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香蕉枯萎病抑病菌群的初步构建及其生防效果研究

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南京农业大学学报 2024年

作者：张龄尹刘珊珊魏文哲徐谞操一凡刘红军沈宗专李荣沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心

[目的]香蕉枯萎病是一种毁灭性土传病害，对香蕉产业的可持续发展造成重大威胁。为实现香蕉枯萎病的有效防控，本研究拟初步构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]首先利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选... 详细信息

[目的]香蕉枯萎病是一种毁灭性土传病害，对香蕉产业的可持续发展造成重大威胁。为实现香蕉枯萎病的有效防控，本研究拟初步构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]首先利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌（尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种）具有抑制作用的菌株，并通过16S rRNA测序技术对菌株进行鉴定，然后通过室内培养试验测定了菌株的产生长素和生物膜形成能力，最终结合室内共培养试验和盆栽试验探究了构建的菌群对香蕉枯萎病的抑制作用。[结果]分离筛选到的4株拮抗菌均对香蕉枯萎病菌表现出较强的抑制作用，其16S rRNA序列检测结果，分别为芽胞杆菌（Bacillus sp.）、链霉菌（Streptomyces sp.）、芽胞杆菌（Bacillus sp.）、川大肠杆菌（Enterobacter sp.）；室内培养试验发现，所分离筛选到的4株拮抗菌具有较强的产生长素和生物膜形成能力；体外共培养研究结果进一步发现，由4株菌组成的合成菌群表现出最强的抑制效果，相比于对照，抑菌率增加了93.6%；最终盆栽试验证实了该合成菌群能有效在香蕉植株根际定殖，并显著降低了病原菌数量，相比于对照，其病原菌数量降低了92.13%。[结论]本研究成功分离筛选并构建了一个由4株细菌组成的抑病菌群，盆栽条件下其能明显抑制香蕉枯萎病病原菌的增殖，为利用有益微生物防控香蕉枯萎病提供了一定的技术支撑。

关键词：香蕉枯萎病尖孢镰刀菌功能细菌菌群构建

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香蕉枯萎病抑病菌群的构建及其生防效果研究

南京农业大学学报 2024年第5期47卷 898-906页

作者：张龄尹刘珊珊魏文哲徐谞操一凡刘红军沈宗专李荣沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095

[目的]为实现香蕉枯萎病的有效防控,本研究拟构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种)具有抑制作用的菌株,并通过16S r... 详细信息

[目的]为实现香蕉枯萎病的有效防控,本研究拟构建对香蕉枯萎病具有抑制作用的生物防治菌群。[方法]利用平板对峙法从香蕉枯萎病的抑病型土壤中分离筛选对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种)具有抑制作用的菌株,并通过16S rRNA测序技术对菌株进行鉴定,通过室内培养试验测定菌株产生长素和生物膜形成能力,结合室内共培养试验和盆栽试验探究构建的菌群对香蕉枯萎病的抑制作用。[结果]分离筛选到的4株拮抗菌均对香蕉枯萎病菌表现出较强的抑制作用,16S rRNA序列检测结果表明,其分别为芽胞杆菌(Bacillus sp.)、链霉菌(Streptomyces sp.)、芽胞杆菌(Bacillus sp.)、肠杆菌(Enterobacter sp.);室内培养试验发现,分离筛选的4株拮抗菌具有较强的产生长素和生物膜形成能力;体外共培养研究结果进一步发现,由4株菌组成的合成菌群表现出最强的抑制效果,相比于对照,抑菌率增加了93.6%;盆栽试验证实该合成菌群能有效在香蕉植株根际定殖,并显著降低病原菌数量,相比于对照,其病原菌数量降低了92.13%。[结论]成功分离筛选并构建了一个由4株细菌组成的抑病菌群,盆栽条件下其能明显抑制香蕉枯萎病病原菌的增殖,为利用有益微生物防控香蕉枯萎病提供了一定的技术支撑。

关键词：香蕉枯萎病尖孢镰刀菌功能细菌菌群构建

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柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

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环境工程学报 2019年第12期13卷 2945-2953页

作者：李西燕张旭朱明龙吴炜进邱永秋刘浩谭文松华东理工大学生物反应器国家重点实验室上海200237

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18... 详细信息

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、 Enterococcus faecalis-L2、 Lysinibacillus-L3、 Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH=7.0,30℃,转速150 r·min^-1时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L^-1的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。

关键词：柴油污染土壤菌种筛选菌群构建柴油降解菌土壤修复

多环芳烃降解菌菌群构建及其适宜降解环境条件的确定

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环境工程学报 2017年第2期11卷 1192-1198页

