【摘 要】
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马铃薯（Solanum tuberosum）晚疫病是世界十大卵菌病害之一,可显著降低马铃薯产量和品质,其致病菌为致病疫霉（Phytophthora infestans）。生物防治主要利用微生物及其代谢产物来控制植物病害,是一种环境友好的可持续发展措施。目前针对马铃薯晚疫病的生物防治剂比较缺乏,需发现并筛选出合适的生防菌用于马铃薯晚疫病的生物防治。为寻找理想的生防菌,本研究采用隶属函数法对分离自马铃
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马铃薯（Solanum tuberosum）晚疫病是世界十大卵菌病害之一,可显著降低马铃薯产量和品质,其致病菌为致病疫霉（Phytophthora infestans）。生物防治主要利用微生物及其代谢产物来控制植物病害,是一种环境友好的可持续发展措施。目前针对马铃薯晚疫病的生物防治剂比较缺乏,需发现并筛选出合适的生防菌用于马铃薯晚疫病的生物防治。为寻找理想的生防菌,本研究采用隶属函数法对分离自马铃薯产区的多株致病疫霉拮抗放线菌进行综合评估,筛选出两株生防潜力较高的放线菌A10和A2-16进行深入研究,主要结果如下:（1）浅紫链霉菌A10及其代谢产物对马铃薯晚疫病的生物防治:经多相分类学鉴定,放线菌A10被确定为浅紫链霉菌（Streptomyces violascens）新分离株。体外实验结果表明,A10显著抑制致病疫霉菌丝生长和孢子囊萌发,损伤致病疫霉的超微结构,并降低效应子基因的表达量。A10的全基因组结合代谢组学分析表明其具有产生细胞保护剂、铁载体、挥发性有机化合物和其他次级代谢产物的能力。其中一种挥发性硫化物3-甲硫基丙醇（3-（Methylthio）-1-propanol,3-MP）可以显著抑制致病疫霉菌丝生长,熏蒸或直接接触均有效。这是首次发现3-MP具有抗卵菌活性,可为马铃薯晚疫病的生物防治剂提供更多选择,也为发现抑制卵菌的新型潜在微生物来源化合物提供参考。（2）新种链霉菌A2-16的鉴定和基因组分析:菌株A2-16经多相分类学鉴定为链霉菌属中的新种链霉菌（Streptomyces sp.A2-16）。在全基因组测序的基础上,通过anti SMASH功能分析发现,A2-16有28个次级代谢产物合成基因簇,包括5个聚酮合酶（PKS）、5个萜类和4个铁载体基因簇等。链霉菌A2-16与致病疫霉对峙培养过程中,显著影响致病疫霉的代谢物分泌,使致病疫霉的差异表达基因显著富集在色氨酸代谢和ABC转运蛋白通路,且富集在这两条通路的差异基因均显著下调,推测A2-16可通过抑制致病疫霉的色氨酸生物合成与ABC转运蛋白调节致病疫霉生长和致病力。（3）新种链霉菌A2-16抑菌活性物质分离鉴定及其抑菌机制:1)基于代谢组学法:利用代谢组学分析鉴定A2-16产生的挥发性及非挥发性代谢物,发现高丰度代谢物（青霉酸、鲁氟沙星、正辛酸、2-庚醇、2-苯乙醇）对致病疫霉具有显著的抑菌活性,其中2-庚醇和正辛酸对致病疫霉的抑制活性属首次报道;2)基于活性追踪法:利用半制备液相色谱对A2-16的主要活性物质进行分离,得到3个纯化合物（A2-9,A2-8,A2-6）,经质谱、核磁共振谱等多波谱解析,这3个化合物均为手霉素（manumycin）家族化合物。其中A2-9为已知化合物尼沙霉素（nisamycin）,A2-8和A2-6与已知的手霉素家族化合物相似性较低,推测为新化合物,化学结构有待进一步鉴定。3个手霉素家族化合物对致病疫霉均有抑制活性,EC50值分别为1.29,0.79,7.67 mg/L。在相同浓度下,这3个手霉素家族化合物的抑菌活性远高于常用的农用抗生素井冈霉素（validamycin）,显示出较大的生防潜力。手霉素家族潜在新化合物A2-6可能通过破坏致病疫霉主要侵染形态结构以及降低致病相关基因的表达来抑制致病疫霉生长和致病力。上述结果也表明A2-16可分泌多种类型代谢物（硫化物、酶、抗生素、有机酸等）来实现对致病疫霉生长的抑制。（4）链霉菌A10和A2-16的田间试验效果:经过两年的田间试验发现,链霉菌A10和A2-16对马铃薯晚疫病的抑制作用主要体现在发病早期。A10可增加收获期马铃薯薯块重量,在两年田间试验中得到较一致的结果。值得注意的是,虽然A2-16单独施用对马铃薯薯块重量无显著影响,但是联合化学农药减量施用后,马铃薯薯块重量得到显著增加,这说明A2-16在联合化学农药减量施用方面有巨大生防潜力。上述研究结果为链霉菌A10和A2-16作为生物菌防治马铃薯晚疫病奠定基础;同时,A2-16基因组分析为开展该菌株基因功能和代谢物生物合成通路研究提供重要信息。链霉菌A10和A2-16的研究结果不仅可为马铃薯晚疫病生物防治提供理论依据和实验基础,亦可为其他植物病害的生物防治提供重要参考。
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