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Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的水稻白叶枯病是全球稻区最重要的细菌性病害之一。但由于病原菌产生的毒力因子致病多样性及其自我防御,因此单一的方法很难有效控制该病害的流行。针对水稻白叶枯,生物防治与其他防控相结合已被证明是持久、稳定、且对农业生态环境友好的方法。使用促进植物生长的内生菌与根围细菌可以促进植物生长,还能防控病害及诱导植物产生生物和非生物胁迫的系统抗性。 本论文从水稻种子中分离筛选到26株内生芽孢杆菌及2株根围枯草芽孢细菌,在离体和活体条件下检测它们对水稻白叶枯菌株X.oryzae pv.oryzae POX99的生物拮抗活性。结果表明,5株内生菌(A1,A2,A3,A13和A15)和2株根围枯草芽孢细菌(D29和H8)对于X.oryzae pv.oryzae及3种植物致病真菌在离体条件下有明显的拮抗作用。16SrRNA测序等结果表明菌株A1、A3和A13分别被鉴定为Bacillus amyloliquefaciens、B.methylotrophicus和B.subtilis。在温室条件下,4株待测菌A13、A15、D29和H8显示出50.29%-57.86%的拮抗活性;并促进植物生长,引起水稻鲜重由50.03%增加至73.11%,植物干重由64.11%增加至86.65%。这些细菌分泌产生吲哚-3-醋酸,铁传递蛋白并促进溶磷能力及根际定殖。实时荧光定量PCR结果显示,经D29(处)理的水稻,其叶片中抗性相关基因OsAOS2、OsJMT1、OsNPR1和OsPR1b有明显上调,这表明用D29(处)理水稻可以通过活化植物体内的防御系统而达到抑制白叶枯病的效果。此外,研究数据还表明,在温室条件下Bacillus属的菌株:A13,A15,D29和H8不仅能有效防治白叶枯病还能促进水稻生长。 生物活性机制的研究表明所有的待测菌包括B.amyloliquefaciens D29、B.subtilis A15和B.methylotrophicus H8可以形成生物膜,而且能溶解致病菌X.oryzae pv.oryzaePOX99的细胞膜并破坏其生物膜的形成。PCR分析表明Bacillus菌株A15、D29和H8含有脂肽合成基因:fenD、ituC、srfAA and bacA,它们分别对应Fengycin、Iturin、Surfactin和Bacylisin的生物合成。Bacillus待测菌株与X.oryzae菌的体外作用经real-time qPCR技术检测,结果显示:D29和H8菌株中fenD和srfAA基因上调;A15中fenD和ituC基因上调。上述结果表明Bacillus待测菌的拮抗机制可能与脂肽的分泌相关。有趣的是,这些菌株在温室条件下使用可有效控制白叶枯病,这可能是通过提高体内抵御系统相关酶的活性而活化植物体内的抗性系统所实现。 在离体条件下施用0.5 mM的水杨酸可以有效抑制X.oryzae pv.oryzae病原菌。此外,水杨酸抑制X.oryzae pv.oryzae菌的生物膜形成,破坏该病菌的细胞膜的完整性,从而引起细胞内物质的泄漏。在温室条件下,水杨酸(处)理后的水稻白叶枯可以达到50.45%的抑制率,并促进水稻的株高,鲜重及干重分别增加24.54,33.58和45.71%。根据论文中的数据,我们推测水杨酸通过提高防御相关酶的活性而活化植物体内的防御系统,最终达到抑制白叶枯病害的效果。进一步表明,水杨酸可以抑制白叶枯病并促进水稻生长。 盐分胁迫的结果表明盐分浓度增加抑制水稻生长,而施用B.amyloliquefaciens D29和B.subtilis A15拮抗内生菌及DL-β-氨基丁酸可以促进植物生长,并引起植物体内叶绿素及可溶性蛋白含量的增加,提高了过氧化氢酶、过氧物酶及超氧化物歧化酶的活性,而减缓盐胁迫效应。研究结果表明B.amyloliquefaciens D29、B.subtilis A15和DL-β-氨基丁酸有助于水稻抵抗盐胁迫。 综上所述,本论文分离并鉴定了与水稻白叶枯相关的拮抗细菌,并对其相应的抑菌/促生长机制进行了深入探索。结果表明Bacillus属的菌株及化学物质水杨酸通过干扰致病菌X.oryzae pv.oryzae的生物膜形成等而有效抑制白叶枯病,抵抗盐胁迫,促进水稻生长。这为水稻白叶枯的有效防控提供了有效的理论支撑。