施幼穗,测定了其在穗部定植的数量。结果显示经两种处理10d后,在穗部表面残余的活菌都已不足起始量的5%。而喷施菌悬液后,麦穗内定植的XM5的数量不断增加,由5.2×103持续增加至4.8×104 cfu.穗-1,说明适当的方式外施拮抗菌XM5可有效定植于小麦体内,定植XM5的植株显示出一定的抗赤霉病的能力(7 d时相对防效可达到68.3%)。研究结果显示,外源的拮抗菌通过外施、定植于植物体内,是运用拮抗菌防治赤霉病的有效途径。从小麦的花粉和茎基部分别分离到了两株拮抗性菌株PH5和LHJ2,实验室在前期的工作中从青菜地土壤中获得一株放线菌NS-QCT,并经过田间实验证明其对赤霉病有一定的抑制作用,本研究对这三种菌与XM5的菌悬液和发酵液两种菌剂形式一同进行了穗期防病的研究。不同菌株对穗腐的防治实验中,通过喷施菌液的施用方法,产生的效果以菌株PH5最好,XM5(J)、NS-QCT次之,LHJ2较差;菌株的防效随时间呈下降趋势,麦穗表面附生菌数目的快速下降可能是主要原因之一,但具体原因有待进一步研究探讨。