To understand the effect of rhizosphere fungi on soilborne diseases of cucumber, 16 fungal strains from rhizosphere soil were investigated for the antagonistic activity to three soilborne pathogenic fungi with dual culture method and for suppression of cucumber diseases caused by the pathogens in pot experiments. Four strains showed antagonism to one or more pathogenic fungi tested. The strain JCL143, identified as Aspergillus terreus, showed strong antagonistic activity to the three pathogenic fungi Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Rhizoctonia solani and Sclerotinia sclerotiorum. In greenhouse pot experiments, inoculation with strain JCL143 provided 74% or more of relative control effect to all the three diseases of cucumber seedling caused by the above three pathogenic fungi, and provided 85% or more of relative control effect to Rhizoctonia root rot and Sclerotinia root and stem rot in pot experiment with nonsterilized substrate. In pot experiment with natural soil as substrate, inoculation with strain JCL143 provided average 84.1% of relative control effect to Fusarium wilt of cucumber at vine elongation stage. The fermentation broth of strain JCL143 showed inhibitory effect in different degrees on the colonial growth of the three pathogenic fungi tested, and reached 63.3% of inhibitory rate of colonial growth to S. sclerotiorum. The inhibitory activity of the fermentation broth decreased with increasing treatment temperature, was liable to decrease to alkaline pH than acid pH, and stable to protease treatment. The results indicated that A. terreus is an important factor in suppression of plant soil-borne diseases, and strain JCL143 with stable disease suppression is potential in biocontrol application.
全 文 :根际真菌对黄瓜土传病害的抑制作用∗
吕 恒1, 2 牛永春2∗∗ 邓 晖2 林晓民1 金春丽2
( 1河南科技大学林学院, 河南洛阳 471003; 2中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /农业部农业微生物资源收集与保
藏重点实验室, 北京 100081)
摘 要 为了了解根际真菌对黄瓜土传病害的影响,通过平板对峙试验和温室人工接种盆栽
试验,对分离自根际土的 16株真菌开展了对土传病原真菌的拮抗作用和黄瓜土传病害的抑
制作用研究.结果表明: 有 4株真菌对一种或多种供试病原真菌表现有拮抗作用,其中经鉴定
为土曲霉的菌株 JCL143对黄瓜枯萎病菌、立枯病菌和菌核病菌 3 种供试病原真菌均有较强
的拮抗作用.在温室盆栽试验中,接种菌株 JCL143对黄瓜 3种病害的相对防效均在 74%以上;
而在不灭菌育苗基质的盆栽试验中,接种菌株 JCL143 对立枯病和菌核病的防效均在 85%以
上.在用自然土进行的温室盆栽试验中,接种菌株 JCL143 对伸蔓期黄瓜枯萎病的相对防效平
均达 84.1%.菌株 JCL143的发酵液对 3种供试病原真菌菌落生长都有不同程度的抑制作用,
对菌核病菌的菌落生长抑菌率达 63.3%.发酵液的抑菌活性随处理温度的升高而下降,对碱性
pH值比酸性 pH值敏感,而对蛋白酶处理不敏感.说明土曲霉是土壤中抑制植物土传病害的
重要因素,菌株 JCL143的抑病效果稳定,具有潜在的生防应用价值.
关键词 根际真菌; 土曲霉; 土传病害; 黄瓜; 生物防治
∗国家高技术研究发展计划项目(2013AA102801, 2013AA102802)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: niuyongchun@ aliyun.com
2015⁃02⁃06收稿,2015⁃08⁃20接受.
文章编号 1001-9332(2015)12-3759-07 中图分类号 Q939.96 文献标识码 A
Suppression of three soil⁃borne diseases of cucumber by a rhizosphere fungal strain. LYU
Heng1,2, NIU Yong⁃chun2, DENG Hui2, LIN Xiao⁃min1, JIN Chun⁃li2 ( 1Department of Forestry,
Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China; 2Institute of Agricultural Re⁃
sources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Micro⁃
bial Resources, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26
(12): 3759-3765.
