解淀粉芽孢杆菌生物有机肥制备及其防治香焦枯萎病研究

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香蕉(Musa paradisiaca)是我国主要的经济作物和粮食作物,在国民经济中具有十分重要的地位。近年来,随着香蕉枯萎病在香蕉种植区内的爆发和扩散,我国香蕉产业的发展面临着严重的威胁。为获得高效和环境友好型的病害防治方法,本研究从植物病害生物防治角度出发,以筛选自健康大豆根部内生菌株AF11为研究材料,运用室内分析,盆栽试验和大田试验等多种方法研究其对香蕉枯萎病的防治效果,探讨其防治机理。并在此基础上,选择适宜的微生物固定化工艺制备生物有机肥,最终通过香蕉组培苗假植基质改良和套作模式配施生物有机肥等相关措施提高生物有机肥防治香蕉枯萎病的能力,寻找土传病害生物防治的田间应用新途径。研究结果表明:  (1)筛选自健康大豆根部内生菌株AF11经菌株形态观察、Biolog鉴定、生理生化指标对比分析和16S-rDNA序列分析,确定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)。室内平板对峙试验表明,菌株AF11能在PDA平板上抑制香蕉枯萎病等多种植物土传病害病原菌的生长,盆栽试验也进一步验证了菌株AF11能有效减轻香蕉枯萎病的发生,防病效果达到71.5%。  (2)采用抗生素标记技术获得保留拮抗活性的利福平抗性(100μg/mL)标记菌株AF11b。生物学特性研究结果表明,菌株AF11和AF11b有着相似的生长特性,最适温度范围是30-35℃,最适pH范围是6.0-7.5。在此条件下,以葡萄糖为碳源,蛋白胨为氮源,培养48-52h时能达到最大生物量。安全评价结果表明,菌株AF11和AF11b对香蕉植株、土壤微生物环境和动物无危险性。接种50d后,菌株AF11b根内定殖量为118cfu/mg,茎内定殖量为32cfu/mg。表明选择菌株AF11作为香蕉枯萎病的生物防治菌株是可行的。  (3)载体类型、载体用量、吸附时间和菌液起始浓度等因素均能影响菌株AF11b的固定。经正交试验验证,沸石菌剂的最佳制备参数为:沸石用量:菌液体积=1:1(M:V),菌液起始浓度为OD600=0.9,吸附时间为60min。经吸附法制备的沸石菌剂可提高菌株保存时间,增强菌株在土壤中的定殖能力。将1%的沸石菌剂加入有机肥制备成生物有机肥,菌株AF11b数量可稳定增殖至108cfu/g,符合中华人民共和国生物有机肥行业标准(NY884-2004)。  (4)在香蕉组培苗假植基质中添加4%的沸石菌剂能显著促进香蕉组培苗的生长,并使解淀粉芽孢杆菌AF11b在香蕉体内的定殖量达到105cfu/g,成为内生细菌中的优势菌种。在受到病原菌侵染时,相较于对照组香蕉植株,定殖有菌株AF11b的香蕉生防苗能显著提高植株几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,降低植株丙二醛(MDA)积累量和病原菌释放的细胞壁降解酶活性,进而提高香蕉生防苗抵御病原菌侵染的能力。  (5)微型小区试验表明,施用生物有机肥和采用套作措施均能显著降低香蕉枯萎病病情指数,两者配合能进一步降低病害程度;套作措施配施生物有机肥能显著提高香蕉根际土壤中细菌数量,降低尖孢镰刀菌的数量;香蕉\韭菜套作配施生物有机肥能显著提高根际土壤中磷脂脂肪酸生物标记的多样性,增加细菌和放线菌PLFAs生物标记片段的总量,降低真菌类PLFAs生物标记片段的总量。相关分析结果表明,香蕉枯萎病病情指数与土壤中PLFAs生物标记总量和呈显著负相关关系。说明土壤微生物环境与香蕉枯萎病病情发展程度密切相关,香蕉\韭菜套作配施生物有机肥可通过改善土壤微生物环境进而达到延缓香蕉枯萎病发生和发展的目的。  (6)大田施用生物有机肥能有效延缓香蕉枯萎病的发生,降低病情指数,提高受香蕉枯萎病病原菌侵染区域香蕉产量。在大田条件下,施用生物有机肥同时补充少量化肥能为香蕉的正常生长提供充足的氮、磷、钾等养分,避免因养分缺乏降低香蕉植株对病害的防御能力。此外,施用生物有机肥可以有效降低0-80cm耕作层中的尖孢镰刀菌数量,提高土壤中细菌和放线菌数量,促进微生物生物量碳、氮含量的积累。说明大田施用生物有机肥能直接抑制病原菌生长,并通过调整土壤微生物区系和环境降低香蕉枯萎病的危害。
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