栝樓根腐病鐮孢菌拮抗菌SJ1623發酵代謝物的抑制活性

余利 孟祥濤 陳甦 潘懷松 段海明

摘要 檢測了6株拮抗菌發酵上清液對栝樓根腐病菌的抑制活性，采用菌絲生長速率法測定優勢拮抗菌不同接種量和發酵時間對發酵上清液抑菌活性的影響，測定了不同稀釋倍數的發酵上清液和脂肽粗提物對栝樓根腐病菌的抑制活性。結果表明，對栝樓根腐病菌抑制活性最高的拮抗菌為SJ1623，種子液培養時間為10 h，0.75%（體積比）的接種量效果較好；發酵上清液稀釋10倍對病菌的抑制率為87.6%，脂肽粗提物50倍稀釋液對病菌的抑制率為83.1%。

關鍵詞 栝樓根腐病；拮抗菌；發酵液；抑制活性

中圖分類號 S435.67? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2024）03-0119-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.028

Inhibitory Activity of Fermentation Metabolites of Antagonistic Bacteria SJ1623 Against Trichosanthes kirilowii Fusarium Root Rot

Abstract The inhibitory activity of the fermentation supernatant of 6 antagonistic bacteria against Trichosanthes kirilowii Fusarium root rot was detected.The effects of different inoculation amount and fermentation time of the dominant antagonistic bacteria on the antifungal activity of fermentation supernatant were determined by the mycelial growth rate method.The inhibitory activity of fermentation supernatant and crude lipopeptide extract against Fusarium sp.was determined.The results showed that the antagonistic bacteria SJ1623 had the highest inhibitory activity.The seed liquid culture time was 10 h，and the inoculation amount of 0.75% （ volume ratio ） was better.The inhibition rate of the fermentation supernatant diluted 10 times was 87.6%.The inhibition rate of 50 times dilution of crude lipopeptide extract was 83.1%.

Key words Trichosanthes kirilowii root rot；Antagonistic bacteria；Fermentation broth；Inhibitory activity

栝樓（Trichosanthes kirilowii）是葫蘆科栝樓屬多年生纏繞性藤本植物。栝樓的種子、根、莖、葉、瓜皮皆可做優良的中藥材，具有解熱止渴、利尿、鎮咳祛痰、擴張冠狀動脈、抗腫瘤、抑制血小板凝集等藥理功能［1-2］。栝樓屬于多年生宿根植物，一旦地下發生根腐病對其生長造成嚴重的影響，輕則因營養不良而造成減產，重則引起整株死亡而導致絕收［3］。

栝樓根腐病的致病因素比較復雜，主要分為生物因素和非生物因素2個方面，其中生物因素主要由病原真菌、線蟲和細菌引起，而非生物因素則由水分脅迫、土壤及其營養元素失衡等造成，二者致病因素混合存在導致根腐病發生更為嚴重。閆龍民等［4］研究表明，栝樓塊根中鋅和磷的含量越高，根腐病的發病率越低，可通過加施上述2種元素的方法減輕損失。栝樓根腐病大多數是由鐮孢屬真菌（Fusarium sp.）侵染引起，具有明顯的積年流行病害的特征，應提早開展防治工作［5］。施用多菌靈、福美雙、苯醚甲環唑等化學藥劑不能徹底根除該病害的發生，而且連年施用對環境具有較大破壞作用，不利于中藥材的藥品安全［6］。目前，對栝樓等中藥材根部病害主要采取生物防治的相關措施，枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）、哈茨木霉（Trichoderma harzianum）等微生物菌劑以及功能菌發酵制備的生物有機肥已較為廣泛地應用于中藥材根腐病的防治，在部分地區產生了可觀的效果，但應用益生菌防治病害受到菌株種類、環境、施用方法等的影響較大，總體推廣應用面積較小［7］。因此，通過系統研究篩選更加高效廣適的拮抗菌對于栝樓根腐病的防治具有重要意義。筆者以栝樓根腐病菌（Fusarium sp.）為靶標菌，開展拮抗菌株篩選研究，進而為栝樓根腐病的可持續防控提供優良的生防菌株。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株。

栝樓根腐病菌（Fusarium sp.）、細菌菌株SJ1510、SJ1519、SJ1623、GFJ-3、D-1和F-1由安徽科技學院植物土傳病害生物防治研究室分離純化并保存。

