防治黄瓜枯萎病的拮抗青霉菌株的分离鉴定及其功能性研究

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黄瓜枯萎病是由尖镰孢菌黄瓜专化型引起的土传病害,其对黄瓜的产量与品质造成了严重的影响。本研究从广西地区黄瓜枯萎病高发区土壤中分离出拮抗真菌,对黄瓜枯萎病进行生物防治试验。旨在挖掘可用于防控黄瓜枯萎病的拮抗真菌。首先,对分离到的各真菌菌株进行对峙筛选;其次,探索拮抗真菌的抑菌潜力,再对确定的候选拮抗菌株进行形态学和分子生物学鉴定;然后将其应用于盆栽黄瓜试验,验证其促生长和防病效果,并在黄瓜盆栽试验中,通过测定接种拮抗真菌对黄瓜植株抗病性相关防御酶系的诱导能力,以及与植株生长、防病相关的生理指标变化,分析该菌株防治枯萎病的作用机制。最后,检测拮抗菌株降解酚酸类物质的能力,通过对拮抗菌株减轻连作障碍重要因子酚酸类物质影响黄瓜作物的功能分析,探究酚酸类物质与黄瓜枯萎病发生的关系,为克服作物连作障碍提供理论依据。主要的研究结果如下:1从枯萎病高发区土壤中分离得到7株真菌菌株,以黄瓜枯萎病菌为靶标病原菌,通过平板对峙试验筛选发现,菌株P2和P4对黄瓜枯萎病菌的平板抑菌率分别为62.10%和61.29%。拮抗菌株P2和P4对6种不同植物病原菌生长的抑制率超过50%。2通过观察两株拮抗菌株在不同鉴别培养基上的形态特征,基于单拷贝基因构建进化树,对其形态学和分子生物学鉴定,将拮抗菌株P2鉴定为草酸青霉(Penicillium oxalicum),将拮抗菌株P4鉴定为变红青霉(Penicillium subrubescens)。两株拮抗青霉菌最适生长和产孢的培养基均是玉米粉培养基。拮抗青霉P2最适碳、氮源分别是乳糖、牛肉膏,拮抗青霉P4最适碳、氮源分别是麦芽糖、氯化铵。两株拮抗青霉对环境的适应性较高,在p H4~10范围内均可生长,在15℃~40℃温度范围内均可生长。在一定重金属离子浓度范围内,两株拮抗真菌均能正常生长。目前查阅文献资料发现,拮抗青霉Penicillium subrubescens至今国内外尚未见其应用于防治植物病害的研究报道。3盆栽条件下,两株拮抗青霉菌均能显著提高黄瓜植株株高、茎粗、根长、鲜重和干重。两株拮抗青霉菌对黄瓜枯萎病的发病率、病情指数比对照组都明显下降,其中,拮抗青霉P2处理组的发病率、病情指数最低,发病率比对照组降低了38.93%,病情指数比对照组降低了35.22%,防治效果为47.25%。拮抗青霉P4处理组的发病率比对照组降低了29%,病情指数比对照组降低了31.82%,防效为43.25%。4盆栽条件下,在尖镰孢菌FOC入侵后,接种拮抗青霉菌到土壤中,对黄瓜幼苗叶片测定防御酶活性,在植物的生长发育和抵御病原菌侵害过程中起重要作用的PAL、POD、PPO酶活性与对照相比均得到显著的提高,丙二醛(MDA)含量显著降低。表明接种拮抗青霉后,黄瓜幼苗对枯萎病产生抗性,植株抗病性可能与其相关防御酶活性的增加有关。5拮抗青霉菌P2降解酚酸类物质48 h后,利用HPLC检测对羟基苯甲酸、香草醛、阿魏酸、肉桂酸含量,降解率分别为99.07%、99.56%、99.82%、7.60%。表明拮抗青霉菌P2能有效降解对羟基苯甲酸、香草醛、阿魏酸。拮抗青霉菌P4降解酚酸类物质48 h后,利用HPLC检测对羟基苯甲酸、香草醛、阿魏酸、肉桂酸含量,降解率分别为98.52%、95.56%、99.81%、44.02%。表明拮抗青霉菌P4能有效降解对羟基苯甲酸、香草醛、阿魏酸,但对肉桂酸的降解能力不理想。6酚酸类物质对黄瓜种子胚根生长均表现出抑制作用。综合来看,随着酚酸类物质浓度的升高黄瓜种子胚根长度变短。在盆栽条件下,浓度为200 mg/L阿魏酸对黄瓜幼苗株高、茎粗、根长、鲜重和干重具有不同程度的抑制作用。在200 mg/L高浓度阿魏酸影响下,黄瓜枯萎病的发病率上升到90.18%;接种拮抗青霉菌可以有效降低阿魏酸影响下的黄瓜枯萎病的高发病率。
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