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新疆野蘋果內生婁徹氏鏈霉菌A-m1的鑒定和發酵條件優化及抑菌廣譜作用*

2020-08-14 02:30:26李永麗王亞紅曲良建
林業科學 2020年7期

李永麗 王亞紅 周 洲 曲良建

(1. 河南科技大學林學院 洛陽 471023; 2. 中國林業科學研究院森林生態環境與森林保護研究所, 國家林業和草原局森林保護重點實驗室 北京 100091)

新疆野蘋果(Malussieversii) 又名塞威氏蘋果,是我國重要的野生果樹資源,為現代栽培蘋果的原始祖先(閆鵬等, 2016)。在長期的進化過程中,新疆野蘋果擁有豐富的遺傳多樣性,具有抗旱、抗寒、抗病蟲和耐瘠薄等特點(馬闖等, 2018),引起眾多研究者的關注。關于新疆野蘋果的研究多集中在種群、生態及遺傳特性方面(田潤煒等, 2016; 陳學森等, 2006; 吳傳金等, 2008; 馮濤等, 2006),種子萌發特性(閆秀娜等, 2015)、繁育特性(秦偉等, 2010)、環境抗逆(徐彥等, 2010; 于瑋瑋等, 2016)和種質資源(秦偉等, 2011) 等,但有關新疆野蘋果內生菌的研究鮮有報道。筆者課題組已對新疆野蘋果內生細菌和內生真菌進行了較為系統的分離研究,已獲得對蘋果病原菌具較好生防潛力的內生細菌7株(李永麗等, 2020) 和內生真菌5株(王亞紅等, 2020)。

鏈霉菌(Streptomyces) 可產生多種對植物病原菌有拮抗作用的次生代謝產物,內生鏈霉菌廣泛分布于植物的根、莖、葉、果實和種子中。從植物體內分離的鏈霉菌具有很高的應用價值,很多鏈霉菌已經被開發用于植物病害生物防治(Coombsetal., 2003; 梁亞萍等, 2007; 涂璇等, 2008; 陳紅兵等, 2011; 王靖, 2011; 李慶蒙等, 2013; 沈玥, 2014; 張志斌等, 2015; 王相晶, 2015)。目前,新疆野蘋果內生鏈霉菌的研究尚未見報道,有待開發其資源。筆者課題組從新疆野蘋果枝干中分離得到1株內生鏈霉菌菌株A-m1,初步發現其具有強烈的抑菌活性,活性超過之前分離的內生細菌(李永麗等, 2020) 和內生真菌(王亞紅等, 2020)。本試驗通過對菌株A-m1菌落培養性狀、形態特征和理化性質研究,以期明確其分類地位,優化其發酵條件,并探究對蘋果等病害病原物的抑菌活性和抑菌廣譜性,為相關病害的生物防治以及該菌株的進一步應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試病原菌: 葡萄座腔菌(Botryosphaeriadothidea)、膠孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides)、蘋果擬莖點霉(Phomopsismali)、小麥紋枯病菌(Rhizoctoniacerealis)、小麥全蝕病菌(Gaeumannomycesgraminis)、番茄灰霉病菌(Botrytiscinerea)、小麥赤霉病菌(Fusariumgraminearum)、君子蘭莖基腐尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)、南天竹炭疽菌(Colletotrichumkarstii) 均由河南科技大學林業生物技術實驗室分離保存。

培養基: NA培養基、LB培養基、PDA培養基(方中達,1998)、PDB培養基、高氏一號培養基(中國科學院微生物研究所放線菌分類組,1975)、ISP2培養基、ISP3培養基、ISP4培養基、ISP5培養基、PSA培養基、明膠液化培養基、淀粉水解培養基、纖維素水解培養基、柴斯納瓊脂(Tresner) 培養基、酪氨酸培養基、碳源利用基礎培養基、氮源利用基礎培養基、Bennett培養基、牛奶凝固與胨化培養基(李其利, 2011)。6種基礎發酵培養基,代號分別為 A、B、C、D、E和F。A: 高氏一號液體培養基(戴蓬博等, 2016); B: 葡萄糖 10 g、蛋白胨 3 g、NaCl 2.5 g、CaCO32 g、蒸餾水1 000 mL、pH 7.2~7.4(閆建芳等, 2016); C: 乳糖10 g、牛肉膏10 g、NaCl 1 g、FeSO4·7H2O 0.002 g、MgSO4·7H2O 0.002 g、蒸餾水1 000 mL、pH7.2~7.4(何紅, 2015); D: 蔗糖 20 g、可溶性淀粉 30 g、蛋白胨 2 g、黃豆粉 8 g、NaCl 2 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、CaCO33 g、K2HPO4·7H2O 0.5 g、蒸餾水1 000 mL、pH7.2~7.4(王辰等, 2015); E: NA液體培養基; F: PDB培養基參照方中達(1998)配方。