Abstract: To understand the effect of rhizosphere fungi on soil⁃borne diseases of cucumber, 16 fun⁃
gal strains from rhizosphere soil were investigated for the antagonistic activity to three soilborne patho⁃
genic fungi with dual culture method and for suppression of cucumber diseases caused by the patho⁃
gens in pot experiments. Four strains showed antagonism to one or more pathogenic fungi tested. The
strain JCL143, identified as Aspergillus terreus, showed strong antagonistic activity to the three path⁃
ogenic fungi Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Rhizoctonia solani and Sclerotinia sclerotio⁃
rum. In greenhouse pot experiments, inoculation with strain JCL143 provided 74% or more of rela⁃
tive control effect to all the three diseases of cucumber seedling caused by the above three pathogen⁃
ic fungi, and provided 85% or more of relative control effect to Rhizoctonia root rot and Sclerotinia
root and stem rot in pot experiment with non⁃sterilized substrate. In pot experiment with natural soil
as substrate, inoculation with strain JCL143 provided average 84. 1% of relative control effect to
Fusarium wilt of cucumber at vine elongation stage. The fermentation broth of strain JCL143 showed
inhibitory effect in different degrees on the colonial growth of the three pathogenic fungi tested, and
reached 63.3% of inhibitory rate of colonial growth to S. sclerotiorum. The inhibitory activity of the
fermentation broth decreased with increasing treatment temperature, was liable to decrease to alka⁃
line pH than acid pH, and stable to protease treatment. The results indicated that A. terreus is an
important factor in suppression of plant soil⁃borne diseases, and strain JCL143 with stable disease
suppression is potential in biocontrol application.
Key words: rhizosphere fungi; Aspergillus terreus; soil⁃borne disease; cucumber; biological con⁃
trol.
应 用 生 态 学 报 2015年 12月 第 26卷 第 12期
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2015, 26(12): 3759-3765
土壤中存在着大量的各种微生物.它们在土壤
的碳、氮循环和维持土壤生态环境方面起重要作用.
由于植物根系的凋亡细胞及分泌物为微生物提供营
养,因此植物根际的微生物更为活跃,它们和植物生
长关系密切.根际微生物具有丰富的多样性,已经知
道部分微生物有固氮、解磷、解钾、促进植物生长的
作用,还有些微生物则可抑制土传病原微生物和提
高植物抗病能力.Yoshitaka等[1]研究表明,在抗病番
茄根际土壤中微生物多样性高于发病土壤.王茹华
等[2]研究发现,根际微生物(尤其真菌)与植物抗土
传病害关系密切. Lazarovits[3]报道了通过调整土壤
微生物生态控制马铃薯土传病害,李胜华等[4]报道
了调控土壤中微生物多样性对防治番茄土传病害有
重要的影响.很多研究表明,植物根际微生物群落结
构与土传病害的发生有密切关系,并且通过调节植
物根际的微生物群落结构可能控制和减轻植物土传
病害的发生[5] .然而,由于植物根际微生物的多样性
增加了相关研究的复杂性,对于根际微生物在控制
植物土传病害方面的了解还很少,尤其对除了菌根
真菌外的根际真菌在控制植物土传病害方面的作用
知道的更少.同时,由于近年来设施农业的发展,连
作造成了土传病害危害加剧,为防治病害而加大了
化学农药的施用,不仅增加了成本,更造成了环境污
染和农产品的农药残留加大或超标,寻求植物土传
病害的安全、经济、有效的防治方法成为设施农业生
产亟待解决的问题.笔者在对瓜类植物内生真菌和
根际真菌研究过程中,发现部分菌株对供试的土传
病原真菌具有较强拮抗作用.本文报道了根际真菌
对黄瓜土传病害抑制作用研究的部分结果,以为相
关研究和开发提供基础和参考.
1 材料与方法
1 1 供试菌株
1 1 1根际真菌 供试的 16 株真菌菌株均用稀释
分离法,分离自 2006 年 10—11 月采自北京通州和
海淀地区的根际土样.其中 9 株分离自北京市通州
区大运河蔬菜基地的健康黄瓜根际土样,3 株分离
自北京市海淀区巨山农场四分场的健康黄瓜根际土
样,4 株分离自北京市海淀区巨山农场四分场的健
康菜豆植株根际土样.
1 1 2土传病原真菌 选择瓜类植物常见的 3 种土
传病原真菌:黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.
sp. cucumerinum,菌株编号 ACCC 37438)、立枯病菌
(Rhizoctonia solani,菌株编号 ACCC 36124)和菌核
病菌 (Sclerotinia sclerotiorum, 菌 株 编 号 ACCC
36081),菌株均由中国农业微生物菌种保藏管理中
心提供.
1 2 供试培养基
马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)、马铃薯葡萄
糖液体培养基(PD)、查氏琼脂培养基(CZA)和查氏
酵母膏琼脂培养基(CYA)的配制参照文献[6]的方
法,其中 CYA 是在 CZA 的配方基础上每 1000 mL
培养基加入酵母浸膏 5 g配制而成.
玉米粉蛭石培养基:将玉米粉、蛭石(体积比为
1 ∶ 4)用大约 0.6倍体积的水拌匀,以用手抓能从指
缝挤出水但不会滴下为宜,采用 250 mL 三角瓶分
装,每瓶 120 g,121 ℃高压蒸汽灭菌 1 h,24 h 后再
灭菌一次,备用.
