苹果轮纹病菌抗药性研究及生防菌筛选

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我国苹果产量和栽培面积均占全球50%。在苹果生产中轮纹病普遍发生,导致树势衰弱、产量降低及果实品质下降等,给我国苹果产业的健康发展造成了严重威胁。目前苹果轮纹病的防控仍旧对化学药剂有着很强的依赖性。然而,大剂量持续使用杀菌剂,会引发抗药性,随着时间持续延长,该问题愈发凸显。以绿色方式对苹果轮纹病进行防控方面遇到诸多挑战。本研究对中国9个省市的苹果轮纹病病样进行病原菌分离鉴定,建立了一套苹果轮纹病菌的检测体系;同时系统检测了苹果轮纹病菌对4种常用杀菌剂的抗药性,并对抗性产生的机制进行研究;基于环介导等温扩增技术开发了多菌灵抗性菌株的快速检测方法;最后筛选了苹果轮纹病菌的生防菌,并探讨其生防机制。研究结果为苹果轮纹病的诊断和综合防治提供理论依据和技术支撑,并带来新的苹果轮纹病抗性治理思路。1、苹果轮纹病菌鉴定和检测。从中国山东、陕西、河南、山西、江苏、北京、河北、辽宁、天津9个不同省市分离到440株苹果轮纹病菌,对代表性菌株进行鉴定。结果表明,分离到的菌株为Botryosphaeria dothidea。基于B.dothidea的ITS序列设计了常规PCR、巢式PCR和LAMP引物,用于检测该病原菌。结果表明,3种方法均能特异性检测出B.dothidea。与常规PCR相比,用LAMP检测方法具有极高的灵敏度,以B.dothidea基因组DNA为模板的检测限为10-6ng/μL,灵敏度高10000倍。2、苹果轮纹病菌对4种药剂的敏感性研究。首先,研究了80株B.dothidea对多菌灵、戊唑醇、啶酰菌胺以及吡唑醚菌酯的敏感性。然后,使用鉴别浓度对所有分离到的440株B.dothidea进行抗药性检测。在江苏(丰县)、河南(濮阳、通许、民权)和河北(衡水)3省发现了19株多菌灵抗性菌株,各地抗性频率分别为33.33%,9.67%和5.97%,抗性总频率为4.32%。对多菌灵抗性菌株的环境适合度评价结果显示,以组为单位来比较,抗性菌组在菌丝生长速率、致病力和产孢量上与敏感菌组之间显著不差异;抗性稳定性评价试验结果表明,B.dothidea抗性菌株连续培养10代后,对多菌灵的抗性没有产生变化。抗性菌株靶标基因分析结果表明,19株B.dothidea抗性菌株的β-tubulin基因编码198氨基酸的密码子产生了突变(GAG-GCG),导致丙氨酸突变为谷氨酸,即E198A型突变。所有分离到的菌株对戊唑醇、吡唑醚菌酯和啶酰菌胺表现敏感。以上结果表明,国内苹果园中已出现对多菌灵抗性的B.dothidea菌株,且抗性菌群与对敏感菌群在适合度上十分相近,因而抗性菌群极可能出现进一步流行。3、建立快速检测B.dothidea对MBC类杀菌剂抗性的环介导等温扩增(LAMP)方法。以突变位点E198A为基础,设计了LAMP特异性扩增引物。此外,对整个反应体系及反应条件进行了优化,并对LAMP方法的灵敏度、特异性以及通用性等进行了检测。结果表明:LAMP体系能够准确检测B.dothidea E198A突变型菌株,同时具有较高的灵敏度和优良的通用性,因而在对B.dothidea E198A抗性进行检测方面具有较强的适用性。此外,为了保证LAMP检测体系能够更广泛的被运用到基层地区,测试了快速粗提果实DNA,结果也能够准确检测出E198A抗性菌株。4、防治苹果轮纹病的生防菌Bacillus velezensis P2-1的筛选。本研究从健康苹果枝条中分离、鉴定生防菌,并对其生防效果和生防机理进行研究。生理生化和分子鉴定结果表明,生防菌P2-1属于B.velezensis。抑菌试验表明,菌株P2-1对B.dothidea多菌灵敏感菌株及E198A抗性菌株具有较强的抑制作用;菌株P2-1的上清液对B.dothidea也有较强的抑制作用。同时发现,菌株P2-1在苹果中具有定殖存活能力。菌株P2-1处理显著降低果实轮纹病的发病率,且对苹果品质(果实硬度、可滴定酸、抗坏血酸和可溶性糖)没有显著影响。此外对生防机制进行了初步研究,结果表明,菌株P2-1处理导致B.dothidea菌丝畸形;菌株P2-1拥有参与脂肽生物合成的8个基因(itu D、itu A、srf AD、bae A、mln A、bae A/B、bmy A和dfn A)。菌株P2-1处理苹果显著增加了其病程相关蛋白Md PR1和Md PR5的表达,可以激活苹果中PR基因的表达。综上所述,生防菌P2-1有望开发成防治苹果轮纹病的生物制剂。
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