水稻恶苗病拮抗细菌的筛选及生防机制初探

来源 :沈阳师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edcujmtgb
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水稻是我国主要粮食作物之一,其种植与产量关乎国家粮食安全。然而,水稻病害的发生严重影响水稻生产,常见的水稻真菌病害包括水稻基腐病、纹枯病、恶苗病、稻瘟病和白叶枯病等。其中,水稻恶苗病在中国稻区分布广泛,该病主要由藤仓镰刀菌(Fusarium fujikuroi)和层出镰刀菌(Fusarium proliferatum)引起,二者分布最广、致病力最强。该病爆发后,一般造成水稻减产10%~20%,严重时高达50%。目前,对水稻恶苗病的防治主要以化学农药为主,对环境和人体健康存在潜在风险。因此,探索研发生防菌剂并用于农业生产具有重要意义。本研究采用稀释法和平板对峙法从稻蟹生态种养水稻根际土壤中分离筛选到3株对水稻恶苗病菌具有防控作用的拮抗细菌J2、J3、F3,根据形态特征、生理生化特性及分子生物学分析进行菌种鉴定,明确其生物学地位;通过盆栽试验考察拮抗细菌对水稻恶苗病的防治效果及其对水稻生长的影响,同时初步探讨了拮抗细菌的抑菌及促生机理。此外,本研究还对拮抗菌培养条件进行了探索研究。本研究的主要结果如下:1.拮抗细菌筛选与鉴定。从发病水稻植株中分离得到水稻恶苗病病原菌为藤仓镰刀菌(Fusarium fujikuroi),从稻蟹共作土壤中分离筛选出3株拮抗细菌,通过形态学特征、生理生化试验及16S r RNA序列对比鉴定,确定J2为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens);J3为芽孢杆菌属(Bacillus sp.);F3为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。平板对峙试验中,3株拮抗细菌对藤仓镰刀菌抑菌率分别达到60%、48%、50%。2.拮抗细菌对水稻恶苗病的防治作用及其对水稻生长的影响。盆栽试验表明,J2、J3、F3接种于水稻幼苗后,经15天培养,3株拮抗细菌显著降低水稻恶苗病的发病率,防治率分别达到69%、60%、62%。与CK相比,单独接种拮抗细菌后水稻株高显著提高。与单加恶苗病菌处理相比,接种恶苗病菌和拮抗细菌J2、J3、F3共同处理后,水稻株高和叶绿素均显著升高。表明接种3株拮抗细菌对水稻幼苗生长、叶绿素合成有明显的促进作用。3.拮抗与促生机理:通过拮抗细菌无菌发酵液接种量10%、20%、50%处理下,藤仓镰刀菌菌丝均出现顶端膨大、变短异常情况。通过抗生素标记菌株,筛选出具有稳定遗传的突变型PNC-J2、PNC-J3、PNC-F3拮抗细菌,且对水稻恶苗病仍具有抗性;对接种PNC-J2、PNC-J3、PNC-F3拮抗细菌的水稻植株进行组织分离,发现植株根部和茎部叶片内均有PNC-J2、PNC-J3、PNC-F3拮抗细菌,表明拮抗细菌PNC-J2、PNC-J3、PNC-F3可以在水稻植株体内定殖。3株拮抗细菌均可分泌蛋白酶、纤维素酶,该类酶可有效作用于病原菌,导致其生长受阻。此外,3株拮抗细菌还具有溶磷、分泌嗜铁素与生长素能力,可有效促进水稻生长。接种后水稻根部和叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均显著提高,丙二醛(MDA)含量下降,可有效抵御水稻生长中部分不良因素的影响。4.拮抗细菌的培养条件优化:J2、J3、F3菌株的最适接种量分别为2%、4%、3%。J2菌株最佳条件为2%可溶性淀粉、2.5%KNO3、pH 6.5。J3菌株最佳条件为1.5%可溶性淀粉、2.5%KNO3、pH 7.0。F3菌株最佳条件为2.5%可溶性淀粉、1.5%KNO3、pH 7.0。
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