【摘 要】
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水稻是供养世界一半以上人口的重要粮食作物。然而,稻瘟病Magnaporthe oryzae是水稻的一种常见的真菌病害,会造成水稻的严重产量损失。随着水稻稻瘟病抗性品种和化学农药在水稻的生产实践中的弊端日益凸显,微生物源农药的地位逐渐崭露头角。BL06是从黄瓜根际中分离得到的一株对稻瘟病具有良好防效的地衣芽孢杆菌。温室实验结果显示BL06生防效率达到63.05%,为了进一步了解地衣芽孢杆菌BL06对
【基金项目】
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2016.1-2019.12:国家自然科学基金面上项目(31571992)“PopW诱导番茄气孔关闭抵抗细菌性疮痂病菌侵入的机制研究”;
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水稻是供养世界一半以上人口的重要粮食作物。然而,稻瘟病Magnaporthe oryzae是水稻的一种常见的真菌病害,会造成水稻的严重产量损失。随着水稻稻瘟病抗性品种和化学农药在水稻的生产实践中的弊端日益凸显,微生物源农药的地位逐渐崭露头角。BL06是从黄瓜根际中分离得到的一株对稻瘟病具有良好防效的地衣芽孢杆菌。温室实验结果显示BL06生防效率达到63.05%,为了进一步了解地衣芽孢杆菌BL06对水稻稻瘟病的生防机理,我们进行了一系列关于BL06作用稻瘟病菌的菌丝生长和分生孢子发育的体外实验。结果显示,浓度为1×107CFU/mL的BL06菌液会导致稻瘟病菌的菌丝产生肿胀现象。1×107CFU/mL的BL06菌液处理显著抑制孢子萌发,BL06菌液对分生孢子萌发的抑制程度呈浓度依赖性。有趣的是,与作为对照的蜡样芽孢杆菌HS24菌液相比,虽然在同等浓度情况下的BL06菌液在抑制附着胞形成方面差异不显著,但抑制分生孢子萌发的程度不及HS24菌液。通过对比BL06菌液和HS24菌液的有效成分,研究发现BL06菌液的上清液中的外泌蛋白液具有更强的抑制稻瘟病菌分生孢子生长的效果,我们将这BL06抗菌外泌蛋白液命名为BL06-SP。BL06-SP对稻瘟病菌菌丝生长有显著的拮抗作用,产生的现象如BL06菌液作用菌丝的效果一样,显微观察依旧发现有许多肿胀的菌丝产生;浓度为5 mg/mL的BL06-SP显著的抑制分生孢子萌发,以及极显著的抑制其附着胞的形成。BL06-SP对分生孢子和附着胞形成的抑制程度呈浓度依赖性;虽然浓度为50μg/mL的BL06-SP作用的分生孢子能够产生附着胞,但影响了附着胞的功能性发育,进一步的减弱稻瘟病菌致病性。甘油崩塌实验和离体叶片实验证实BL06-SP显著减弱了稻瘟病菌的致病性。我们发现BL06-SP作用的分生孢子有缺陷,其孢子尖端肿胀。有报道显示稻瘟病菌分生孢子尖端肿胀的原因是细胞壁的几丁质合成受阻导致的。经过实时荧光定量PCR检测发现,BL06-SP处理后的稻瘟病菌菌丝和分生孢子内几丁质合成相关的基因(CHS1、CHS2、CHS4、CHS6、CHS7)的转录水平都受到了显著的下调,结果表明BL06-SP很可能是干扰了稻瘟病菌的细胞壁的完整性。通过检测几丁质的主要水解成分氨基葡萄糖发现,经BL06-SP处理的稻瘟病菌菌丝和孢子内部几丁质含量与对照相比明显下降。利用CFW-28几丁质荧光染色剂标定分生孢子细胞壁的几丁质后,发现浓度为5 mg/mL的BL06-SP处理的分生孢子内部的荧光强度显著低于无菌水对照处理的分生孢子,但浓度为50μg/mL的BL06-SP处理的分生孢子荧光强度能够恢复到和无菌水对照一样的水平。上述结果说明,地衣芽孢杆菌BL06-SP通过抑制稻瘟病菌几丁质合成从而干扰细胞壁的完整性,进而达到对稻瘟病的防控中发挥重要的作用。本研究发现了生防细菌BL06对稻瘟病菌生长发育的抑制作用与相关的几丁质合成有关,相关研究结果将促进地衣芽孢杆菌生防机理的解析,为控制这种破坏性病原体提供了潜在的新线索,同时为生防细菌BL06的抗菌外泌蛋白液防治稻瘟病的产业化应用奠定理论基础。
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