郭繼平+馬光+朱會霞+劉長遠+傅俊范
摘要:篩選葡萄霜霉病菌的拮抗菌株,為該病害的生物防治提供更多的資源。采用稀釋平板分離法,從3個品種的健康葡萄葉片上分離得到細菌153株。初篩采用平板對峙法,得到5株拮抗辣椒疫病菌的菌株。采用葉盤法進行復篩,得到防治葡萄霜霉病效果好并且穩定的菌株N6,其防效達到74.2%。通過對菌株N6的形態、生長特性、生理生化反應、16S rDNA序列測定和系統發育分析,鑒定該菌株為磚紅微桿菌(Microbacterium testaceum)。
關鍵詞:葡萄霜霉病菌菌株;拮抗細菌;分離;篩選;鑒定磚紅微桿菌(Microbacterium testaceum)
中圖分類號:S432.6 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)17-4063-03
Isolation, Screening and Identification of Antagonistic Bacteria Strain N6 Against Grape Downy Mildew
GUO Ji-ping1,2, MA Guang2, ZHU Hui-xia2, LIU Chang-yuan3, FU Jun-fan1
(1. College of Plant Protection, Shenyang Agricultural University, Shenyang,110161,China;
2. Department of Life Science, Hengshui University, Hengshui 053000, Hebei,China;
3. Institute of Plant Protection, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161,China)
Abstract: The antagonistic bacteria against grape downy mildew were screened to provide more resources for biologically controlling of the disease. With streak plate method, 153 bacterial strains were isolated from the health grape leaves of three varieties. Screened by a dual culture technique, 5 strains exhibiting antagonistic activities against pepper phytophthora blight were obtained. Using the leaf disc for secondary screening, N6 was screened from the 5 strains. N6 had the better inhibitory effect, with biocontrol efficacy of 74.2%. The results showed the strain was identified as Microbacterium testaceum, through analyzing its morphological, physiological and biochemical characteristics, 16S rDNA sequence and phylogenetics.
Key words: grape downy mildew; antagonistic bacteria; isolation; screening; identification
葡萄霜霉病是一種世界性病害,病原為葡萄生單軸霉(Plasmopara viticala),屬鞭毛菌亞門卵菌綱霜霉菌目霜霉菌科單軸霉屬[1]。該病原是一種專性寄生真菌,菌絲體為無隔、多核菌絲,在寄主細胞間擴展蔓延,以瘤狀吸器從寄主細胞內吸取營養。發病部位產生白色霉霜狀霉層,即病菌的孢子囊及孢子囊梗。葡萄霜霉病以卵孢子在病組織中或隨病葉在土壤中越冬,是病害的初侵染源[2]。
