内生解淀粉芽孢杆菌CC09菌株的定殖特性及其对小麦病害的生防作用

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小麦白粉病和赤霉病是世界性流行病害,严重影响着小麦的产量和品质。目前主要通过化学防治,近年来也有一些利用拮抗微生物进行防治的报道。然而,由于化学防治的潜在环境风险及抗药性以及现有生防菌剂防治效果不稳定等问题,使得小麦白粉病和赤霉病的防治还面临诸多挑战。本论文在实验室前期研究的基础上,开展了内生解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)CC09菌株在小麦叶部和根部的定殖能力与消长规律及其对小麦白粉病和麦苗赤霉病的防治效果研究,并探索了其可能的生防机制,旨在为该生防菌株的开发及其在防治小麦白粉病和赤霉病上的应用提供理论依据。  采用利福平抗性标记方法研究了CC09菌株在小麦叶部和根部的定殖能力及消长规律,证明CC09菌株能够在小麦叶际、叶内、根表、根内及根际以较高数量广泛定殖。叶际定殖量在喷雾后1d时达到最大(3.98×107 cfu/g),之后稳定维持在1.58×104~3.16×105 cfu/g,叶内定殖量在7d时达到最大(1.58×106 cfu/g)并维持稳定,根内、根表以及根际定殖量均在接种后5d时达到最大(分别为2.7×105、2.0×105和5.5×105 cfu/g)并维持稳定,且根际定殖量显著高于根表和根内定殖量;采用透射电镜观察法证明CC09菌株主要不仅可以在小麦根组织的皮层细胞内和细胞间隙定殖,还能定殖于中柱鞘和髓腔,且对根组织细胞没有不良影响;此外,CC09菌株代谢产物、接种浓度和温度影响其定殖能力和消长规律,代谢产物能够显著促进CC09菌株在小麦叶部和根部的定殖,接种浓度对CC09菌株在小麦叶内和叶际的定殖没有显著影响,但根内和根表定殖量随着浓度的增加而增加,CC09菌株在小麦叶内和叶际的定殖量随着培养温度的升高而增加。  采用大试管培养法证明CC09菌株能够增加小麦幼苗根长和根部鲜重,对株高和总鲜重没有明显影响,主要促进小麦幼苗根系的生长发育;琼脂培养法证明CC09菌株能够显著抑制小麦白粉菌孢子的萌发,导致孢子透明、变形甚至细胞破裂;扫描电镜观察法证明CC09菌株对小麦白粉菌菌丝的生长有强烈的拮抗作用,导致菌丝扭曲变形、干瘪透明;平板对峙实验证明CC09菌株发酵滤液对小麦赤霉病菌有强烈的抑制效果,并导致菌丝泛黄;室内盆栽试验证明CC09菌株发酵液对小麦苗期白粉病和赤霉病均有很高的防治作用,其对小麦白粉病的预防和治疗作用均达到95%(15 d),是15%三唑酮可湿性粉剂(有效成分含量300μg/mL)防效的2.3倍,其20倍稀释液的防治效果与化学农药三唑酮效果相当,而对小麦苗期赤霉病的防治效果高达90.7%(15 d),其5倍稀释液的防治效果与三唑酮效果相当;利用酶活性检测技术研究了CC09菌株对小麦防御酶活性的影响,结果证明其对小麦叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性没有明显影响;利用传统分离培养法证明CC09菌株对小麦叶际细菌数量没有明显影响,但能够显著降低叶际真菌数量。  综上所述,内生解淀粉芽孢杆菌CC09菌株在小麦叶际、叶内、根表、根内以及根际均具有很强的定殖能力,并可通过拮抗作用、生态位竞争、促进植物生长以及改变植物叶际真菌数量等多种作用方式实现对小麦苗期白粉病和赤霉病的防治,是防治小麦病害的优良生防菌株。
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