1.1.2 供試培養基。

PDA培養基、NA培養基和NB培養基參照方中達［8］的方法配制。

1.2 方法

1.2.1 6株拮抗菌對栝樓根腐病菌的抑制活性及優勢菌的生長曲線。

無菌條件下將6株細菌劃線培養至NA培養基平板上，置于26 ℃恒溫箱中培養72 h，待菌苔長出后接種到裝有15 mL NB培養基的試管中，以140 r/min搖培10 h，然后用分光光度計以無菌NB培養基為對照調整OD600=1.0，然后再以0.2%（體積比）的接種量接種到裝有50 mL NB培養基的150 mL三角瓶中，140 r/min搖培72 h，得到菌株的發酵液置于4 ℃、10 000 r/min的離心機中離心10 min得到上清液。吸取5 mL發酵上清液和2.5 mL 1 000 mg/L硫酸鏈霉素水溶液同時加入42.5 mL冷卻到 40～60 ℃的PDA培養基中，迅速充分混勻后倒3個平板，對照加入等量和上述濃度相同的硫酸鏈霉素溶液和5 mL滅菌水，重復3次。待平板凝固，接種培養144 h菌落邊緣的菌餅（直徑為7 mm），然后置于26 ℃恒溫培養箱中連續培養144 h后測量菌落直徑，求出不同菌株發酵上清液對病菌的抑制率，優選出抑制效果較好的拮抗菌株用于以下試驗。

1.2.2 不同接種量對病菌的抑制活性影響測定。

按照“1.2.1”制備的種子液按照0.062 5%、0.125 0%、0.250 0%、0.750 0%、1.000 0%、1.500 0%（體積比）的接種量接種到裝有50 mL NB培養基的150 mL三角瓶中搖培，同樣按照“1.2.1”的方法制備發酵上清液，檢測不同接種量制備的發酵上清液對病菌抑制活性的影響。

1.2.3 不同發酵時間對病菌的抑制活性影響測定。

按“1.2.1”和“1.2.2”優化試驗條件開展不同培養時間對病菌抑制活性的影響。接種完畢后，發酵搖培時間分別為24、48、60、72、84、96和120 h，檢測不同發酵培養時間制備的發酵上清液對病菌抑制活性的影響。

1.2.4 不同稀釋倍數的發酵上清液對栝樓根腐病菌的抑制活性測定。

參照“1.2.1”的方法檢測最優條件下制備的發酵上清液原液和原液的1.5、3.0、4.0和8.0倍稀釋液的抑菌活性，然后求出不同濃度的發酵上清液對病菌的抑制率。

1.2.5 不同脂肽粗提物對栝樓根腐病菌的抑制活性測定。

采用鄧建良等［9］方法略有改進制備脂肽粗提物。將脂肽粗提物分別稀釋5、7、10、15、20和40倍，脂肽粗提物的抑菌活性檢測方法同“1.2.4”發酵上清液的檢測方法。

1.3 抑制率計算公式以及數據分析

抑菌率=（對照菌餅直徑-處理菌餅直徑）/（對照菌餅直徑-菌餅直徑）×100%；所得數據采用Excel 2007和IBM SPSS statistics 25.0 進行分析。

2 結果與分析

2.1 6株拮抗菌發酵上清液對栝樓根腐病菌的抑制效果

從表1可以看出，6株拮抗細菌對栝樓根腐病菌的抑制率從高到低的順序為SJ1623、SJ1519、D-1、GFJ-3、F-1和GFJ1510。其中SJ1623的抑制效果最好，抑制率達82.1%，GFJ1510的抑制效果最差為44.6%。篩選出菌株SJ1623作為下一步的研究對象。

2.2 拮抗菌SJ1623的生長曲線

由圖1可知，0～6 h為菌株生長的延滯期，6～14 h為對數生長期，然后進入穩定期。因此，選定菌株對數生長的中期10 h作為種子液的培養時間。

2.3 拮抗菌SJ1623不同接種量的發酵上清液對病菌的抑制活性

由圖2可知，隨著接種量的不斷增加，拮抗菌產發酵上清液的抑制率呈逐漸上升后下降的趨勢。接種量為0.750 0%（體積比）抑制率達最高為85.74%，接種量為0.062 5%抑制率最小為62.85%。由此可知，初始接種量對發酵上清液抑制活性的影響較大，當接種量較小時菌體增殖較慢，產生的抑菌物質較少；然而接種量過大對抑菌物質的產生同樣不利，推測接種量過大導致發酵培養基中的基質營養物消耗過快，導致營養物缺乏或溶氧不足，從而使抑菌效果下降。

