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枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种重要的生防细菌,生防机制主要为竞争、拮抗、溶菌作用、诱导抗性、协同作用,其安全度高、不易产生耐药性,且对多种作物病害有显著防治效果,成为生物农药研究的热点。小麦作为我国的主要农作物,农业生产中常爆发各种病害,白粉病为主要病害之一。小麦白粉病是由白粉病菌小麦专化型(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)所引起的一种真菌病害,发病面积大、程度重,对小麦的产量、品质影响十分严重。本实验以小麦为供试植物材料,以白粉菌为供试病原菌,研究枯草芽孢杆菌诱导小麦抗白粉病的生防机理,主要研究结果如下:1.鉴定了TP-08菌株的生物学分类地位。形态学观察结果显示该菌株形成菌落较小,微隆或扁平状,表面粗糙不透明,微黄或白色;生理生化指标测定结果表明,该菌株好氧,能产生过氧化氢酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶,具有强烈降解核苷酸的酶系,V.P.试验阳性;分子鉴定结果显示该菌株与Bacillus subtilis菌株系具有99%的相似度,判定TP-08菌株为Bacillus subtilis。2.研究了枯草芽孢杆菌对小麦生长的影响和对白粉病的防治效果。结果表明,枯草芽孢杆菌能提高小麦发芽率、促进根系和茎叶生长,且浓度为4×10~5CFU/m L处理效果最佳,种子发芽率提高1.56倍,株高可提高38.48%;白粉病防治方面,浓度为4×10~5CFU/m L的枯草芽孢杆菌微囊粒剂溶液效果最佳,对小麦离体叶段防效为71.75%,对小麦盆栽防效为77.90%。3.测定了枯草芽孢杆菌对小麦防御相关酶及白粉菌侵染过程的影响。结果表明,浓度为4×10~5CFU/m L组能诱导CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)、SOD(超氧化物歧化酶)相对活力提高至5.24,8.79,7.54,分别为对照组的3.80倍、4.05倍、2.65倍;侵染过程中,高浓度枯草芽孢杆菌对白粉菌表现出显著抑制作用:芽管生长减缓,孢子萌发率降低、芽管畸形率上升,孢子发育进程受到阻碍,以浓度为4×10~5CFU/m L组效果最佳:孢子萌发率22.23%,降低3.88倍;芽管畸形率69.33%,为对照的5.07倍;芽管长度71.35μm,为对照的1.51倍;经枯草芽孢杆菌处理后,活性氧积累率和细胞过敏性坏死率均显著提高,最高时分别为对照的1.78和1.37倍。4.通过RNA-seq技术分析枯草芽孢杆菌对小麦转录组的影响。共得到5924个差异基因,其中2435个显著上调,3489个显著下调。差异基因进行GO数据库富集分类后发现,其中多数富集在氨基酸生物合成与代谢、活性氧代谢等生物过程(BP),质外体、叶绿体及细胞壁、细胞膜等细胞组分(CC),维生素结合、氧化还原酶活性等分子功能(MF)。KEGG通路富集分析结果表明差异表达基因主要富集在氨基酸的生物合成与代谢(包括苯丙氨酸)、碳代谢、戊糖磷酸途径、谷胱甘肽代谢、苯丙烷类生物合成、多种糖代谢、光合作用等,其中,植物激素信号转导途径基因NPR1显著上调,表明枯草芽孢杆菌是通过SA-依赖性途径诱导小麦的系统抗性(SAR)对白粉病菌进行防御。