青枯病拮抗菌生物膜形成及其土壤定殖機制研究

《青枯病拮抗菌生物膜形成及其土壤定殖機制研究》是依託華南農業大學，由蔡燕飛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：青枯病拮抗菌生物膜形成及其土壤定殖機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔡燕飛
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

青枯病拮抗菌生物防治中最大的障礙是田間效果不穩定,其原因是不同土壤養分和棲息微環境差異，許多拮抗菌不能成功定殖土壤。拮抗菌生物膜形成是其土壤定殖的關鍵。本項目擬通過正交試驗設計最佳化能提高拮抗菌定殖量、延長定殖時間、提高拮抗菌生物膜及其脂肽產量、不利於青枯病菌存活的關鍵土壤養分（OM、P、Fe和C/N等）和微環境參數。採用定量PCR方法測定拮抗菌定殖量，高效液相色譜測定生物膜及其脂肽抗菌化合物含量等，用螢光蛋白基因GFP標記拮抗菌（綠色）、RFP標記青枯病菌（紅色）、結合雷射掃描共聚焦顯微鏡法來觀察菌株在土粒表面粘附過程、定殖位置及其生物膜三維結構，在土壤微粒（團聚體和土壤膠體等）水平上，探明拮抗菌與青枯病菌之間的競爭和抑菌等關係。研究將闡明拮抗菌在土壤中的定殖機理和環境條件，為農業生產使用拮抗菌控制青枯病提供科學依據。

結題摘要

拮抗菌生物膜及其脂肽抗菌物質產量對拮抗菌定殖並發揮田間生防潛力至關重要。為此本課題採用微生物分離培養、土壤粉碎、固體矽膠提取和HPLC和定量PCR等相結合的方法，篩選出拮抗菌多株，其中拮抗菌JK6含有srfAB、ituA、ituB、ituC、ituD、fenD、yndj等七個抗生素功能基因，JK6的脂肽成分表面活性素產量為64.24 mg L-1。在施加了JK6菌處理的盆栽土壤中的srfAB、fenD、ituC、yndj等功能基因的拷貝數均顯著高於CK對照的相應值，表明生防菌株JK6抗生素功能基因起重要的作用。研究了青枯病拮抗菌的ECF sigma因子調控的生物膜形成分子機制。本研究首次發現sigX單個基因控制解澱粉芽孢桿菌B2的生物膜形成，發現這yrhH，dltA, csbB三個基因的生物膜表型，這些結果可望為生物膜形成增加了一條新的基因調控通路。採用綠色螢光蛋白電擊法，建立了功能菌株的綠色螢光蛋白標記方法，製備了GFP標記菌株。用共聚焦螢光顯微鏡觀察了GFP標記菌株成功定殖玉米根系表面和內部細胞。採用蒙金娜（PVK）液體富集培養、生理生化特徵和16S rDNA序列等方法，分離篩選高效溶磷菌10多株，包括巨大芽孢桿菌、壁芽孢桿菌等，其中壁芽孢桿菌是首次報導具有溶磷作用，該菌株在PVK液體培養下水溶性磷含量高達220.4 mg.L-1, 具有產IAA、鐵載體、氨和分泌蛋白酶等特徵。G1菌株提高小白菜（Brassica rapa chinensis）種子發芽率45.8%。G1菌株提高盆栽生菜（Lactuca sativa）和玉米（Zea mays）土壤有效磷含量分別7.8%和10.3%，提高盆栽玉米植株葉片氮磷鉀含量分別為18.5%、23.0%和10.8%。G1菌劑提高田間玉米產量增加12.5%。篩選出高效促進植物生長的菌株10多株，包括巨大芽孢桿菌和阿氏芽孢桿菌等，其中阿氏芽孢桿菌J5具有產生長素，產鐵載體，產氨，產蛋白酶，耐鹽，拮抗及解磷等功能；該菌株在含鹽量11%的培養基條件下正常生長，顯示了較好的消除土壤鹽漬化潛力；產鐵載體含量達到53.7%，具有高效的防病特性。該菌株能提高玉米種子發芽率12.5%，具有較好的促生效果。利用菌株製備的菌劑施用後，玉米產量提高37.1%。