摘要:[目的]从菌核病抗性桑树品种中筛选具有生防潜力的内生拮抗菌,为绿色防控桑椹菌核病提供优质菌种及有效策略。[方法]通过植物组织培养法及平板对峙培养法分离、筛选桑椹菌核病拮抗菌,根据形态学特征、生理生化特征和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对其进行菌种鉴定;分析拮抗菌抑菌谱及离体防效,评估其应用潜力;通过观察拮抗菌发酵上清液对病原菌菌丝生长的影响,检测拮抗菌作用后病原菌糖原和活性氧积累量变化,并测定病原菌基因表达变化,初步探究拮抗菌的抑菌机理。[结果]从健康桑枝中分离筛选出一株对桑椹菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)PZ-2抑制作用强且稳定的内生细菌C1R32,其形态学和生理生化特征与芽孢杆菌一致,基于16S rRNA基因序列的系统发育分析显示该菌株与枯草芽孢杆菌聚在同一最小分支,将其鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。B.subtilis C1R32对核盘菌在内的多种植物病原菌具有抑制作用;桑椹菌核病离体防效实验结果表明,B.subtilis C1R32菌悬液和发酵上清液处理组的防效分别为52.94%和46.43%;抑菌机理初探结果显示,B.subtilis C1R32发酵上清液能使S.sclerotiorum PZ-2菌丝膨大畸变,细胞壁破裂,胞质流出;该菌可通过减少S.sclerotiorum PZ-2糖原积累、促进活性氧迸发,影响其抗氧化相关基因的表达抑制病原菌。[结论]本研究从桑椹菌核病抗性品种中分离获得一株内生枯草芽孢杆菌,并初步探究其拮抗机理,为桑椹菌核病生物防治提供了潜在菌种资源。
桑树(Morus L.)是桑科桑属植物,其果实桑椹为聚花果,极具药用和经济价值。桑椹中的活性化合物具有抗氧化、清除自由基、降糖降脂降血压、调节肠道微生物群、防治肿瘤等功效。以桑椹为主的鲜果销售和系列加工产品为各地桑农带来可观的经济收益,据统计,重庆市2015年果桑项目产值1 500万元以上,河南省2019年桑椹产值3亿元,四川省攀枝花市截至2021年底桑果累计收入1.71亿元,新疆维吾尔自治区阿克苏地区每年可实现桑椹收入2.5亿元。
桑椹菌核病是一种由桑实杯盘菌(Ciboria shiraiana)、核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、桑椹核地杖菌(Scleromitula shiraiana)、肉阜状杯盘菌(Ciboria carunculoides)等病原真菌引起的桑椹病害,根据病原菌与病症的不同,可将桑椹菌核病分为肥大性菌核病、缩小性菌核病及小粒性菌核病。桑椹菌核病病原菌易于传播,若不妥善处理土壤中的病果及菌核,病原菌会逐年积累,给桑椹菌核病防治带来巨大困难。桑椹菌核病的防治措施有化学防治、农业防治、物理预防和生物防治。化学防治效果好,但存在农药残留、抗药性等问题;农业防治和物理预防绿色环保,但无法彻底清除病原菌,而且防治效果有限。近年来,生物防治因其绿色安全、高效持久等优点在桑椹菌核病防治方面备受关注。张健等的研究结果表明,田间喷洒哈茨木霉发酵液对桑椹菌核病的防治效果可达90%以上;Sultana等报道一株苏云金芽孢杆菌(B.thuringiensis)C25在田间条件下可减轻由C.shiraiana引起的桑椹菌核病;朱志贤等从桑椹中分离出一株贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)Wh-1,其对S.shiraiana、C.carunculoides和C.shiraiana的抑菌率分别高达100.00%、100.00%和63.15%。
枯草芽孢杆菌作为芽孢杆菌属的典型代表,广泛分布于土壤、根际环境及植物各组织。近年来,因其对菌核病具有良好的生防潜力而受到广泛关注。朱孔艳等分离鉴定到一株向日葵菌核病生防内生菌B.subtilis Y116,该菌株在盆栽试验中可抑制向日葵发病。Monteiro等报道了一株对生菜菌核病有防治效果的B.subtilis,该菌株代谢物对S.sclerotiorum菌丝的生长有显著抑制作用。Cao等分离鉴定到一株B.subtilis RSS-1,其108 CFU/mL悬浮液对油菜菌核病病原菌S.sclerotiorum的生物防治效果达到89.6%。本课题组前期从健康桑树中分离获得对S.shiraiana具有生防潜力的内生枯草芽孢杆菌,其展示了内生菌防治桑椹菌核病的巨大潜能。为获得对桑椹菌核病具有生防作用的优良菌株,丰富菌剂开发的菌种资源,本研究从桑树抗病品种‘川桑7637’中分离鉴定对核盘菌具有良好拮抗效果的内生菌B.subtilis C1R32,通过测定其抑菌谱及离体防效,并初步探究其抑菌机理,综合评估B.subtilis C1R32防治桑椹菌核病的潜力,为田间防治桑椹菌核病和开发生防制剂提供重要的菌种资源及研究基础。
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