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贝莱斯芽孢杆菌D61-A对柑橘采后绿霉病的防治效果及其机理研究

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柑橘绿霉病(Penicilliumdigitatum)常多发于柑橘储藏后期,一旦染病,果实快速腐烂造成巨大损失。生物防治法是一种安全、绿色及高效的防治方法,适合用于防治果蔬病害,近年来引起了科研人的广泛关注。为更好的防治柑橘绿霉病,亟需找寻一株无毒害作用、对环境友好及高防效的生防菌。目前贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)对柑橘绿霉病的防治报道较少,生防机制尚未明确,尚有很大的研究空间。 实验室前期已从对节白蜡(Fraxinushupehensis)组织中分离筛选到一株具有广谱抑菌活性的B.velezensis,命名为D61-A。本研究评估了该菌株对柑橘绿霉病的生物防治作用;探究其产生的挥发性物质(Volatileorganiccompounds,VOCs)及脂肽类活性物质对柑橘绿霉病的影响;研究菌株D61-A对柑橘的诱导抗病性,及其对柑橘储藏品质的影响。主要研究结果如下: 1.通过平板对峙实验,发现B.velezensisD61-A对P.digitatum有显著的平板抑菌活性。在柑橘上,提前接种菌株D61-A可以有效地预防柑橘绿霉病的发生。提前48h接种菌株D61-A,其对柑橘绿霉病的防效可达96.00%;菌液浓度为1×108CFU/mL时对柑橘绿霉病的防效为94.00%,与25%咪鲜胺相比没有显著性差异。 2.用双皿培养法检测到B.velezensisD61-A的VOCs对P.digitatum有良好的平板抑菌活性;接种量为150μL时菌株D61-A对柑橘绿霉病的抑菌率为71.23%±0.91%,显著高于ClO2处理组。在柑橘上,菌株D61-A的VOCs对柑橘绿霉病表现出较强的防治效果;接种量为300μL时其对病原菌的体内防效为90.00%,显著高于ClO2处理组。通过气相质谱法对其产生的VOCs进行分析,检测出马兜铃酮、氯甲酸正辛酯、3,5-二叔丁基-4-烃基苯丙酮、环己巴比妥及1,3,3-三甲基-1-苯基茚满等物质,其中以3,5-二叔丁基-4-烃基苯丙酮和氯甲酸正辛酯的相对含量最高。 3.通过平板对峙试验,检测到菌株D61-A的无菌发酵液对P.digitatum有良好的平板抑菌活性,与PDA混合比例为3∶10(v/v)时抑菌率为81.16%。扫描电镜观察菌株D61-A对病原菌菌丝的影响,发现菌株D61-A的无菌发酵液能使菌丝体表面产生密集的瘤状突起。用正丁醇提取其发酵液中的脂肽类化合物,观察到1000μg/mL时该脂肽类粗提液的抑菌率已达90.09%±0.02%。 4.接种B.velezensisD61-A后,对柑橘的超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)、苯丙氨酸解氨酶(Phenylalnineammonialyase,PAL)及过氧化物酶(Peroxidase,POD)的活性进行检测。发现培养12d后,该菌株能明显提高上述防御相关酶的活性,尤其是SOD和PAL活性。证明该生防菌能诱导防御相关酶的表达,用以抵御病原菌所带来的影响。经转录组学研究,在显著性Padjust<0.05时,差异基因大量富集在牛磺酸代谢通路、芥子油苷合成通路、亚麻酸代谢通路及类黄酮合成通路中。同时,MAPK信号转导通路和植物病原互作等通路的相关基因富集程度同样显著。对部分基因进行实时荧光定量检测(RT-qPCR),以actin为内参基因,计算2-ΔΔCt,发现与植物防御反应及抗逆性相关的PR1、ChiB、PYL、S8H和WRKY29基因都上调了两倍以上,其中与氧化还原酶活性相关的S8H基因上调量超过六倍。 5.对寄主植物体内的抗坏血酸、可滴定酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量进行测定,发现B.velezensisD61-A能诱导柑橘体内抗坏血酸含量和可溶性糖含量的增加,对可滴定酸和可溶性蛋白无影响。 本研究表明,B.velezensisD61-A能通过产生挥发性抑菌物质、产生脂肽类活性物质及诱导柑橘抗病性增强等方式防治柑橘绿霉病,具有较强的生防潜力,值得进一步深入研究。

王蓝琴

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柑橘绿霉病 生物防治 贝莱斯芽孢杆菌

硕士

资源利用与植物保护

孙正祥

2024

长江大学

中文

S4