作者：苏梦缘王红旗李艺刁硕北京师范大学水科学研究院北京100875 广西师范大学环境与资源学院桂林541004

利用富集培养技术从某焦化厂土壤中筛选出来的菌种,根据3种不同的配伍方式构成3种不同的菌群。以苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和茚并[1,2,3-cd]芘5种多环芳烃为唯一碳源的无机盐培养基,不同菌群降解效率均达到60%以... 详细信息

利用富集培养技术从某焦化厂土壤中筛选出来的菌种,根据3种不同的配伍方式构成3种不同的菌群。以苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和茚并[1,2,3-cd]芘5种多环芳烃为唯一碳源的无机盐培养基,不同菌群降解效率均达到60%以上。模拟多环芳烃污染的土壤环境,利用正交实验对菌群组合、菌量等因素不同水平探索降解的适宜条件。降解14 d的适宜条件为组合二:菌量20%、温度30℃、土壤含水率15%、营养盐质量比(m(C)∶m(N)∶m(P))为120∶10∶1、表面活性剂500 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油2.5%;降解28 d的适宜条件为组合三:菌量10%、温度30℃、土壤含水率15%、m(C)∶m(N)∶m(P)为100∶10∶1、表面活性剂1 000 mg·kg-1、Fenton试剂和植物油5%;降解52 d的适宜条件为组合三:菌量20%、温度20℃、土壤含水率35%、m(C)∶m(N)∶m(P)为120∶10∶1、表面活性剂500 g·kg-1、Fenton试剂和植物油为0。m(C)∶m(N)∶m(P)随着降解时间的延长影响作用逐渐减小。在降解的整个阶段,菌群组合的类型对于降解率的影响最大。对于降解14 d时,菌群组合二为最优菌群,对于降解28和52 d时,菌群组合三为最优菌群。

关键词：多环芳烃降解菌群构建降解最优条件正交实验

抗青枯病型根际促生菌(PGPR)菌群构建及其生物防控机制

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微生物学报 2023年第3期63卷 1099-1114页

作者：刘艳霞陶正朋李想张恒朱经伟王丰焦剑王克敏徐健汪维维李寒贵州省烟草科学研究院贵州贵阳550000 贵州大学烟草学院贵州贵阳550000 中国烟草总公司贵州省公司贵州贵阳550000 贵州省烟草公司遵义市公司贵州遵义563000

【目的】根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)防控青枯病效果不稳定是目前有益微生物生防应用的瓶颈问题,构建稳定高效拮抗青枯菌的PGPR菌群是生物防控的关键。【方法】以前期筛选到的8株PGPR菌株(112、114、Ba-S、T... 详细信息

【目的】根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)防控青枯病效果不稳定是目前有益微生物生防应用的瓶颈问题,构建稳定高效拮抗青枯菌的PGPR菌群是生物防控的关键。【方法】以前期筛选到的8株PGPR菌株(112、114、Ba-S、TLZZ、LX4、LX7、Ps-S和VC110)和青枯菌(Ralstonia solanacearum,Rs)为研究对象,在前期获得烟草根系分泌物组成的基础上,采用限菌微系统和生态微孔板结合绿色荧光蛋白标记、定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)、断棒模型设计等方法,探究PGPR菌群对青枯菌入侵烟草根际的抵御机制,并在田间进行抗病、促生效果验证。【结果】LX4、Ba-S、LX7可以充分利用烟草根系分泌物中的氨基酸、糖类碳源抑制青枯菌生长,LX7和112在所有酸类碳源下均对青枯菌有抑制作用,最高抑菌率分别为40.12%(LX7+乳酸)和35.15%(112+柠檬酸)。Ps-S、112和VC110的基础生态位宽度(basal niche breadth,Bsw)分别比Rs(Bsw=2.56)高41.9%、41.0%和38.1%,Ba-S的基础生态位重叠指数(niche overlap index,NOI)显著比其他PGPR菌株高4.88%–61.76%,与青枯菌存在明显的营养利用性竞争。4株PGPR组成的菌群组合中病情指数平均为27.01%,根际青枯菌数量平均为1.1×10^(4 )CFU/g,显著低于单株和2株PGPR菌群组合,8株PGPR组成菌群处理烟株未发病,根际青枯菌数量平均为3.5×10^(2) CFU/g。由LX4、Ba-S、LX7和VC110构成的菌群组合(菌群组合32)对不同碳源的利用效率显著高于青枯菌,尤其体现在醇类和糖类碳源利用方面,分别是青枯菌的1.62倍和1.41倍。菌群组合32田间防效显著高于其他处理,分别比菌群39(Ba-S、VC110、114和TLZZ)、40(LX4、LX7、VC110和112)和43(Ba-S、VC110、114和112)高27.18%、60.05%和54.80%,菌群32处理的产量和产值相对较好,分别较不施PGPR的对照增加67.50%和73.53%。【结论】可以利用不同PGPR菌株对青枯菌营养竞争或者拮抗竞争的特点构建PGPR菌群,多样性的PGPR菌群可以显著提高抵抗病原菌入侵的能力。