葡萄霜霉病目前的防治手段主要是使用抗性品種[3,4]、改進生產管理技術和化學防治[5,6]。常年使用化學農藥會導致病原菌產生抗藥性、環境污染及農藥殘留等問題。隨著綠色農業的蓬勃發展,利用生物防治植物病害越來越受關注。如利用枯草芽孢桿菌B-FS01對葡萄霜霉病進行防治,防效達88.25%,但該菌劑還未實現工廠化生產[7]。陳嬌等[8]測定了58種植物提取液對葡萄霜霉病菌的抑菌效果,結果表明,虎耳草、黃檀、馬尾松、牡丹、刺槐5種植物提取液對葡萄霜霉病有抑菌效果。本研究篩選出了有效防治葡萄霜霉病的拮抗細菌N6,并對此菌種進行鑒定,為生防菌的儲備和進一步的應用開發提供理論基礎。
1 材料與方法
1.1 供試病原菌
辣椒疫病菌(Phytophthora capsici)由遼寧省農業科學院植物保護研究所提供;葡萄霜霉病菌(Plasmopara viticala)取自衡水市葡萄采摘園。
1.2 培養基
LB培養基、PDA培養基參照文獻[9];生理生化鑒定培養基參照文獻[10]。
1.3 葡萄葉片采集與細菌分離
選擇3個葡萄品種(巨峰、紅乳和夏黑),分別在開花期、坐果期、硬核期和轉色期進行采樣,每個葡萄品種設置3次重復,每次重復取4片葉,用滅菌紙袋帶回實驗室對其表面細菌進行分離。在無菌條件下將葉片剪碎后放入盛有50 mL無菌水的三角瓶中,加2~3滴吐溫80,在150 r/min的振蕩器上振蕩30 min,菌懸液用無菌水稀釋。在培養皿中加入0.1 mL稀釋液,然后將熔化后冷卻至45 ℃的NA培養基倒入并混勻[11],28 ℃培養3 d,把形態不同的單菌落進行純化并保存。。
1.4 拮抗細菌的篩選
1.4.1 拮抗細菌的初篩 初篩采用平板對峙法,挑取辣椒疫病菌菌餅(直徑5 mm)置于PDA平板一側,待測菌用接種環點種于距離病原菌菌落約1.5 cm處。28 ℃下培養3~5 d后觀測并記錄抑菌圈情況,同時保存拮抗性強的菌種。
1.4.2 拮抗細菌的復篩 采集已感染葡萄霜霉病菌并發病的葡萄葉片和新梢第四至六輪沒有發病的葉片(品種為巨峰),將其裝進無菌紙袋內帶回實驗室。用毛刷將采集的發病葉片背面的白色霉層刷掉,活體培養24 h,等白色的霉狀物又重新長出后,用軟毛刷輕輕的刷取霉狀物,置于無菌水中,形成懸浮液(孢子囊1×106個/mL)。沒有發病的葉片在其葉脈間用打孔器制成直徑1 cm的葉盤,將葉盤分別放在不同拮抗菌液(菌體含量1×107個/mL)中浸泡1 min,晾干浮水后,葉片的背面朝上擺放于潤濕的吸水紙上,將葡萄霜霉病菌孢子囊懸浮液用小噴壺均勻噴施到葉盤上。每培養皿中放15個葉盤,每個處理重復3次。放在光暗交替(光照︰黑暗=12 h∶12 h)、22 ℃條件下培養7 d后觀察結果,計算病情指數。葡萄霜霉病病情分級標準參照文獻[1]。為了驗證拮抗菌的穩定性,將其連續傳代5次,采用葉盤法復篩,觀察其抑菌效果的穩定性。
1.5 拮抗細菌的鑒定
拮抗細菌N6的形態特征及生理生化特征測定參照文獻[9]和文獻[10]中的方法進行。分子鑒定中,拮抗細菌N6總DNA的提取采用北京三博遠志SG051離心柱型細菌基因組DNA提取試劑盒。以基因組DNA為模板,擴增16S rDNA。擴增引物為27F:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′,1492R:5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。PCR反應條件為:94 ℃預變性5 min; 94 ℃變性1 min、 55 ℃退火1 min、72 ℃延伸1.5 min,共36個循環;72 ℃延伸10 min;4 ℃保存。PCR擴增產物送生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。經測序得到N6菌株的16S rDNA基因序列,選擇數據庫(NCBI)對其進行比較分析,通過Blast比對找到同源序列并對比對區域進行打分以確定同源性的高低,通過軟件CLUSTAL和MEGA4.0構建系統發育樹。
2 結果與分析