1.2 試驗方法

1.2.1 鏈霉菌菌株A-m1的分離與鑒定 1) 菌株A-m1的分離與純化 將新疆野蘋果健康枝條韌皮部和木質部分別剪成5 mm × 5 mm 左右的組織塊,75%的酒精消毒30 s,1% 次氯酸鈉消毒3 min,無菌水漂洗3次后,組織塊用稀釋分離法分離內生菌(方中達,1998),涂布高氏一號培養基上,于28 ℃ 恒溫培養箱中,黑暗培養。取最后一次漂洗的無菌水做為對照涂布于培養基表面。觀察內生菌生長情況,適時挑取有放射狀菌絲的菌落劃線于PDA培養基上,純化3次后保存備用。

2) 菌株A-m1培養特征觀察 將菌株A-m1分別接種在 ISP2、ISP3、ISP4、ISP5、PDA、NA、LB、PSA、高氏一號培養基上(中國科學院微生物研究所放線菌分類組,1975; 周德慶,1986),28 ℃ 培養 10 天,觀察統計其培養特征。

3) 菌株A-m1形態特征觀察 在PDA培養基上劃線接種菌株A-m1,同時在接種位點將滅菌的蓋玻片(18 mm×18 mm)斜插入培養基內,在菌物培養箱中28 ℃ 培養4~7 天取出插片,在光學顯微鏡下觀察其氣生菌絲、孢子鏈和孢子的形態特征。

4) 菌株A-m1生理生化特征分析 參照文獻(中國科學院微生物研究所放線菌分類組,1975; 周德慶,1986)試驗方法測定一系列生理生化特性,包括碳源利用、纖維素水解、產H2S、產黑色素、淀粉水解、牛奶凝固與胨化、明膠液化、耐鹽性(1%、3%、5%、7%),生長溫度范圍(16、22、28、34、40 ℃)。

“教學”主要反映教師的教學水平、教學創新能力,以及教學成果的社會影響。有關評價要素包括:在各級教學成果評比、教學大賽中獲得的成績,教改課題,教學質量評價(大數據反映的教師所任教班級學科成績的變化、教師教學情況等);各級示范課、展示課等。其中,“教改課題”的認可度為中上等(事后訪談得知,有不少調查對象將該項列入了科研類),其他各評價要素的認可度都為高。

5) 菌株A-m1 16S rDNA序列測定 提取菌株A-m1基因組DNA,對16S rDNA序列進行擴增,引物為16SL(5′-ACGGCTACCTTGTTACGACCT-3′)和16SR(5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′),擴增程序為95 ℃ 預變性3 min; 98 ℃ 變性10 s,52 ℃ 退火30 s,72 ℃ 延伸90 s,共35個循環; 72 ℃ 延伸7 min。將擴增出的目的片段測序[生工生物工程(上海)股份有限公司],測序結果在GenBank 數據庫中進行Blast相似性比對,下載同源性高的相關菌株序列,使用 Clustal X2進行多序列比對,用MEGA 4.0軟件采用鄰接法(Neighbor-Joining) 構建系統發育樹。

1.2.2 菌株A-m1發酵條件優化 1) 發酵最適基礎培養基篩選 將菌株A-m1接種于NA液體培養基,在28 ℃、180 r·min-1培養至OD值1.0時做為種子液。然后取1 mL種子液分別接入裝有20 mL基礎發酵培養基三角瓶(50 mL)中,28 ℃、180 r·min-1恒溫振蕩培養4 天,發酵液10 000 r·min-1離心10 min; 上清液在超凈工作臺中使用無菌微孔濾膜過濾器(孔徑0.22 μm) 過濾,取5 mL過濾液加入到 75 mL的PDA培養基中,倒制3個平板,以葡萄座腔菌為指示菌做平板對峙試驗,菌絲生長速率法計算抑菌率。抑菌率(%)=[(對照菌落直徑-處理菌落直徑)/(對照菌落直徑-菌餅直徑)]×100。

