嘴突凸脐蠕孢菌Y9511对千金子防除潜力的研究

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千金子(Leptochloa chinensis(L.)Nees)是一种严重威胁水稻产量的一年生禾本科千金子属的杂草。近年来,随着多种合成除草剂长期不合理的使用,千金子对多种除草剂产生了抗性,且对某些常用的除草剂产生了交互抗性。而生物除草剂基于其安全、高效、绿色、环保且杂草对其不易产生抗药性的特点,为防除稻田杂草提供了新的策略。因此,本论文对千金子致病菌的筛选、鉴定、致病力和寄主范围进行了系统的研究,明确了该致病菌的种类及其生物学特性,探索了致病菌侵染过程中细胞壁降解酶(cell wall degrading enzyme,CWDEs)活性的变化,以期探明该致病菌作为千金子生物除草剂的可能性。主要研究结果如下:(1)致病菌的分离、初筛及致病力测定。通过离体叶片接种试验,选择编号为Y9511的菌株作为潜力生防菌株。致病性测定结果如下:第14 d,菌株Y9511的孢子悬浮液处理千金子后,株防效、鲜重防效分别达91.67%、94.68%;高、中、低剂量(田间推荐剂量)的氰氟草酯处理千金子后,其株防效分别为:90.91%,86.36%和72.73%。第21 d,菌株Y9511的孢子悬浮液处理千金子后,株防效、鲜重防效分别达100%、100%;而高、中、低剂量的氰氟草酯处理千金子后,株防效分别为:93.94%,90.91%,81.82%。菌株Y9511对两叶一心期千金子的ED90为:2.205×10~6孢子/m L,对四叶一心期千金子的ED50为:3.23×10~6孢子/m L。对菌株Y9511的r DNA-ITS和Brn1基因测序分析结果表明,菌株Y9511的基因序列与Exserohilum rostratum(HQ327488.1)具有100%的同源性,结合菌株分生孢子和菌丝体形态学分析,该菌株被证明是Exserohilum rostratum。将序列上传至NCBI,并获得了登录号:MK937620。(2)菌株对目标作物的安全性及寄主范围测定研究。菌株Y9511的孢子悬浮液对水稻是安全的,供试的其余10种植物,8种对Y9511孢子悬浮液不敏感,试验结果表明Y9511的宿主范围是相对专一的。(3)千金子致病菌的生物学特性。嘴突凸脐孺孢菌生长的最适温度为28-32℃,最适pH为6-8。连续光照,连续黑暗以及交替的黑暗/光照对真菌生长没有显著影响。菌株生长需要C(X2)、P(X4)、S(X5)、K(X6)、Mg(X7)元素的参与,微量元素铜和锌对该菌株的生长有显著抑制作用。在供试的5种碳源中,菌株对可溶性淀粉和D(+)-蔗糖的利用率较好。供试的4种氮源中,与缺少氮源的培养基相比,菌株生长均受到抑制。(4)侵染千金子过程和不同底物诱导菌株的CWDEs活性的分析。嘴突凸脐蠕孢菌在千金子叶片上可以产生多种类型的CWDEs,如:PG(多聚半乳糖醛酸酶)、PMG(果胶甲基半乳糖醛酸酶)、Cx(纤维素酶)和β-葡萄糖甘酶,其中PG和PMG酶活性较Cx和β-葡萄糖甘酶酶活性高,而健康的千金子叶片上只检测到了微量的酶活性。在离体培养的条件下,3种诱导底物诱导后均能在培养液中检测到较高的PMG活性。在供试的3种培养基中菌株的生长均导致pH不同程度的升高;仅在纤维素培养基中,pH与菌丝干重呈正相关,相关性相对较低;PG,PMG,β-葡萄糖苷酶,Cx在果胶培养基中的活性与菌丝生长呈显著负相关,且相关性较高;果胶+纤维素中的PG,PMG,β-葡萄糖苷酶,Cx活性,纤维素中的PG,PMG活性,与菌丝生长呈负相关,相关性较低。可以初步确定除了底物对菌株的诱导外,离体培养条件下菌丝的生长和(或)pH的变化是这几种CWDEs活性高低的重要影响因子。综上所述,Y9511具有作为千金子生防菌的潜力,对新型除草剂的研发具有理论意义和潜在的应用价值。
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