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植物土传病害是一类危害严重的的植物病害,主要由一些致病真菌和细菌引起,它们通常侵染植物根部,引起植物根部腐烂乃至全株的枯死,造成重大经济损失。化学农药虽然在一定程度上能控制土传病害,但是由其带来的环境污染问题也日渐受到重视,以绿色安全的农药取代传统的农药已迫在眉睫。因此,微生物农药的开发工作也逐渐开展起来。放线菌中的大部分链霉菌具有生长快、产孢多、繁殖快、产生抗生素等特点,可以作为微生物杀菌剂很好的材料。本研究以一种复配微生物杀菌剂的研制为目的,从不同的环境中分离筛选对常见的植物致病菌有拮抗作用的菌株,并将拮抗菌株进行固态发酵研究,最终筛选出15株活性菌株作为复配微生物杀菌剂的活性菌株。主要内容如下:
从云南西南部常绿阔叶林、陕西太白山国家森林公园常绿阔叶林、文山三七地土壤、野生动物粪便等环境中采集样品,采用HV琼脂培养基、改良甘油一门冬酰胺琼脂培养基和海藻糖-脯氨酸琼脂培养基对样品进行分离。将分离到的土壤菌挑选出长势好的链霉菌和部分细菌,共得到土壤菌211株,粪便菌240株。
以四种植物致病菌为指示菌,对分离到的菌株用平板对峙法进行抗菌活性菌株的初筛后采用两种方法复筛。一是先以13种常见植物致病菌为指示菌,用琼脂扩散法对初筛有活性的菌株进行复筛,继而在进行固态发酵培养的筛选;二是先将初筛有活性的菌株进行固态发酵培养的筛选后再用13种指示菌进行抗菌活性复筛。两种方法的目的都旨在筛选出抗菌活性好且能固态发酵培养的菌株。所有菌株中土壤菌有51.7%的菌株,粪便菌有42%的菌株对一种以上指示菌表现出抗菌活性,土壤菌活性菌株比粪便菌略多。
对活性菌株固态发酵的条件进行了优化。分别从固体基质的选取、pH值的调节、固液比的调节方面进行研究。最终选出生产成本小且菌株生长好的固态培养基配方,即:麦麸:米糠:水为7:3:25的比例,pH值自然为最佳配方,能满足部分活性菌株的生长。
经过抗菌活性菌株的筛选以及固态发酵培养菌株的筛选,最终确定15株菌作为配制复配微生物杀菌剂的菌株。经基于菌株16S rRNA基因序列的分析,初步鉴定13株菌为链霉菌(Streptomyces spp.),2株为假单胞菌(Pseudomonas spp.)。
活性菌株YIM110101经网站比对显示,与最相似的菌株相似性为98.207%,相似性相对于其余14株活性菌株较低,在此菌株中得到新化合物的可能性更大,并且菌株YIM110101对真菌、细菌均有较强的抗菌活性。因此,将YIM110101用于研究抗菌有效成分的研究。将菌株YIM110101进行发酵条件摸索,确定KA培养基为最佳发酵培养基,菌株用KA培养基发酵后将发酵液提取,结合各种柱色谱、薄层层析色谱的方法对活性化合物分离纯化,最终纯化出化合物1为菌株YIM110101的主要活性物质,并通过质谱、氢谱、碳谱分析,最终确定化合物1为放线菌素D。
本研究最终得到15株活性菌株,并将15株菌株通过固态发酵研制成一种对多种植物致病菌具有拮抗作用的复配微生物杀菌剂,但此种微生物杀菌剂对植物病害的防治有待进一步证实。