2) 發酵液高抑菌活性最佳碳源篩選 改變高氏一號液體培養基中碳源成分,其他物質不變。碳源含量分別為2% 的可溶性淀粉、葡萄糖、麥芽糖、木糖、果糖、阿拉伯糖和不加碳源。不同碳源培養基中分別加入5% 菌株A-m1種子液,發酵條件及后續抑菌率試驗方法同上。

3) 發酵液高抑菌活性最佳氮源篩選 改變高氏一號液體培養基中氮源成分,其他物質不變。氮源含量分別為l% 的硝酸鉀、氯化銨、酵母膏、蛋白胨、黃豆粉和不加氮源,進行單因素試驗。不同氮源培養基中分別加入5% 鏈霉菌A-m1種子液,發酵條件及后續抑菌率試驗方法同上。

4) 發酵條件優化 采用單因素變量法,評價各發酵濾液對葡萄座腔菌的抑菌率,抑菌試驗同1.2.2中1),確定最佳發酵條件。最適接種量: 設置接種量參數為 2%、4%、6%、8%、10%、15%、20%,在 28 ℃、180 r·min-1發酵條件下培養 4天。最適培養時間: 在最適接種量基礎上,發酵時間設置為2、4、6、8、10 天,在28 ℃、180 r·min-1條件下震蕩培養。最適發酵溫度: 在最適接種量和最適發酵時間條件下,設置溫度 20、23、26、29、32 ℃ 培養。在最適接種量、發酵時間及溫度基礎上,設置初始培養基 pH值 3、4、5、6、7、8、9、10、11和12進行發酵培養。在最適接種量、發酵時間、發酵溫度和 pH 值基礎上,于500 mL三角瓶中分別裝入 50、100、150、200、250 mL液體培養基進行發酵培養。

1.2.3 發酵濾液抑菌譜的測定 在前述最佳碳源、氮源和發酵條件基礎上,獲得無菌發酵濾液,配制平板方法同,測定對葡萄座腔菌、膠孢炭疽菌、蘋果擬莖點霉、小麥紋枯病菌、小麥全蝕病菌、番茄灰霉病菌、小麥赤霉病菌、君子蘭莖基腐尖孢鐮刀菌和南天竹炭疽菌的菌絲生長抑制率。同時設置1 g·L-1的70% 甲基硫菌靈可濕性粉劑(濟南農化有限公司) 和80% 多菌靈可濕性粉劑(一帆生物科技有限公司) 試驗組,與A-m1發酵濾液抑菌效果對比。

1.3 數據分析

采用SPSS 19.0軟件對試驗數據進行Oneway ANOVA方差分析,顯著性水平0.05。

2 結果與分析

2.1 菌株A-m1的分離與鑒定

2.1.1 菌株A-m1培養特征 培養特征統計見表1,典型特征見圖1。菌株A-m1在不同培養基上氣生菌絲初期均為白色,后期生長出孢子堆,菌落顏色多呈現棕色和紫色,基內菌絲多表現出黃色,在多種培養基中可產黃色可溶性色素。

表1 菌株A-m1在不同培養基上的形態特征Tab.1 Morphological characteristics of strain A-m1 on different media

圖1 菌株A-m1在不同培養基培養10天的形態特征Fig.1 Morphological characteristics of strain A-m1 on different media for 10 daysa.ISP2培養基; b.ISP3培養基; c.ISP4培養基; d.ISP5培養基; e.LB培養基; f.NA培養基; g.PDA培養基; h.PSA培養基; i.高氏一號培養基。a.ISP2 medium; b.ISP3 medium; c.ISP4 medium; d.ISP5 medium; e.LB medium; f.NA medium; g.PDA medium; h.PSA medium; i.Gause I medium.

