微生物防治杂草的目的不是根除杂草,而是根据群体生态学的原理,使一种杂草的丰度（abundance）减少到经济上或美学上可以容许的水平。利用微生物资源开发除草剂,主要集中在两个方面:一是用病原微生物直接作为除草剂,即微生物除草剂;二是作为除草剂得到了S₄的次生代谢产物并对杂草具有毒性。该项目旨在从自然感病的玉米田主要恶性杂草上分离杂草专化型的微生物,再经过诱变和生物技术改良进一步提高其除草性能,研制出适用于我国北方玉米种植区的微生物除草剂,从而实现生物防治杂草。有利于减少化学农药的污染,实现农业可持续发展。 本论文主要研究了玉米田主要杂草马唐的生物防治问题。采用E.coli普筛、谷氨酰胺合成酶抑制、除草活性评估及模式作物抑制评估模型,通过大量菌的筛选及其毒素产生条件、生理生化鉴定的研究得出以下结论: 1.用离体叶片浸渍、种子萌发抑制法和根伸长法进行生物测定,都证明S₄、H₁₁、S₂₁的滤液原液含有杀草活性成分,但以种子根伸长法最为简便和实用。在克服了其受种子活力影响大的缺点后,可以成为测定该实验的最有效的方法。生物测定结果表明,S₄、H₁₁、S₂₁、S₃₃都产生或多或少的致病毒素,其中S₄、H₁₁的活力最高。S₄种子萌发抑制率达93%,芽长抑制率53%,根长抑制率90%以上,鲜重抑制率58%;H₁₁萌发抑制率达70%,芽长抑制率47%,根长抑制率85%以上,鲜重抑制率61%。选定S₄菌株作为出发菌株,进行下一步实验。 2.S₄菌株产生毒素的最优条件为:用牛肉膏蛋白胨液体培养基培养,250ml三角瓶装液量30ml,初始pH6.5-7.5,活化24h菌种接种量为5%,210r/min28℃发酵24h。当我们同时改变其中的某个条件,例如,使摇床转速提高到250r/min,装液量也提高到250ml三角瓶装液60ml时,其它条件不变,可以取得与最佳条件时抑制率相当的结果。因此,这说明在一定程度上毒素的积累是与菌株的生长相一致的。从培养温度来看,菌体的生长条件比较严格,但从积累毒素的角度来看,却没有严格的限制,25℃-30℃均可,需要改变的只是培养时间的适当延长或缩短。这说明,虽然温度会影响生长量,但经过24h的摇瓶培养,菌细胞个数已经繁殖到足以产生大量毒素,即能引起马唐细胞的抑制,24h的摇瓶培养后,温度可以升至30℃以上,此时,菌体会生长缓慢甚至死亡,但产生的毒素不会失效。对马唐的抑制作用主要体现在对根的抑制上,对芽的抑制作用一般。从菌液保质期上看,塑料膜覆口背光静置2个月效用降低缓慢,因此可以推测,成品开发后,货架期会比较长,不同静止时间曲线分别为根长抑制曲线Y=0.9325x^-0.0477,R²=0.9566;芽长抑制曲线y=0.3327x^0.3606,R²=0.9781。 3.菌种鉴定发现:S₄菌株在PB平板培养基上,菌落表面光滑、圆形,有轻微突起,不透明,菌落深红色,培养基浅黄色;革兰氏染色呈阴性,无芽孢;具有运动性;潜力菌不耐热,比较耐寒;该菌是兼性厌氧的;可以很好的利用蔗糖、麦芽糖,较好的利用葡萄糖、甲醇、糊精、DL-苹果酸、柠檬酸钠,可以利用乳糖但效果较差,不可以利用正丁醇;对尿素有强分解作用,能很好的利用蛋白胨、钼酸铵