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《西北农林科技大学》 2017年
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拮抗微生物对列当的防除作用及机理

陈杰  
【摘要】:根寄生杂草列当对全球许多地区农业生产造成严重危害。目前,有效防除列当仍是一个世界性难题。微生物防治是防除列当的有效途径之一,但关于列当生防微生物的研究目前多集中于列当病原菌上。本研究以筛选自来源于健康土壤的上万株微生物资源库中对多种作物病害病原菌有拮抗作用的放线菌和真菌为试验材料,通过培养皿内种子萌发抑制试验筛选向日葵列当和瓜列当的生防菌株;通过皿内共培养试验结合盆栽及田间试验对筛选出的生防菌株防除列当的效果进行了验证并对生防菌株防除列当的机理进行了研究;通过盆栽试验研究了列当生防菌株对寄主作物生长的影响。此外,本研究还通过皿内种子萌发试验从供试拮抗微生物中筛选具有诱导列当种子萌发潜能的菌株。本研究所得主要结论如下:(1)向日葵列当和瓜列当拮抗微生物的筛选。本研究筛选出强烈抑制向日葵列当种子萌发的放线菌和真菌各1株,分别为淡紫褐链霉菌(Streptomyces enissocaesilis,509)和灰黄青霉(Penicillium griseofulvum,CF3);同时还筛选出强烈抑制瓜列当种子萌发的放线菌2株(密旋链霉菌S.pactum,12#;黄白链霉菌S.albidoflavus,T4)和真菌1株,CF3。在3.5 mg ml-1浓度下,509和CF3的无细胞发酵滤液对向日葵列当及12#、T4和CF3的无细胞发酵滤液对瓜列当种子萌发的抑制率均达到75%以上。在50.0 mg ml-1浓度下,509和CF3的菌体甲醇浸提液对向日葵列当种子萌发的抑制率分别为14.8%和100.0%;而12#、T4和CF3的菌体甲醇浸提液对瓜列当种子萌发的抑制率为50.7%~100.0%。在皿内共培养试验中,509和CF3的无细胞发酵滤液均能够显著抑制向日葵列当种子的萌发。CF3的无细胞发酵滤液在皿内共培养8天后对瓜列当种子萌发的抑制率仍高达47.5%~80.3%。(2)放线菌防除列当作用研究。盆栽试验中,施加1.0 g kg-1的509菌剂使收获期向日葵列当的出土数量和寄生总数较对照分别降低了39.2%~47.5%和39.3%~62.4%。在杨凌盆栽试验中,施加1.0 g kg-1的509菌剂使生长中期和收获期向日葵列当的总干重与对照相比分别降低了46.9%和36.7%。施加12#菌剂使盆栽试验收获期瓜列当的出土数量、出土率和总干重较对照分别降低了85.7%、75.7%和55.4%。(3)真菌防除列当作用研究。杨凌盆栽试验中,施加1.0 g kg-1的CF3菌剂使收获期向日葵列当的寄生总数和总干重较对照分别降低了25.2%和46.0%。施加CF3菌剂使盆栽试验收获期瓜列当的出土数量和出土率较对照分别降低了76.2%和85.3%。进一步研究发现展青霉素是CF3抑制列当种子萌发的主要活性物质。展青霉素和CF3无细胞发酵滤液的乙酸乙酯萃取物在1.0 mg ml-1浓度下均能够完全抑制向日葵列当和瓜列当种子的萌发。(4)拮抗微生物对列当寄主的促生作用研究。在有列当寄生的条件下,施加509和CF3菌剂显著促进了盆栽向日葵的生长,增加了向日葵的生物量及籽粒干重。其中,拌土施加509和CF3菌剂使杨凌盆栽试验收获期向日葵的株高增加了39.1%~63.4%,地上干重增加了114.7%~179.0%。施加12#和CF3菌剂使盆栽试验收获期番茄产量与对照相比分别增加了51.6%和84.9%。在无列当寄生条件下,施加1.0 g kg-1的509和CF3菌剂使盆栽试验收获期向日葵的产量较对照分别增加了79.2%和46.6%,而施加12#菌剂使收获期番茄产量增加了57.3%。(5)拮抗微生物诱导列当种子萌发研究。从供试拮抗微生物中分别筛选出能够诱导瓜列当种子萌发的放线菌(链霉菌Streptomyces sp.,Act13;球孢链霉菌球孢亚种S.globisporus subsp.globisporus,D141;加利利链霉菌S.galilaeus,G37)3株,能够诱导向日葵列当种子萌发的放线菌(球孢链霉菌S.globisporus,C28和链霉菌Streptomyces sp.,S8)和真菌(木霉Trichoderma spp.;M1,M2)各2株。试验结果表明Act13、D141和G37的无细胞发酵滤液在0.35 mg ml-1浓度下可分别诱导14.7%、14.9%和15.4%的瓜列当种子萌发。C28的无细胞发酵滤液在3.5×10-4 mg ml-1浓度下可诱导13.4%的向日葵列当种子萌发。S8、M1和M2的菌体甲醇浸提液在50.0 mg ml-1浓度下分别诱导了23.4%、17.0%和15.5%的向日葵列当种子萌发。(6)拮抗微生物防除列当机理研究。试验结果表明拮抗微生物主要通过以下3种机理来防除列当:(1)通过改变寄主根区土壤中微生物区系来抑制列当的寄生和生长。盆栽试验中,向日葵列当的总数及出土数与向日葵根区土壤中放线菌和细菌的数量及比例呈显著负相关关系。瓜列当的出土数和出土率与放线菌与真菌的数量之比(A/F)、细菌与真菌的数量之比(B/F)呈负相关关系。施加1.0 g kg-1的509菌剂使盆栽试验向日葵根区土壤中放线菌的数量较对照增加了76.7%~439.9%。施加CF3、509和12#也显著增加了寄主根区土壤中A/F和B/F。(2)通过增强寄主植物的防御酶系统抗性来阻碍列当的寄生和生长。固原盆栽试验中向日葵列当的总数、鲜重及干重均与向日葵根系中多酚氧化酶PPO活力呈显著负相关。施加509菌剂使寄主向日葵根系中PPO活力与对照相比增加了43.1%。(3)通过抑制列当种子的萌发、芽管的伸长,影响芽管的形态来直接防除列当。在0.35 mg ml-1浓度下,509和12#的无细胞发酵滤液使向日葵列当芽管长度较对照分别减少了86.2%和89.6%,而CF3和12#的无细胞发酵滤液也使瓜列当芽管长度分别缩短了68.8%和55.6%。经509无细胞发酵滤液和CF3菌体甲醇浸提液处理后,部分向日葵列当的芽管发生了褐变。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S45

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