2.1.2 菌株A-m1形態特征 菌株 A-m1 在 PDA 培養基上培養 6 天后,單菌落圓形,直徑1~1.5 cm,氣生菌絲生長旺盛,產生密集孢子堆,菌落棕色,產黃色可溶性色素。菌絲分枝較多,無橫隔膜,孢子鏈形成初期 2~6 圈螺旋,后期孢子鏈伸展,孢子長圓形,表面光滑,見圖 2。

圖2 鏈霉菌菌株A-m1菌落、氣生菌絲及孢子鏈形態特征Fig.2 Morphological characteristics of colony, aerial mycelium and spore chains of Streptomyces A-m1a. 菌落; b. 氣生菌絲; c、d. 孢子鏈。a. Colony; b. Aerial mycelium; c、d. Spore chain.

2.1.3 菌株A-m1生理生化特征統計 菌株 A-m1 生理生化相關檢測指標統計見表 3。生理生化特征是鏈霉菌近分類鑒別的主要依據,A-m1 與其親緣特別相近的 3 個種模式菌株進行了比較,包含婁徹氏鏈霉菌S.rocheiD164(中國科學院微生物研究所放線菌分類組,1975; 信艷娟等, 2012)、哥斯達黎加鏈霉菌(S.costaricanus)(Esnardetal., 1995; Guetal., 2012)、鼠灰鏈霉菌(S.murinus)(Shamsetal., 2010; Cuietal., 2012)。菌株 A-m1 能利用木糖、棉籽糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、果糖、葡萄糖、甘露醇、水楊苷作為碳源; 其中對棉籽糖、甘露醇和水楊苷利用能力較弱,不能利用肌醇和蔗糖。菌株能使牛奶凝固與胨化,30 天后不能使明膠液化,能使纖維素分解和淀粉水解,不產生硫化氫和黑色素。耐鹽性結果顯示,鏈霉菌 A-m1 在 NaCl 含量 1%~7% 的培養基中都能生長,7% 條件下生長情況變差。從菌株生長溫度測定結果顯示,16~40 ℃ 菌株均能生長,22~28 ℃ 條件下生長情況良好,34 ℃ 以上溫度菌株生長情況變差。生理生化指標測定表明菌株A-m1屬于婁徹氏鏈霉菌。

表3 菌株A-m1與近緣種之間生理生化特征對比①Tab.3 Comparison of physiological and biochemical characteristics between strain A-m1 and relative species

2.1.4 16S rDNA基因序列進化分析 菌株 A-m1 的 16S rDNA 擴增產物經測序獲得 1 390 bp 的序列,同源進化分析構建系統發育樹如圖3,菌株A-m1(16S rDNA收錄號: MK990649.1) 與婁徹氏鏈霉菌(S.rochei)(16S rDNA收錄號: AP018517.1)、鼠灰鏈霉菌(S.murinus)(16S rDNA收錄號: NR 112445) 和哥斯達黎加鏈霉菌(S.costaricanus)(16S rDNA收錄號: NR 041414) 聚在同一分支上,相似性 100%。結合對菌株A-m1的形態觀察和生理生化指標的測定,菌株 A-m1鑒定屬于婁徹氏鏈霉菌(S.rochei),命名為StreptomycesrocheiA-m1。

圖3 基于16S rDNA基因序列構建的系統發育樹Fig.3 16S rDNA sequence of strain A-m1 in the phylogenetic tree

2.2 菌株A-m1發酵條件優化

2.2.1 最適基礎培養基的確定 統計不同培養基發酵濾液對葡萄座腔菌的抑菌作用,如圖4。A、B、C、D、E、F培養基發酵濾液的抑菌率分別為95.05%±1.80%、88.28%±4.75%、3.39%±2.51%、98.18%±0.90%、5.06%±2.74%、2.28%±1.16%。A、B、D 3種培養基獲得的發酵濾液抑菌率較高,其中A和D培養基的抑菌率最高,處于同一水平,顯著高于另外4種供試培養基。C、E和F 3種培養基發酵液抑菌活性非常低,它們的發酵液基本沒有色素,并且氣味小,發酵液離心發現其中菌體含量卻較多,說明這3種培養基非常有利于菌株A-m1的增殖,但次生產物代謝合成不旺盛。由于A培養基成本更低,且配制操作更簡易,因此確定高氏一號培養基為菌株A-m1高抑菌活性最適發酵基本培養基。