2.1 葡萄葉片上附生細菌的分離
根據菌落形態、大小、色澤與生長速度等特征,從3個葡萄品種葉片上分離到的附生細菌,鑒定得到菌株153株。
2.2 拮抗細菌的篩選
2.2.1 初篩結果 采用對峙培養法初篩,選出5株對辣椒疫病菌有明顯拮抗作用的附生細菌(表1),占所有分離附生細菌總數的3.3%,分別是Y2、Y13、Y87、N6、N41。N6菌株的抑菌效果最好,抑菌圈直徑為22.1 mm。對照菌落長勢正常,在PDA培養基上為圓形,處理菌落不規則,且與拮抗細菌接觸的部分生長緩慢。
2.2.2 復篩結果 將初篩得到的5株細菌進行了復篩,結果見表2。由表2可知, N6菌株的防治效果最好,防效達74.2%,其他菌株的防效在36.4%~62.3%之間。菌株N6葉盤復篩情況見圖1,由圖1可知, 對照葉盤有明顯的白色霉層,而N6霉層的面積明顯減少,N6菌株經傳代5次,抑菌效果穩定。
2.3 拮抗菌株N6的鑒定
2.3.1 形態學特征
拮抗細菌N6菌體為短小桿狀,菌落呈圓形、凸起,邊緣整齊,淺乳桔色,略有光澤,不透明,不產生芽孢。
2.3.2 生理生化特征 該菌株最適生長溫度28 ℃,革蘭氏反應呈陽性,好氧菌。能利用蔗糖、甘露醇、木糖、果糖、葡萄糖和麥芽糖,不能利用甘油、核糖、乳糖、硝酸鹽和檸檬酸鹽。接觸酶陽性,明膠液化、H2S試驗和吲哚試驗均是陰性。
2.3.3 16S rDNA 序列測定和系統發育分析
菌株N6的總DNA用通用引物擴增后,瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產物長度大約1.8 kb(圖2),經測序之后發現,菌株N6的16S rDNA序列長度為1 440 bp。
在GenBank數據庫將N6菌株的16S rDNA序列與其相關的種屬進行比對,選出15個與菌株N6同源性高的序列,構建系統發育樹(圖3)。由圖3可見,菌株N6與Microbacterium testaceum(磚紅微桿菌)聚為一支,親緣關系最近。
通過菌株N6的形態學特征、生長特性、生理特征和生化特征、16S rDNA序列的比對分析和系統發育樹,并結合文獻[10],將N6菌株最終鑒定為磚紅微桿菌(M. testaceum)。
3 討論
目前用于葡萄霜霉病的生防資源較少,被報道的僅有枯草芽孢桿菌和龜裂鏈霉菌[7],所以本研究為葡萄霜霉病生防資源的儲備提供了一株優良菌種。本研究所得菌株的有效活性抑菌成分分離、鑒定及其抑菌機理均有待進一步研究,期望研制出在葡萄霜霉病生物防治中具有應用前景的生物農藥。
參考文獻
[1] 陸家云.植物病原真菌學[M].北京:中國農業出版社,2000.
[2] BURRUANO S. The life cycle of Plasmopara viticola, cause of downy mildew of vine[J]. Mycological, 2000, 14(4): 179-182.
[3] 李 華,沙海江.葡萄優質抗病新品種‘88-01的選育[A].中國科學技術協會第二屆青年學術年會園藝學論文集[C].北京:北京農業大學出版社,1995.
[4] 李 華,張振文,王 華,等.葡萄優質抗病新品系的研究[A].國際葡萄與葡萄酒學術研討會論文集[C].西安:陜西人民出版社,1998.
[5] 劉會寧.葡萄霜霉病及其綜合防治[J].北方園藝,1999(4):42-43.
[6] 王小芹,張今今,劉 蕾.葡萄霜霉病的綜合防治[J].西北園藝, 2002(3):44.
[7] 陳 浩,胡梁斌,唐春平,等.枯草芽胞桿菌B-FS01對葡萄霜霉病的防治效果[J].植物保護,2011,37(6):194-197.
[8] 陳 嬌,代光輝,顧振芳,等.58種植物提取液對葡萄霜霉病菌的抑菌活性篩選研究[J].天然產物研究與開發,2002,14(5):9-13.
[9] 沈 萍,范秀容,李光武.微生物學實驗[M].第三版.北京:高等教育出版社,2000.
[10] 東秀珠,蔡妙英.常見細菌系統鑒定手冊[M].北京:科學出版社,2001.
[11] 于淑池,徐亞茹.拮抗細菌產生的活性物質及拮抗機理研究進展[J].承德職業學院學報,2006(1):67-69.