关键词：根际促生菌青枯菌生态位重叠指数菌群构建生物防控

修复PAHs复合污染体系的高效菌群构建及降解特性

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环境工程学报 2014年第1期8卷 360-365页

作者：杨旭陈芳艳唐玉斌江苏科技大学生物与化学工程学院镇江212018

从污染环境分离和筛选得到了9株PAHs降解菌,以其为基本菌种,构建高效修复PAHs复合污染体系的菌群(D)。采用平板稀释涂布计数法对降解体系中菌群(D)的动态结构进行了解析,数据显示菌群内的微生物在降解过程中能相互协作,发挥稳定且高效... 详细信息

从污染环境分离和筛选得到了9株PAHs降解菌,以其为基本菌种,构建高效修复PAHs复合污染体系的菌群(D)。采用平板稀释涂布计数法对降解体系中菌群(D)的动态结构进行了解析,数据显示菌群内的微生物在降解过程中能相互协作,发挥稳定且高效的降解作用。实验进一步研究了菌群D对单一PAH和混合PAHs的降解特性,结果表明,无论对单一PAH还是混合PAHs,菌群D均具有较强的降解能力。当降解历时6 d,菌群D能使40 mg/L的单一PAH平均降解85.8%,使60 mg/L的混合PAHs平均去除89.4%。菌群D在多环芳烃复合污染体系的生物修复方面具有潜在的应用价值。

关键词：多环芳烃复合污染生物修复菌群构建动态结构

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石油降解菌的筛选、鉴定及菌群构建

中国土壤与肥料 2007年第3期 68-72页

作者：李宝明阮志勇姜瑞波中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/中国农业微生物菌种保藏管理中心北京100081

从胜利油田石油污染土壤中富集、分离得到236株能以石油作为唯一碳源和能源的石油降解菌株;采用选择性培养基进行复筛得到直链烷烃降解菌31株、环烷烃降解菌28株、芳烃降解菌3株以及表面活性剂产生菌24株;从3种不同烃类降解菌和表面活... 详细信息

从胜利油田石油污染土壤中富集、分离得到236株能以石油作为唯一碳源和能源的石油降解菌株;采用选择性培养基进行复筛得到直链烷烃降解菌31株、环烷烃降解菌28株、芳烃降解菌3株以及表面活性剂产生菌24株;从3种不同烃类降解菌和表面活性剂产生菌中选择菌株,构建石油降解微生物菌群,结果表明,由菌株SL-51、SL-84、SL-133和SL-163组成的菌群C9降解石油能力最强,菌群C9在含原油浓度为0.5%的无机盐培养液中,5 d内原油的降解率达到了55.5%;气相色谱分析结果证明,菌群C9能有效降解原油中的饱和烃和芳烃组分;通过16SrDNA序列分析,初步鉴定SL-51和SL-163属于红球菌属(Rhodococcus spp.),SL-84、SL-133两株菌分别属于苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)、铜绿假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。

关键词：石油降解菌菌群构建鉴定

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石油降解菌群构建的研究

环境工程 2013年第S1期31卷 649-651页

作者：张海玲杨琴赵敏长庆油田分公司油气工艺研究院西安710016

本实验通过初步有序组合方法将筛选得到的原油降解菌株A5、A6、YA5、YA6,十六烷降解菌株B3、YB3,萘降解菌株C3、YC3,石蜡降解菌株及产表面活性剂菌株D4共9株优良菌株进行组合后分别做液态原油降解实验,排除拮抗效应,优化互生效应,结果发... 详细信息

本实验通过初步有序组合方法将筛选得到的原油降解菌株A5、A6、YA5、YA6,十六烷降解菌株B3、YB3,萘降解菌株C3、YC3,石蜡降解菌株及产表面活性剂菌株D4共9株优良菌株进行组合后分别做液态原油降解实验,排除拮抗效应,优化互生效应,结果发现A5、YB3、YC3、D4配伍组合为最佳组合方案,此时的原油降解率达到58.6%,然后再通过正交法确定这四种菌株的配比,结果发现当A5:YB3:YC3:D4为0.5:1:0.1:0.5时对原油的降解效率最高为61.3%。