圖4 菌株 A-m1不同培養基發酵濾液對葡萄座腔菌抑菌活性Fig.4 Antibacterial activity of strain A-m1 from different media fermentation broth against B. dothidea

2.2.2 最適碳源和氮源的確定 不同碳源培養基菌株A-m1發酵濾液所表現的抑菌活性,如圖5A。抑菌率大小排序: 可溶性淀粉 > 阿拉伯糖 > 麥芽糖 > 葡萄糖 > 果糖 > 不加碳源 > 木糖。可溶性淀粉作為唯一碳源時,菌株A-m1對葡萄座腔菌抑菌率為93.69%±1.52%,抑菌活性顯著高于其他碳源。因此,可溶性淀粉做為菌株A-m1發酵最適碳源。

不同氮源培養基菌株A-m1發酵濾液所表現的抑菌活性,如圖5B。抑菌率大小排序: 硝酸鉀 > 酵母膏 > 黃豆粉 > 蛋白胨 > 不加氮源 > 氯化銨。硝酸鉀和酵母膏作為氮源時,發酵濾液的抑菌活性處于同一水平,抑菌率分別為93.69%±1.52%和93.45%±2.63%,顯著高于與其他氮源成分發酵率液的抑菌活性。由于硝酸鉀成本更低,確定硝酸鉀做為菌株A-m1發酵最適氮源。

圖5 不同碳源、氮源條件下菌株A-m1發酵濾液抑菌活性Fig.5 The inhibition effect of different carbon and nitrogen sources on fermentation broth of strain A-m1

2.2.3 菌株A-m1發酵條件的優化 接種量在2%~20% 范圍內增加,發酵濾液對葡萄座腔菌的抑菌率的趨勢(圖6A)呈先增加、趨于平穩、后下降。抑菌率分別為45.77%±2.55%、92.59%±2.42%、91.27%±2.10%、93.39%±1.21%、92.86%±0.79%、85.71%±3.64%、85.71%±2.75%。 4%、6%、8%、10% 的接種量抑菌率差異不顯著,抑菌率處于最高水平; 從使用種子液量少考慮,4% 為最佳接種量。

4%接種種子液,培養2~20 天發酵濾液產生的抑菌作用先增加后降低(圖6B),抑菌率分別為69.83%±2.56%、92.96%±1.86%、95.66%±1.05%、91.48%±1.84%、90.00%±1.84%、85.44%±1.46%、87.62%±0.73%。4天和6天的抑菌活性最強,兩者之間處于同一水平,但顯著高于其他培養時間; 從節省培養時間考慮,4 天為最佳發酵培養時間。

4%接種量分別在 20~32 ℃ 條件發酵培養 4 天,統計發酵濾液抑菌率(圖6C)。各溫度條件下發酵濾液抑菌活性都很強,其中 23、26、29、32 ℃ 培養溫度對應抑菌率最高,處于同一水平; 從節約能源考慮,可以從 23~32 ℃ 溫度區間選擇接近環境的溫度進行培養。

培養基初始pH3~12范圍,按 4% 接種量、23 ℃、培養4 天發酵濾液的抑菌率先增加后降低(圖6D)。pH6、pH7、pH8時處于同一顯著水平,抑菌率最高; A-m1發酵起始最適pH6~8之間均可。

培養基 pH7, 4% 接種量,23 ℃ 培養4 天,容量為500 mL 的三角瓶裝液50~250 mL對應抑菌率先增加后減小(圖6E)。50 mL和100 mL裝液量得到的抑菌率最高,兩者處同一水平; 從單位容器產量高考慮,100 mL/500 mL作為最佳裝液量。