1.4 拮抗細菌的篩選
1.4.1 拮抗細菌的初篩 初篩采用平板對峙法,挑取辣椒疫病菌菌餅(直徑5 mm)置于PDA平板一側,待測菌用接種環點種于距離病原菌菌落約1.5 cm處。28 ℃下培養3~5 d后觀測并記錄抑菌圈情況,同時保存拮抗性強的菌種。
1.4.2 拮抗細菌的復篩 采集已感染葡萄霜霉病菌并發病的葡萄葉片和新梢第四至六輪沒有發病的葉片(品種為巨峰),將其裝進無菌紙袋內帶回實驗室。用毛刷將采集的發病葉片背面的白色霉層刷掉,活體培養24 h,等白色的霉狀物又重新長出后,用軟毛刷輕輕的刷取霉狀物,置于無菌水中,形成懸浮液(孢子囊1×106個/mL)。沒有發病的葉片在其葉脈間用打孔器制成直徑1 cm的葉盤,將葉盤分別放在不同拮抗菌液(菌體含量1×107個/mL)中浸泡1 min,晾干浮水后,葉片的背面朝上擺放于潤濕的吸水紙上,將葡萄霜霉病菌孢子囊懸浮液用小噴壺均勻噴施到葉盤上。每培養皿中放15個葉盤,每個處理重復3次。放在光暗交替(光照︰黑暗=12 h∶12 h)、22 ℃條件下培養7 d后觀察結果,計算病情指數。葡萄霜霉病病情分級標準參照文獻[1]。為了驗證拮抗菌的穩定性,將其連續傳代5次,采用葉盤法復篩,觀察其抑菌效果的穩定性。
1.5 拮抗細菌的鑒定
拮抗細菌N6的形態特征及生理生化特征測定參照文獻[9]和文獻[10]中的方法進行。分子鑒定中,拮抗細菌N6總DNA的提取采用北京三博遠志SG051離心柱型細菌基因組DNA提取試劑盒。以基因組DNA為模板,擴增16S rDNA。擴增引物為27F:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′,1492R:5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。PCR反應條件為:94 ℃預變性5 min; 94 ℃變性1 min、 55 ℃退火1 min、72 ℃延伸1.5 min,共36個循環;72 ℃延伸10 min;4 ℃保存。PCR擴增產物送生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。經測序得到N6菌株的16S rDNA基因序列,選擇數據庫(NCBI)對其進行比較分析,通過Blast比對找到同源序列并對比對區域進行打分以確定同源性的高低,通過軟件CLUSTAL和MEGA4.0構建系統發育樹。
2 結果與分析
2.1 葡萄葉片上附生細菌的分離
根據菌落形態、大小、色澤與生長速度等特征,從3個葡萄品種葉片上分離到的附生細菌,鑒定得到菌株153株。
2.2 拮抗細菌的篩選
2.2.1 初篩結果 采用對峙培養法初篩,選出5株對辣椒疫病菌有明顯拮抗作用的附生細菌(表1),占所有分離附生細菌總數的3.3%,分別是Y2、Y13、Y87、N6、N41。N6菌株的抑菌效果最好,抑菌圈直徑為22.1 mm。對照菌落長勢正常,在PDA培養基上為圓形,處理菌落不規則,且與拮抗細菌接觸的部分生長緩慢。
2.2.2 復篩結果 將初篩得到的5株細菌進行了復篩,結果見表2。由表2可知, N6菌株的防治效果最好,防效達74.2%,其他菌株的防效在36.4%~62.3%之間。菌株N6葉盤復篩情況見圖1,由圖1可知, 對照葉盤有明顯的白色霉層,而N6霉層的面積明顯減少,N6菌株經傳代5次,抑菌效果穩定。
2.3 拮抗菌株N6的鑒定
2.3.1 形態學特征
拮抗細菌N6菌體為短小桿狀,菌落呈圓形、凸起,邊緣整齊,淺乳桔色,略有光澤,不透明,不產生芽孢。
2.3.2 生理生化特征 該菌株最適生長溫度28 ℃,革蘭氏反應呈陽性,好氧菌。能利用蔗糖、甘露醇、木糖、果糖、葡萄糖和麥芽糖,不能利用甘油、核糖、乳糖、硝酸鹽和檸檬酸鹽。接觸酶陽性,明膠液化、H2S試驗和吲哚試驗均是陰性。
