拮抗水稻白叶枯病菌青霉的筛选和抑菌物质的初步分离

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FlamesTsui
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水稻白叶枯病是由水稻黄单胞杆菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)白叶枯致病变种引起的一种极易传播、发病严重的水稻“三大病害”之一。在我国,每年不同地区会受其不同程度的影响。传统的防治方法集中在化学农药和选育抗病品种上,但伴随致病菌抗药性增加、化学农药具有环境污染以及抗病水稻品种抗性减退等原因,具有环境友好型的生物农药逐渐进入人们的视线。青霉属(Penicillium)真菌作为自然界中广泛存在的一类真菌,其具有丰富的次级代谢产物,这些次级代谢产物在抗菌、抗氧化以及抗肿瘤等方面发挥着作用。通过从自然界环境中筛选到对水稻白叶枯病菌具有抑菌作用的青霉,可作为防治该病研究方向。本研究筛选获得两株对白叶枯病菌P6小种具有稳定抑制作用的青霉,并对菌株中有效抑菌成分进行了初步分离。1.从不同生境中采用稀释涂布法与直接挑取法收集青霉。通过菌落形态和显微观察,将分生孢子梗为扫帚状分枝霉菌确定为青霉,共获得50余株青霉。使用白叶枯病菌P6小种作为供试菌株,50余株青霉作为试验菌株。先采用菌体“共培养法”,初筛获得8株具有抑菌作用菌株。后采用发酵液“牛津杯法”,复筛获得具有稳定且抑菌效果较明显的5株青霉。分别为8号、15号、28号、35号和46号菌株。5株菌株的抑菌圈大小为:20±1.1 mm、32±2.0 mm、23±1.5 mm、35±2.1 mm和46±1.3 mm。使用通用引物ITS1、ITS4扩增出5株拮抗菌株ITS rDNA序列,通过比对构建菌株系统发育树,结合形态学特征(菌落形态、分生孢子梗、分生孢子等),将5株菌株分别鉴定为:8号扩展青霉(P.expansum)、15号橘青霉(P.citrinum)、28号皮落青霉(P.crustosum)、35号灰黄青霉(P.griseofulvum)和46号产黄青霉(P.chrysogenum)。通过文献查阅以及抑菌圈大小,将灰黄青霉Pg-35菌株和皮落青霉Pc-28菌株作为出发菌株,进行进一步研究。2.以PD培养基28℃、180 r/min发酵7 d获得青霉Pg-35菌株和青霉Pc-28菌株发酵液,对6种植物病原真菌采用“菌丝抑制法”测定有无抑菌作用;6种植物病原细菌采用“牛津杯法”。实验结果显示两株青霉菌株发酵液对选取的植物病原菌均具有较好的抑制作用。对青霉Pg-35菌株和青霉Pc-28菌株发酵液进行不同pH、温度和光照的处理,白叶枯病菌P6小种作为供试菌株,采用“牛津杯法”测定发酵液抑菌稳定性。结果显示,两株青霉菌株发酵液在4000 lx光照和20 W紫外照射下,抑菌能力处在稳定状态;发酵液对酸碱处理比较敏感,除对照(pH=6.5)外均有不同程度的下降现象;青霉Pg-35菌株发酵液对不同温度具有较好稳定性,而青霉Pc-28菌株发酵液不具有温度稳定性。3.为提高两株青霉菌株对白叶枯病菌P6小种的抑制作用,对发酵培养基配方和摇瓶发酵条件进行单因素优化。青霉Pg-35菌株抑菌效果最佳条件为:玉米粉为碳源、黄豆粉为氮源,当接种量为6%、装液量为125 mL、培养温度为28℃、转速为160 r/min时,发酵液抑菌圈大小达到41 mm。青霉Pc-28菌株最佳条件为:葡萄糖为碳源、酵母浸粉为氮源,当接种量为8%、装液量为100 mL、培养温度为28℃、转速为180 r/min时,发酵液的抑菌圈大小达到32 mm。传统防治水稻白叶枯病的化学试剂对生态环境具有一定的危害性,因此探究生物农药是否具有环境友好型具有意义。使用同剂量的叶枯唑稀释液、青霉Pg-35菌株发酵液、青霉Pc-28菌株发酵液和PD培养液(对照)对生长至分蘖期的水稻和水稻土壤进行喷洒,作用7 d后对土壤微生物、水稻长势和土壤pH进行测定。结果显示两株青霉菌株作用效果与对照在水稻长势和土壤pH基本一致,但对土壤微生物略有一定的影响,较化学试剂叶枯唑影响小。说明两株菌株发酵液作为防治该病的有效农药对环境更加友好。4.为获得两株菌株发酵液中有效抑菌物质,使用最佳培养基配方和摇瓶发酵条件发酵青霉Pg-35菌株和青霉Pc-28菌株发酵液各40 L。通过分步萃取,确定乙酸乙酯为最适萃取剂。使用乙酸乙酯萃取发酵液,旋转蒸发获得粗浸膏各25.0028 g和20.0072 g。按照30:1(硅胶:样品)比例进行装填硅胶柱。青霉Pg-35菌株按照(二氯甲烷:甲醇=100:1、90:1、50:1、30:1、20:1、10:1、5:1、1:1、甲醇)的梯度进行洗脱。青霉Pc-28菌株按照(石油醚:乙酸乙酯=50:1、30:1、15:1、10:1、6:1、3:1、1:1)进行洗脱。获得具有抑菌效果的组分进行多次凝胶柱LH-20层析分离,直至获得单一化合物。将单一化合物结晶使用氘代氯仿和氘代甲醇溶解,进行1H NMR和13C NMR波普分析。经过多次分离纯化,青霉Pg-35菌株获得2种对白叶枯病菌P6小种具有抑菌效果的物质。化合物1呈淡黄色或橙红色,针形结晶,易溶于甲醇和二氯甲烷。相对分子质量:250.25。经1H NMR和13C NMR鉴定,确定物质1为(3R-trans)-3H-2-Benzopyran-7-carbox ylicacid,4,6-dihydro-8-hydroxy-3,4,5-trimethyl-6-oxo-。青霉Pc-28菌株获得获得1种具有较好抑菌效果的物质。化合物2呈白色粉末,易溶于甲醇,不易溶于二氯甲烷。
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