粉棒束孢(Isaria farinosa)拮抗菌的筛选及抑菌活性物质研究

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冬虫夏草是由冬虫夏草菌(Ophiocordyceps sinensis)感染蝙蝠蛾(Thitarodes armoricanus)幼虫所形成的菌虫复合体,其作为一味名贵滋补中药材,具有补肾益肺,止血化疲等功效,主要分布于高原海拔3~5km的高寒草甸中,中国野生冬虫夏草的产区占到世界总产区的90%以上。由于冬虫夏草价格高昂,遭到人们的过度采挖,生态环境破坏严重,冬虫夏草市场供需矛盾日益突出,急需大规模人工培育冬虫夏草。因此,为了保护高原生态环境、冬虫夏草资源以及促进冬虫夏草产业健康发展,建立完善的人工培育冬虫夏草体系迫在眉睫。冬虫夏草人工培育的关键技术有优质虫种的选育及规模化繁殖、优质菌种的筛选、科学的感染方法以及优化子实体发育条件。其中,因生长环境条件严苛,生长发育周期长,易受病原菌侵害等原因,蝙蝠蛾幼虫人工饲养成为一大难点问题。在人工饲养蝙蝠蛾幼虫时,其常受到粉棒束孢(Isaria farinosa)、索氏线虫(Hexamermis)、头孢霉(Cephalosporiur)、毛霉菌(Mucor)等侵害,致使蝙蝠蛾幼虫的存活率大幅度下降,严重制约了产业发展。其中,又以粉棒束孢(Isaria farinosa)对蝙蝠蛾幼虫的危害最为严重。对粉棒束孢的防控多采用物理防治和化学防治的手段,不足之处就是费时费力,污染环境且防治效果差。因此寻求一种省时省力、对环境友好且高效持久的生物防治手段,对蝙蝠蛾幼虫的人工饲养乃至整个冬虫夏草产业的发展都具有积极作用。本研究通过筛选粉棒束孢拮抗菌株、优化拮抗菌株发酵条件、抑菌活性物质纯化及结构解析,最后在土壤环境中检测拮抗菌株对粉棒束孢的拮抗效果,以期为粉棒束孢的防控奠定基础。主要结果如下:1.粉棒束孢拮抗菌株的筛选采用抑菌圈法的方式,筛选到4株具有拮抗活性的菌株,菌株S868和F31来源于康定土壤样品中,普城沙雷氏菌(Serratia plymuthica)11N2和马来西亚链霉菌(Streptomyces malaysiensis)F913来源于实验室保藏的菌株。采用16Sr RNA序列分子鉴定方法,菌株S868与黄铜假单胞菌亚种Pseudomonas brassicacearum subsp.Neoaurantiaca聚集于一个分支,其初步鉴定为假单胞菌属;菌株F31与寡色链霉菌Streptomycesoliv ochromogenes同属一个分支,其初步鉴定为链霉菌属。采用抑菌圈法调查4株拮抗菌株抑菌谱,结果表明,菌株F913发酵液上清对粉棒束孢、球孢白僵菌、绿僵菌、锐顶镰刀菌、赭绿青霉等丝状真菌、酵母以及芽孢杆菌均具有拮抗活性;而菌株F31、S868及11N2发酵上清液仅对粉棒束孢和酵母有拮抗活性,对供试细菌均无拮抗活性。为验证4株拮抗菌株是否存在潜在致病性,在家蚕上进行毒性检测,实验结果表明,四株拮抗菌菌体添食家蚕后,对生长发育没有影响,无致病性;发酵液粗提物原液添食家蚕,不影响生长发育,但浓缩液处理后存在致死现象。2.拮抗菌株F913发酵条件优化以菌株F913的发酵液抑菌效果作为指标,对其发酵培养基、初始p H、发酵时间、发酵温度四项发酵条件初步进行了优化。最终确定菌株F913发酵培养基为ISP培养基1号和ISP培养基2号;发酵时间为7天;发酵温度为30~35℃;发酵液初始p H值为7。3.拮抗菌株F913抑菌活性物质的纯化及鉴定菌株F913抑菌活性物质理化性质的研究结果表明,抑菌活性物质能够耐受60℃30 min,在80~100℃处理30 min后,抑菌活性有所下降;p H 7~11处理30 min,抑菌活性物质不受影响,当在酸性条件下处理30 min后,抑菌活性物质的抑菌效果明显减弱;常见有机溶剂萃取试验结果表明,抑菌活性物质能被二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,而石油醚的萃取效果则较差。获得的发酵液粗提物浓缩后经硅胶层析柱进行初分离,结果显示在洗脱液二氯甲烷与甲醇的比例为95:5、90:10、30:70、0:100时具有抑菌活性。利用高效液相色谱(HPLC)18C柱进一步分离纯化上述四个活性组分,每一步用抑菌圈法进行活性检测,结果表明菌株F913至少产生7类具有粉棒束孢拮抗活性的代谢产物,其中,已制备三个高纯度样品,S1-1、S2-3、S2-4,而样品S3-8-2、S3-8-3、S3-8-4、S3-9仍需进一步分离纯化。4.拮抗菌株F913的应用通过在PDA平板上采用抑菌圈法进行抑菌活性检测,结果发现野生型粉棒束孢与重组粉棒束孢(草铵膦抗性菌株)的生长均会受到菌株F913的抑制。通过在土壤中定殖菌株F913以及粉棒束孢,结果表明菌株F913在土壤中能够很好地定殖,而粉棒束孢的定殖效果较差。在土壤环境中,如果先定殖菌株F913,再定殖粉棒束孢,能够抑制粉棒束孢的增殖;但是先定殖粉棒束孢,再定殖菌株F913,并不能够抑制粉棒束孢的生长。综上所述,本研究筛选到四株粉棒束孢拮抗菌,其中马来西亚链霉菌F913的抑菌范围较广,拮抗活性较强;完成了对菌株F913发酵培养基及发酵条件的筛选;利用硅胶层析柱、HPLC等完成了抑菌活性物质的分离纯化;同时证实了菌株F913在土壤中也能对粉棒束孢起到一定的拮抗作用。
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