2.3.3 16S rDNA 序列測定和系統發育分析
菌株N6的總DNA用通用引物擴增后,瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產物長度大約1.8 kb(圖2),經測序之后發現,菌株N6的16S rDNA序列長度為1 440 bp。
在GenBank數據庫將N6菌株的16S rDNA序列與其相關的種屬進行比對,選出15個與菌株N6同源性高的序列,構建系統發育樹(圖3)。由圖3可見,菌株N6與Microbacterium testaceum(磚紅微桿菌)聚為一支,親緣關系最近。
通過菌株N6的形態學特征、生長特性、生理特征和生化特征、16S rDNA序列的比對分析和系統發育樹,并結合文獻[10],將N6菌株最終鑒定為磚紅微桿菌(M. testaceum)。
3 討論
目前用于葡萄霜霉病的生防資源較少,被報道的僅有枯草芽孢桿菌和龜裂鏈霉菌[7],所以本研究為葡萄霜霉病生防資源的儲備提供了一株優良菌種。本研究所得菌株的有效活性抑菌成分分離、鑒定及其抑菌機理均有待進一步研究,期望研制出在葡萄霜霉病生物防治中具有應用前景的生物農藥。
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[8] 陳 嬌,代光輝,顧振芳,等.58種植物提取液對葡萄霜霉病菌的抑菌活性篩選研究[J].天然產物研究與開發,2002,14(5):9-13.
[9] 沈 萍,范秀容,李光武.微生物學實驗[M].第三版.北京:高等教育出版社,2000.
[10] 東秀珠,蔡妙英.常見細菌系統鑒定手冊[M].北京:科學出版社,2001.
[11] 于淑池,徐亞茹.拮抗細菌產生的活性物質及拮抗機理研究進展[J].承德職業學院學報,2006(1):67-69.
1.4 拮抗細菌的篩選
1.4.1 拮抗細菌的初篩 初篩采用平板對峙法,挑取辣椒疫病菌菌餅(直徑5 mm)置于PDA平板一側,待測菌用接種環點種于距離病原菌菌落約1.5 cm處。28 ℃下培養3~5 d后觀測并記錄抑菌圈情況,同時保存拮抗性強的菌種。
1.4.2 拮抗細菌的復篩 采集已感染葡萄霜霉病菌并發病的葡萄葉片和新梢第四至六輪沒有發病的葉片(品種為巨峰),將其裝進無菌紙袋內帶回實驗室。用毛刷將采集的發病葉片背面的白色霉層刷掉,活體培養24 h,等白色的霉狀物又重新長出后,用軟毛刷輕輕的刷取霉狀物,置于無菌水中,形成懸浮液(孢子囊1×106個/mL)。沒有發病的葉片在其葉脈間用打孔器制成直徑1 cm的葉盤,將葉盤分別放在不同拮抗菌液(菌體含量1×107個/mL)中浸泡1 min,晾干浮水后,葉片的背面朝上擺放于潤濕的吸水紙上,將葡萄霜霉病菌孢子囊懸浮液用小噴壺均勻噴施到葉盤上。每培養皿中放15個葉盤,每個處理重復3次。放在光暗交替(光照︰黑暗=12 h∶12 h)、22 ℃條件下培養7 d后觀察結果,計算病情指數。葡萄霜霉病病情分級標準參照文獻[1]。為了驗證拮抗菌的穩定性,將其連續傳代5次,采用葉盤法復篩,觀察其抑菌效果的穩定性。
1.5 拮抗細菌的鑒定