关键词：石油降解菌菌群构建

基于贝莱斯芽孢杆菌SQR9功能互补的植物益生菌群构建及共进化

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基于贝莱斯芽孢杆菌SQR9功能互补的植物益生菌群构建及共进化

作者：孟令雪南京农业大学

学位级别：硕士

贝莱斯芽孢杆菌能够通过分泌脂肽、根际定殖和形成生物膜等方式拮抗土传病原菌,是国内外应用最广泛的一类根际益生菌。本课题组研究发现以贝莱斯芽孢杆菌SQR9为载体研制的生物有机肥对黄瓜和番茄均具有良好的作物促生和防控土传病害效... 详细信息

贝莱斯芽孢杆菌能够通过分泌脂肽、根际定殖和形成生物膜等方式拮抗土传病原菌,是国内外应用最广泛的一类根际益生菌。本课题组研究发现以贝莱斯芽孢杆菌SQR9为载体研制的生物有机肥对黄瓜和番茄均具有良好的作物促生和防控土传病害效应。为了进一步提高微生物的应用效率,越来越多的学者把研究重心放到了合成微生物生态系统(合成菌群),合成菌群具有更低的复杂性、更高的可控性、更高的再现性,是对自然生态系统的简单模拟。本研究拟利用菌株SQR9的不同功能突变株构建贝莱斯芽孢杆菌功能互补的益生菌群,通过测定菌群的细胞密度、形成生物膜能力、拮抗茄科劳尔式菌能力和拮抗尖孢镰刀菌能力等功能指标及盆栽促生试验筛选益生菌群并分析其促生机制。研究结果如下:1、以SQR9为供试菌株,通过基因敲除、导入质粒等方法围绕细胞移动、增殖、成膜和分泌拮抗物质等功能构建6株具有不同功能增强的SQR9突变菌株,与野生型SQR9共计7株菌。将上述7株SQR9分成1、3、5、7不同菌种个数进行菌群组合,共计64组。同时,将上述64组菌群处理进行传代培养,通过细胞数量、成膜能力、拮抗病原菌FOC、拮抗病原菌RS及基质盆栽试验的综合排名结果确定了41号组合菌群为促生、生防等功能最佳的益生菌群。2、盆栽验证试验分五个处理,分别为:(1)CK,对照处理(不施肥);(2)CF,化肥处理(施用纯化学肥料);(3)OF,有机肥处理(研制新型生物有机肥使用的腐熟有机肥);(4)BF1,生物有机肥(添加Δlux S突变菌株生物有机肥);(5)BF2,新型生物有机肥(41号组合菌群)。在生物量方面,BF2处理提高番茄植株地上部和地下部干、鲜重效果最为显著,说明有机肥配施41(4、6、7)组合菌群能够有效促进番茄的生长;土壤理化性质方面,与其他各处理相比,BF2处理显著提高了土壤中有效钾含量;在微生物群落细菌区系变化方面,41(4、6、7)组合菌群配施有机肥与其他处理相比使番茄植物根际土壤细菌微生物群落之间有显著性差异,而且BF2处理在一定程度上增加了有利于作物生长的有益菌种,说明41(4、6、7)组合菌群能够改变土壤中细菌的群落结构。3、对41(4、6、7)组合菌群1代、50代、200代、400代菌群进行了Δlux S突变菌株的分离,分别测定CK菌群(单独进化Δlux S突变菌株)以及41(4、6、7)组合菌群中分离的Δlux S突变菌株在菌群进化过程中的功能变化。结果表明,41(4、6、7)组合菌群细胞数量、产铁载体能力、产IAA能力、成膜能力、拮抗病原菌FOC、拮抗病原菌RS功能均稳定且优于CK菌群,但产芽孢能力低于CK菌群。4、根据功能指标测定结果,分别在第1代、第50代、第200代、第400代的CK菌群(单独进化Δlux S菌群)和41(4、6、7)组合菌群中各选取3株Δlux S突变菌株进行基因重测序分析。结果表明,第400代41(4、6、7)组合菌群中Δlux S突变菌株的SNP变异数量更多,与CK菌群相比,差异基因主要存在于碳水化合物转运与代谢,辅酶转运与代谢,转录,复制、重组和修复,细胞壁、生物膜及生成等功能方面。由此,我们推断41(4、6、7)组合菌群进化过程中对作物促生效果与生物膜形成能力呈现正相关关系,生物膜形成能力越强,菌株在植物根表的定殖能力越强,从而能够更好的发挥菌株对作物的促生生防作用。

关键词：根际促生菌菌群构建共进化基因重测序