独岛枝芽胞杆菌1A00493培养基优化及挥发性抗线虫活性物质研究

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根结线虫病是一种严重的土传性植物病害,给全世界各国的农业生产造成了很严重的损失。利用微生物资源进行生物防治,寻找对环境更友好的生物杀虫剂是当前的研究热点。在前期的工作中,我们发现海洋菌株枝芽胞杆菌1A00493在防治根结线虫方面有很大潜力,其具有较好的体外杀线虫活性和温室防治效果。一方面,1A00493菌株培养基为海洋微生物培养基2216e,其成分复杂,含盐量大,产芽胞需要的时间长,不适宜用于大规模生产应用,因此对发酵培养基进行优化。另一方面,前期实验发现1A00493菌株可以通过产生挥发性物质来杀线虫,在此基础上对其产生的挥发性物质进行分离鉴定和抗植物病原线虫特性的研究。研究结果如下:1.1A00493发酵培养基的优化:在海水培养基2216e基础上对深海细菌独岛枝芽胞杆菌1A00493培养基进行优化,筛选氮源、碳源及无机盐。确定了影响抗线虫活性的主要因素有柠檬酸铁、葡萄糖和豆粕。影响菌株1A00493产芽胞时间的主要因素是葡萄糖和豆粕。筛选获得抗线虫活性明显提高且产芽胞周期更短的培养基,其主要以农副产品为原料。优化的抗线虫培养基为:5%豆粕,2%葡萄糖,1%氯化钠,0.01%柠檬酸铁。2.1A00493挥发性物质的研究:独岛枝芽胞杆菌1A00493能够产生具有杀线虫活性的挥发性有机化合物,通过顶空固相微萃取和气质联用(SPME-GC/MS)对挥发性物质进行分离和鉴定。测定结果发现4种挥发性有机化合物,乙醛、2-丁酮、二甲基二硫、乙苯,其中二甲基二硫已经被报道对根结线虫具有杀虫活性。之后,研究了挥发性物质抗线虫的具体作用方式。杀线虫活性测定结果显示乙醛、二甲基二硫具有很强的杀线虫活性(触杀活性),其半数致死浓度分别为乙醛EC50/6h(mg/L)=141.4μg/m L,二甲基二硫EC50/24h(mg/L)=139.1μg/m L;趋化实验表明乙醛、二甲基二硫、乙苯对根结线虫有引诱作用;此外,乙醛对根结线虫幼虫还具有熏蒸杀线虫作用,在1 mg/m L的浓度下,其杀虫率达98.0%(24 h);乙醛也可以通过熏蒸作用抑制根结线虫卵的孵化,低浓度下有短时间的抑制效果,高浓度10 mg/m L时虫卵几乎不孵化,孵化抑制率3 d达95.1%。挥发性物质的这些特点可以达到以下目的:将挥发性物质引诱作用与杀线虫作用结合起来可建立“诱杀”的作用模式;挥发性物质对根结线虫幼虫和卵的熏蒸抑制作用可实现对线虫不同发育期的控制。通过以上对挥发性物质抗线虫特性的研究,可以建立一种防治根结线虫的综合策略,开发新型的生物杀线虫剂。
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