菌株A-m1較合適的發酵條件綜上應設置為 4% 接種量,裝液量100 mL/500 mL、pH值6~8之間、發酵溫度 23~32 ℃ 和發酵培養4天。

2.3 菌株A-m1發酵濾液抑菌廣譜性

PDA培養基中加入5 mL最適培養條件下獲得的菌株A-m1發酵濾液,對3種蘋果枝干病原菌和6種其他植物病原菌均表現出抑菌作用(圖7),說明菌株A-m1具抑菌廣譜性。發酵濾液對葡萄座腔菌的抑菌率為95.21%±0.00%,對膠孢炭疽菌的抑菌率為83.08%±1.38%,對蘋果擬莖點霉的抑菌率為91.04%±1.55%,對番茄灰霉病菌的抑菌率為77.60%±3.67%,對南天竹炭疽菌的抑菌率為66.88%±1.10%,對君子蘭莖基腐尖孢鐮刀菌的抑菌率為64.03%±0.82%,對小麥赤霉病菌的抑菌率為82.03%±2.28%,對小麥紋枯病菌的抑菌率為80.89%±0.96%,對小麥全蝕病菌的抑菌率為31.27%±2.13%。對葡萄座腔菌、蘋果擬莖點霉的抑菌作用強,抑菌率在90% 以上; 對小麥赤霉病菌、小麥紋枯病菌的抑菌率超過80%,表現出較強的抑菌效果。與甲基硫菌靈和多菌靈抑菌作用相比(表2),5 mL的菌株A-m1發酵濾液對番茄灰霉病菌的抑制作用高于1 g·L-1濃度70% 甲基硫菌靈,對番茄灰霉病菌、小麥紋枯病菌的防抑制作用高于1 g·L-1濃度80% 多菌靈。

圖6 不同發酵條件菌株 A-m1發酵濾液抑菌活性Fig.6 Antibacterial activity of strain A-m1 under different fermentation conditions

圖7 菌株 A-m1 發酵濾液對 9 種植物病原菌平板對峙Fig.7 The antagonism of the strain A-m1 fermentation broth to 9 plant diseasesA.葡萄座腔菌B. dothidea; B.膠孢炭疽菌C. gloeosporioides; C.蘋果擬莖點霉P. mali; D.番茄灰霉病菌 B. cinerea; E.南天竹炭疽病菌C. karstii; F.君子蘭莖基腐病菌F. oxysporum; G.小麥赤霉病菌F. graminearum; H.小麥紋枯病菌R. cerealis; I.小麥全蝕病菌 G. graminis. 每幅圖左培養皿為空白平板對照,有培養皿為添加有發酵濾液平板。 Each petri dish on the left is a blank plate control, and the right petri dish is a plate with a fermentation filtrate added.

表2 菌株A-m1發酵濾液和2種農藥對9種植物病原菌抑制作用Tab.2 Inhibition effect of strain A-m1 fermentation broth and two pesticides on 9 plant diseases

3 討論

關于婁徹氏鏈霉菌在植物病害生防上已有一些研究,如:菌株Lj20是從山西臨汾辣椒根部分離的內生菌 (馬林等,2008),其抗真菌代謝產物是2,6-二叔丁基對甲酚和3,5-二叔丁基-4-羥基-苯甲醚;婁徹氏鏈霉菌ACTA1551(Kaninietal., 2013)是分離自希臘的一株內生菌,可防治尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)引起的番茄枯萎病,同時還能促進植株的生長;菌株TRM42561從新疆鹽環境中分離得到 (柳成賓等,2014),室內對棉花黃萎病菌(Verticilliumdahliae)菌絲生長抑制率為 83.75%,孢子萌發抑制率為 68.75%,田間防治效果達到 41.65%;婁徹氏鏈霉菌菌株ZZ-9出甘肅隴東蘋果根際土壤中分離得到 (薛應鈺等,2016),對蘋果樹腐爛病菌Cytosporasp.生長抑制率可達96%。 但以上研究中并未提及發酵液產生色素的現象,本研究中分離得到的婁徹氏鏈霉菌 A-m1在抑菌作用高的時候,發酵液呈現出黃色。A-m1發酵液高抑菌活性與其色素產生同步的現象是本研究初次報道,該現象可能是菌株A-m1特有性狀。菌株A-m1在多種固體培養基中也有色素產生,但不能使明膠液化,這與菌株Lj20(馬林等, 2008)特征存在區別。這也說明不同地理條件下的婁徹氏鏈霉菌由于其生態適應性存在一定差別,其他未知的生物功能差別有待進一步研究。