拮抗細菌N6的形態特征及生理生化特征測定參照文獻[9]和文獻[10]中的方法進行。分子鑒定中,拮抗細菌N6總DNA的提取采用北京三博遠志SG051離心柱型細菌基因組DNA提取試劑盒。以基因組DNA為模板,擴增16S rDNA。擴增引物為27F:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′,1492R:5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。PCR反應條件為:94 ℃預變性5 min; 94 ℃變性1 min、 55 ℃退火1 min、72 ℃延伸1.5 min,共36個循環;72 ℃延伸10 min;4 ℃保存。PCR擴增產物送生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。經測序得到N6菌株的16S rDNA基因序列,選擇數據庫(NCBI)對其進行比較分析,通過Blast比對找到同源序列并對比對區域進行打分以確定同源性的高低,通過軟件CLUSTAL和MEGA4.0構建系統發育樹。
2 結果與分析
2.1 葡萄葉片上附生細菌的分離
根據菌落形態、大小、色澤與生長速度等特征,從3個葡萄品種葉片上分離到的附生細菌,鑒定得到菌株153株。
2.2 拮抗細菌的篩選
2.2.1 初篩結果 采用對峙培養法初篩,選出5株對辣椒疫病菌有明顯拮抗作用的附生細菌(表1),占所有分離附生細菌總數的3.3%,分別是Y2、Y13、Y87、N6、N41。N6菌株的抑菌效果最好,抑菌圈直徑為22.1 mm。對照菌落長勢正常,在PDA培養基上為圓形,處理菌落不規則,且與拮抗細菌接觸的部分生長緩慢。
2.2.2 復篩結果 將初篩得到的5株細菌進行了復篩,結果見表2。由表2可知, N6菌株的防治效果最好,防效達74.2%,其他菌株的防效在36.4%~62.3%之間。菌株N6葉盤復篩情況見圖1,由圖1可知, 對照葉盤有明顯的白色霉層,而N6霉層的面積明顯減少,N6菌株經傳代5次,抑菌效果穩定。
2.3 拮抗菌株N6的鑒定
2.3.1 形態學特征
拮抗細菌N6菌體為短小桿狀,菌落呈圓形、凸起,邊緣整齊,淺乳桔色,略有光澤,不透明,不產生芽孢。
2.3.2 生理生化特征 該菌株最適生長溫度28 ℃,革蘭氏反應呈陽性,好氧菌。能利用蔗糖、甘露醇、木糖、果糖、葡萄糖和麥芽糖,不能利用甘油、核糖、乳糖、硝酸鹽和檸檬酸鹽。接觸酶陽性,明膠液化、H2S試驗和吲哚試驗均是陰性。
2.3.3 16S rDNA 序列測定和系統發育分析
菌株N6的總DNA用通用引物擴增后,瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產物長度大約1.8 kb(圖2),經測序之后發現,菌株N6的16S rDNA序列長度為1 440 bp。
在GenBank數據庫將N6菌株的16S rDNA序列與其相關的種屬進行比對,選出15個與菌株N6同源性高的序列,構建系統發育樹(圖3)。由圖3可見,菌株N6與Microbacterium testaceum(磚紅微桿菌)聚為一支,親緣關系最近。
通過菌株N6的形態學特征、生長特性、生理特征和生化特征、16S rDNA序列的比對分析和系統發育樹,并結合文獻[10],將N6菌株最終鑒定為磚紅微桿菌(M. testaceum)。
3 討論
目前用于葡萄霜霉病的生防資源較少,被報道的僅有枯草芽孢桿菌和龜裂鏈霉菌[7],所以本研究為葡萄霜霉病生防資源的儲備提供了一株優良菌種。本研究所得菌株的有效活性抑菌成分分離、鑒定及其抑菌機理均有待進一步研究,期望研制出在葡萄霜霉病生物防治中具有應用前景的生物農藥。
參考文獻
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[8] 陳 嬌,代光輝,顧振芳,等.58種植物提取液對葡萄霜霉病菌的抑菌活性篩選研究[J].天然產物研究與開發,2002,14(5):9-13.
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