2.4 拮抗菌SJ1623不同發酵培養時間的發酵上清液對病菌的抑制活性

由圖3可知，隨著培養時間的延長，拮抗菌產發酵上清液的抑制率逐漸上升后緩慢下降。培養時長為84 h時抑制率最高為87.13%，培養時長為24 h抑制率最小為39.58%。說明培養時間過短，菌量少抑菌活性物質產生少，但隨著培養時間增加，菌量進一步增大，可能由于大量菌體的存在致使抑菌活性物質被菌體吸附而抑菌效果下降，也有可能是抑菌物質被進一步分解轉化為其他抑菌活性下降的物質。

2.5 拮抗菌SJ1623發酵上清液對栝樓根腐病菌的抑制活性

由表2可知，SJ1623發酵上清液的濃度從12.5 mL/L增至100.0 mL/L時，發酵上清液對栝樓根腐病菌的抑菌率從40.2%增至87.6%，說明發酵上清液對栝樓根腐病菌具有較高的活性，稀釋倍數小于15倍所達到的抑菌效果較好。

2.6 拮抗菌SJ1623脂肽粗提物對栝樓根腐病菌的抑制活性

由表3可知，從發酵上清液中提取的脂肽粗提物對栝樓根腐病菌的抑制效果明顯高于發酵上清液對病菌的抑制效果， 50倍稀釋液的抑菌率可達83.1%。然后隨著稀釋倍數的增加抑菌率開始降低，因而對病菌要有較高的抑制效果，其稀釋倍數應小于70倍。

3 結論與討論

近年來，栝樓種植效益較高，種植面積擴大較快，但由于栝樓為多年生宿根植物，為根部病害的發生創造了良好條件［10］。栝樓根腐病的發生受到多重因素的影響，應全方位考慮。如不合理灌溉施肥導致土壤酸化，土壤微生物群落結構失調導致土壤微生物多樣性降低、種群結構簡單，有益微生物的生長受到抑制，有益菌逐漸受到有害菌的排斥，從而使土壤從細菌主導型向真菌主導型轉化，最終導致以根腐病為代表的土傳病害愈演愈烈［11］。

生物防治措施作為延緩土傳病害發生的治本措施，已形成諸多重要成果，也為營造綠色可持續的農業生產環境提供了重要實踐路徑［12］。栝樓根腐病的生物防治措施報道較少，但其主要致病菌——鐮孢菌（Fusarium sp.）為代表的葫蘆科植物根腐病相關生物防治研究較多。曹云娥等［13］采用平板對峙法結合抑制菌絲生長速率法，從蚯蚓堆肥中篩選到 1 株對 4 種瓜類枯萎病菌均有顯著抑制效果的拮抗細菌 WQ-6，經鑒定為暹羅芽孢桿菌（Bacillus siamensis），其對瓜類枯萎病菌具有廣譜性防效，發酵液10倍稀釋液的抑菌率為34.96%～46.75%；張涵等［14］從河南南陽桐柏山景區土壤中分離篩選到一株對苦瓜枯萎病菌具有抑制效果的短短芽孢桿菌（Brevibacillus brevis TB17），發酵液10倍無菌濾液對病菌的抑制率為54.95%，盆栽防效達76.92%。該研究所得的菌株SJ1623的發酵上清液10倍稀釋液的室內菌絲生長抑制率達80%以上，說明其應用價值更大，活體試驗需要進一步探究。脂肽類物質為拮抗細菌發酵液中提取的重要抑菌活性物質［15］。向亞萍等［16］報道芽孢桿菌產脂肽類抗生素是抑制植物病原真菌的主要成分，其中伊枯草菌素（iturins）的結構變化及其分泌量與抑菌活性具有相關性。該研究所提取的脂肽類物質對栝樓根腐病菌的抑制活性明顯高于發酵上清液，同樣也說明脂肽類物質在抑菌方面發揮重要作用，下一步應研究脂肽類物質中起主要抑菌作用的活性成分，從而為菌株的開發利用提供基礎數據。

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