棉花枯萎病拮抗菌的筛选、鉴定及抑菌促生特性研究

作     者：祖丽胡玛尔·麦提喀迪尔 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝海婷

授予年度：2024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：枯萎病 解淀粉芽孢杆菌 全基因组 抑菌 促生 

摘      要：新疆棉花产业对新疆经济发展至关重要。近年来由尖孢镰刀菌引起的棉花枯萎病发生较频繁,严重影响棉花产量和品质,不仅给棉花生产带来巨大的经济损失,还对棉花产业的可持续发展构成了威胁。生物防治具有安全、绿色、环保、持久性和稳定性强等优点,可以有效降低棉花枯萎病的发生频率,提高棉花的产量和品质,同时减少化学农药的使用,保护生态环境。低温、盐碱、高辐射、缺氧等特殊环境可能会孕育着自身抗逆性较强的微生物。因此本研究从海拔7443.8 m的托木尔峰国家自然保护区6种常见药用植物根际土壤和盐碱土壤为材料,分离筛选棉花枯萎病菌拮抗细菌,研究其低温、高盐适应性,结合16S r RNA、gyr A基因测序与系统发育分析明确分类地位,通过Nanopore平台进行全基因组测序,最后在不同温度条件下验证对棉花的促生功能。主要研究结果如下: 1、采用土壤稀释平板法和平板对峙法分离筛选棉花枯萎病拮抗细菌,且对高效拮抗细菌进行皿内低温和高盐适应性测定以及解有机磷、解无机磷、解钾、固氮和铁生产载体促生特性研究。结果表明,从两种极端环境中分离了535株细菌,其中135株对棉花枯萎病病原菌拮抗率大于50%,135株高效拮抗细菌中,有49株细菌能在10℃低温条件下可正常生长,有22株细菌能4℃低温条件下可正常生长。所有菌株都能在15g/L的高盐条件下正常生长。在以上试验基础上,对40株能够在低温和高盐条件下生长的细菌进行促生特性研究,解有机磷菌、解无机磷菌、产铁载体菌、解钾菌以及固氮菌分别为10株、6株、10株、18株和13株。 2、在以上试验基础上选择对棉花枯萎病菌拮抗率为58.75%、能够在10℃低温下正常生长且有解有机磷、解钾、产铁载体以及固氮功能的高效拮抗细菌DT2-1。对菌株DT2-1进行16S r RNA基因及gyr A基因鉴定,初步鉴定菌株DT2-1为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。通过Nanopore平台对菌株DT2-1进行全基因组测序、功能注释及相关功能基因分析。结果显示,菌株DT2-1基因组大小3611784 bp,基于常见的8种数据库预测到了4191个编码基因、161个串联重复序列、120个非编码RNA。基因功能注释NR数据库注释最多,进一步鉴定菌株DT2-1为解淀粉芽孢杆菌（***）。COG数据库注释的关于代谢相关的基因占比最大。GO数据库共注释了2748个基因,其中代谢、细胞催化活性相关的基因占50%以上,这表明菌株DT2-1在酶催化和生长代谢方面具有较强的活性。 3、对菌株DT 2-1关于耐冷、耐盐及促生功能相关基因进行筛选。结果表明,菌株DT 2-1基因中存在,csp A、ato B、fli、re C和adh等50个编码冷休克蛋白基因,这些基因能够保证在低温条件下菌株细胞正常代谢活动;筛选了参与NA+外排机制以及生成酚类化合物等合成的关键基因mnh A、mnh B、mnh C等。此外,筛选的潜在基因trp A、trp B、trp C、Fur A、ycl Q、fet B能够分泌特殊物质,直接或间接促进植物生长。通过盆栽试验进一步验证,菌株DT2-1在15℃和26℃条件下能促进棉花幼苗生长。15℃时棉花的株高、根长和鲜重分别提高了72%、64.24%、29.25%;26℃时棉花株高、根长和鲜重分别提高了58%、61.65%和40%。此外,菌株DT2-1能够改善低温迫害造成的叶片卷缩、叶片发黄等现象。