玉米内生放线菌的筛选、鉴定及抑制玉米大斑病菌机理研究

【摘要】玉米(ZeamaysL.)是重要的粮食作物和饲料,播种面积仅次于小麦、水稻而居世界第三位。在中国玉米的播种面积也很大,分布很广,是中国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一。目前,玉米在人工栽培的条件下,多种病害常混合发生,危害严重,轻则减产,重则绝收,成为制约玉米产业发展的主要因素。对于玉米病害的治理,传统上常采用化学农药来防治,但化学农药会引发环境污染及农药残留等问题,对化学农药的使用应谨慎,对植物病害采用高效、环保、安全的综合防治措施是当今社会发展的需要,利用植物内生拮抗菌制造生物农药符合这个要求。本研究将对玉米内生放线菌种群进行研究,在宏观层面上揭示玉米内生放线菌分布,从而构建玉米内生放线菌资源库,同时也希望能从玉米内生放线菌中筛选出对玉米常见土传疾病有拮抗作用的菌株,研究其抑菌机理,为玉米病害的生物防治奠定基础。因此,本研究以发病玉米植株相邻的健康植株作为分离对象,对其进行内生放线菌分离,并对已筛选的菌株进行新种鉴定及抗玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum)、玉米小斑病菌(Helminthosporiummaydis)、玉米弯孢菌叶斑病菌(Curvularialunata)、玉米纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)活性测定,并利用体外、体内活性实验测定其相关性,结果如下：(1)从健康的玉米植株中分离得到89株内生放线菌。通过16SrRNA基因序列分析,形态学、生理生化、化学分类等分类学鉴定,确定其中NEAU-M9、NEAU-M35和NEAU-M893菌株是首次发现的放线菌：NEAU-M9属于游动放线菌属；NEAU-M35属于链霉菌属；NEAU-M89属于小单孢菌属。(2)菌株NEAU-M9的多相分类学鉴定。16SrRNA基因序列分析显示该菌属于游动放线菌属。菌株NEAU-M9细胞壁氨基酸组成为内消旋二氨基庚二酸和甘氨酸,细胞水解糖分析为核糖、半乳糖、鼠李糖和甘露糖,醌组分分析为MK-9(H4)(59.75%)和MK-9(H6)(40.25%),磷酸类脂由磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)组成,基因组G+Cmol%为67.90mol%。通过形态特征、化学分类学分析及系统分类学分析确定菌株NEAU-M9属于游动放线菌属的新种,命名为Actinoplaneshulinensis,保藏在中国科学院微生物研究所和德国不伦瑞克市德国菌种保藏中心(=CGMCC4.7036T=DSM45728T)。(3)菌株NEAU-M35的多相分类学鉴定。16SrRNA基因序列分析显示该菌属于链霉菌属。菌株NEAU-M35细胞壁氨基酸组成为左旋二氨基庚二酸和甘氨酸,细胞水解糖分析为半乳糖和核糖,醌组分分析为MK-9(H4)(53.13%)、MK-9(H6)(38.28%)和MK-9(H8)(8.59%),磷酸类脂为磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酰乙醇胺(PE),基因组G+Cmol%为69.90mol%。通过形态学、化学分类学和系统分类学分析,确定菌株NEAU-M35属于链霉菌属,命名为Streptomycesxiangfangensis,保藏在中国科学院微生物研究所和德国不伦瑞克市德国菌种保藏中心(=CGMCC4.7083T=DSM45732T)。(4)菌株NEAU-M89的多相分类学鉴定。16SrRNA基因序列分析显示该菌属于小单孢菌属。菌株NEAU-M89细胞壁氨基酸组成为内消旋二氨基庚二酸和甘氨酸,细胞水解糖分析为木糖和葡萄糖,醌组分分析为MK-10{H2)(42.3%),MK-10(H4)(37.2%),MK-8(H8)(13.7%)和MK-9(H4)(6.8%),磷酸类脂由磷脂酸甘油(DPG)、磷脂酰甲基乙醇胺(PME)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(P1)组成,基因组G+Cmol%为68.80mol%。通过形态特征、化学分类学分析、系统分类学分析确定菌株NEAU-M89属于小单孢菌属,命名为Micromonosporazeae,保藏在中国科学院微生物研究所和德国不伦瑞克市德国菌种保藏中心(=CGMCC4.7092T=DSM45882T)。(5)分别采用平板对峙法和十字交叉法测定这89株内生放线菌对玉米四种病原菌的体外抑制活性。体外活性评估结果显示有18株放线菌对玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum)。玉米小斑病菌(Helminthosporiummaydis)。玉米弯孢菌叶斑病菌(Curvularialunatd)。玉米纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)有不同程度的抑制作用。其中NEAU-M89菌株对玉米四种疾病均有较强的抗性,尤其对玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum)、玉米小斑病菌(Helminthosporiummaydis)这两种病原菌的抑菌效果最好,抑制率达到80%以上。由于土壤类型、耕作方式、pH值、土壤微生物等的复杂性,使其防病效果不稳定,所以需要温室盆栽实验进一步测定NEAU-M89菌株在玉米体内对玉米大斑病抑制活性,结果显示,菌株NEAU-M89在玉米体内抑菌活性也很稳定。(6)研究菌株NEAU-M89发酵液甲醇浸提液对玉米大斑病菌菌丝形态、孢子萌发、细胞膜通透性、可溶性糖、磷代谢等方面的影响,探讨菌株NEAU-M89对玉米大斑病的抑菌机理。采用安全、环保、高效的综合措施来防治农作物病害是当今社会发展的需要,利用植物拮抗内生菌制造生物农药符合这个要求,玉米内生放线菌是一个远未充分开发的、又有巨大应用潜力的资源,鉴定玉米内生放线菌,可以丰富玉米内生放线菌资源,对玉米拮抗内生放线菌的筛选,可以为玉米病害的生物防治提供优良菌株。
【作者】沈玥；
【导师】杨德光；
【作者基本信息】东北农业大学，作物栽培与耕作学，2014，博士
【关键词】内生放线菌；游动放线菌；链霉菌；小单孢菌；生物防治；

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