葡萄座腔菌寄主范圍廣泛,除蘋果外,還可危害楊樹(Populus)等十多種樹木(楊蕾等, 2015)。由葡萄座腔菌引起的蘋果輪紋病,不僅造成枝干枯死,嚴重削弱樹勢,甚至可導致爛果,造成較大的經濟損失,在我國各蘋果產區都有發生,且近年來病情逐漸加重; 同時擬莖點霉菌和膠孢炭疽菌也危害蘋果等果樹的枝條和主干,造成枯枝和枯干,嚴重時甚至整株死亡(胡玉清等, 2016)。目前化學防治是蘋果枝干病害最主要的方法,化學農藥的長期使用,易造成環境污染,農藥殘留超標,威脅人類健康,甚至導致病原菌產生抗藥性(李曉軍等, 2009; 楊煒華等, 2002)。本試驗中菌株A-m1發酵濾液5 mL對葡萄座腔菌抑菌率超過95%,超過1 g·L-1的多菌靈產生的作用效果,A-m1發酵濾液對膠孢炭疽菌的抑菌率為83.08%±1.38%,對蘋果擬莖點霉的抑菌率為91.04%±1.55%,對3種蘋果枝干病原均表現出良好的抑菌活性。薛應鈺等(2016) 報道了婁徹氏鏈霉菌菌株ZZ-9對殼囊孢Cytosporasp.的抑制作用,但引起蘋果樹腐爛病菌的病原種類有多種,ZZ-9對本研究中選擇的3種蘋果枝干病害病原的活性尚不明確。筆者還采用了接種試驗評價菌株A-m1的致病性,結果表明其對蘋果枝干不具有致病性(李永麗等, 2020),該菌株來源于新疆野蘋果內生菌,理論上也能生存于蘋果樹體內,將A-m1用于蘋果樹病害生防是否長期發揮防效有待進一步驗證。

在對3種蘋果枝干病原表現出抑菌活性之外,本研究還選擇了園林植物、蔬菜、和糧食作物上的幾種病原開展了抑菌試驗。番茄灰霉病是蔬菜重要病害,多年來一直依賴化學藥劑防治,對多種農藥都產生了抗藥性(紀明山等, 2003)。對番茄灰霉病菌的生長抑制試驗中,A-m1發酵濾液抑菌作用高于甲基硫菌靈和多菌靈。A-m1發酵濾液對參試的園林植物、蔬菜、和糧食作物的部分病原均表現出抑菌作用,菌株 A-m1抑菌具有廣譜性,抑菌活性明顯,具有對多種植物病害進行生物防治的應用潛力。

鏈霉菌防治植物病害的作用機制主要有3種: 抗生作用、競爭作用和寄生作用,其中最主要的是抗生作用。在本研究中用到了A-m1發酵濾液,對多種病原表現出抑菌活性,說明A-m1產生了抗生物質; 但其抗生物質是否是一種或多種物質,其含量也不清楚,有必要對抑菌物質開展萃取和分離進一步研究,有可能為開發新型抑菌化合物提供參考。Abbasi等(2019) 用婁徹氏鏈霉菌Y28菌株處理番茄后能誘導植物中過氧化氫酶和過氧化物酶活性的增加,從而誘導出對鐮刀菌(Fusariumoxysporumf. sp.lycopersici)3菌株特異性的系統抗性。本研究使用的A-m1菌株是否能引起相關植物的系統抗病性,還有待進一步試驗研究。

4 結論

本研究從新疆野蘋果枝干中分離得到1株內生具生防作用的婁徹氏鏈霉菌S.rocheiA-m1,中國典型培養物保藏中心保藏號為CCTCC M 2019266。高抑菌發酵條件最適基礎培養基為高氏一號,最佳碳源為可溶性淀粉,最佳氮源為硝酸鉀; 發酵起始種子液接種量4%,在23~32 ℃、pH6~8之間、裝液量100/500 mL和發酵培養 4 天為較優的發酵條件。發酵濾液對供試的3種蘋果枝干病害和6種其他植物病原菌均表現出很強的抑菌活性,具抑菌廣譜性。S.rocheiA-m1 抑菌譜較廣、抑菌活性高,具有防治部分作物真菌性病害的應用潛力。

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