陕西苹果园区土壤芽孢杆菌资源挖掘及生物防治初探

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hy_mon
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我国是世界苹果生产大国,但是我国苹果单位面积产量不高。以往果园主要施用化肥农药,随着国家高度重视环境保护,果园生物有机肥的施入量日益增多。因此,优良菌种资源的发掘,直接关系到新型微生物肥料和微生物源农药的创制与研发、以及满足苹果果园肥效合理管理的现实需求,从而达到国家提出农业生产过程中“双减”的战略要求。本研究首先采用可培养手段,从陕西苹果园五个主产区土壤中分离获得芽孢杆菌;然后,根据16S r RNA基因序列同源性,对分离菌株进行遗传分类鉴定,分析其系统发育地位,从而初步明确陕西苹果园区土壤中芽孢杆菌资源分布的大致情况;同时,成功筛选出具有若干潜在生物防治功能(苹果轮纹病、苹果腐烂病)芽孢杆菌,最后,选取贝莱斯芽孢杆菌LC23B10、角质芽孢杆菌BX01A05和沙芬西芽孢杆菌BS40A21为研究对象,通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱检测代谢产物分子量,对芽孢杆菌产生的抗菌物质进行推测鉴定,最终确定对两种病原菌均有显著抑制效果的贝莱斯芽孢杆菌LC23B10,采用全基因组测序进行准确的鉴定和功能的深入研究,为芽孢杆菌的应用特别是植物病害的生物防治奠定基础,主要研究结果如下:(1)共分离获得884株菌株,入菌库保藏553株,其中选取243株菌株,经16S r RNA基因序列鉴定,隶属于6个属34个种,分离获得的芽孢杆菌属(Bacillus)为最优势属,有27个种,占总体种类的79.41%,其次是赖氨酸芽孢杆菌属,有2个种,Cytobacillus属,有3个种,Sporosarcina属,有1个种,Peribacillus属,有1个种。(2)通过平板抑菌试验,53株芽孢杆菌对苹果腐烂病原菌存在明显的抑制效果,有14株抑菌率超过70%,其中3株达到80%;54株芽孢杆菌对苹果轮纹病原菌存在明显的抑制效果,有4株抑菌率超过70%,相比苹果树轮纹病,芽孢杆菌对苹果树腐烂病的抑制效果更为明显。(3)发现洛川苹果园分离的LC23B10(CCNWLCWHY013)菌株可显著抑制苹果腐烂病和轮纹病原菌。通过采取全基因组测序,结合16S r RNA序列、多基因序列比对、ANI和d DDH综合分析,明确了菌株的分类地位为贝莱斯芽孢杆菌。全基因组分析表明菌株基因组大小为4,212,765bp,GC含量为45.9%,anti SMASH分析表明基因组中含18个次级代谢产物基因簇,大多编码抗菌物质。(4)通过MALDI-TOF-TOF质谱分析推测出了3种芽孢杆菌次生代谢产物中潜在的环脂肽类物质。其中,LC23B10菌株中可能含有抗病原真菌的活性物质包括丰原素、表面活性素;anti SMASH次级代谢物基因簇预测与质谱技术获得的初步结果相互佐证,明确了该菌株主要的生物防治活性物质,为今后芽孢杆菌的发掘利用提供了一些参考。
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