1 3 对峙培养
将保藏的根际真菌和 3种病原真菌分别转接到
PDA平板上,待菌落生长至半个平板大小,用打孔
器在菌落边缘生长旺盛区域取直径 5 mm 的菌饼,
在预先制备好的直径 9 cm的 PDA平板中央相对两
侧相距 4 cm处分别放置一块病原真菌菌饼和一块
根际真菌菌饼,以只接病原真菌的平板为对照,每个
病原真菌和根际真菌组合做 3个平板,于 28 ℃恒温
培养箱中培养.每天观察菌落生长情况,当病原真菌
停止生长时或对照平板上菌落长满平板时,测量对
峙培养中病原真菌与根际真菌相对方向菌落的半径
和对照平板上菌落的半径以及抑菌带宽度,统计病
原真菌的菌落生长抑制率.菌落生长抑制率 = (对照
病原真菌菌落半径-对峙培养病原真菌菌落半径) /
对照病原真菌菌落半径×100%
1 4 菌株 JCL143的鉴定
1 4 1形态特征观察 将菌株 JCL143 接种在 PDA
平板上活化,然后参照文献[7]方法分别转接至查
氏琼脂培养基和查氏酵母膏琼脂培养基上,于 25 ℃
下培养,在光学显微镜下观察菌丝、孢子、孢子梗等
的形态.参考文献[7-9]进行鉴定.
1 4 2 DNA序列比对 用 CTAB法提取菌株 JCL143
总 DNA[10],用 2 对真菌通用引物[11] ITS4 / ITS5 和
Bt2a / Bt2b进行 PCR扩增,PCR产物经检测合格后,
送交北京三博远志生物测序公司进行序列测定,所
测得的序列登录 GenBank(NCBI)(http: / / www.ncbi.
nlm.nih.gov / )进行 BLAST比对.
1 5 盆栽接种试验
1 5 1黄瓜种子催芽 将‘津研 2 号’黄瓜种子用
2%的 NaClO处理 15 min,无菌水冲洗 3~4 次,再用
0673 应 用 生 态 学 报 26卷
无菌水浸泡 4 h,放置于铺有无菌滤纸的平板上,保
湿,25 ℃恒温培养箱催芽.
1 5 2菌种准备 预先将根际真菌菌株 JCL143 和 3
种病原真菌分别接种在 PDA平板上,待菌落长到约
半皿大小,用直径 7 mm 的打孔器打取菌饼.菌株
JCL143和菌核病菌的培养用玉米粉蛭石培养基,每
个装有玉米粉蛭石培养基的 250 mL 三角瓶中接种
菌饼 4 块,25 ℃培养 10 d 左右待菌丝长满后备用.
黄瓜枯萎病菌和立枯病菌的培养用 PD 培养基,每
个装有 PD 培养基的 250 mL 三角瓶中接种菌饼 4
块,25 ℃ 160 r·min-1震荡培养 10 d备用.
1 5 3对黄瓜苗期 3种病害的抑制试验 待催芽的
黄瓜种子露白,每盆 1 粒播种于口径 10 cm、高 8.5
cm的花盆中,基质用购买的黄瓜育苗基质,分为灭
菌(S)和不灭菌(N)处理.将用玉米粉蛭石培养基培
养好的 JCL143 菌种捣碎、混匀,播种时每盆 3 g 覆
盖接种于黄瓜种子上,对照覆盖等量的灭菌玉米粉
蛭石培养基,再盖上一薄层基质.待黄瓜生长到第一
片真叶展叶期接种病原真菌.每种病菌接种 10 盆黄
瓜苗,重复 3次,共 30盆.
黄瓜枯萎病菌接种:将 PD 培养好的枯萎病菌
用 4层纱布过滤除去菌丝体,用血球计数板检测滤
液中孢子浓度,用无菌水配成 106个·mL-1孢子悬
液,每株 70 mL,用灌根法分早晚两次接种[12] .
立枯病菌接种:将 PD 培养基培养的立枯病菌
用纱布过滤除去液体培养基,称量菌丝体质量,加少
量石英砂用研钵研磨,将研碎的菌丝片段按每 1 g
菌丝体加 10 mL无菌水制成菌丝悬液.接种时,在黄
瓜苗两侧 2 cm 处用小勺柄伤根,灌根接种菌丝悬
液,每株苗 15 mL.
菌核病菌接种:将用玉米粉蛭石培养基培养好
的菌核病菌菌种捣碎混匀,每株黄瓜苗接种 3 g 于
茎基部,盖上基质.
黄瓜苗接种病原真菌后置于温室中培养,白天
温度 28 ℃左右,夜间温度 20 ℃左右,11 d后逐株观
察统计黄瓜苗的发病等级.
1 5 4对黄瓜伸蔓期枯萎病的抑制试验 将自然土
(取自中国农业科学院作物科学研究所试验田)和
购买的未灭菌的黄瓜育苗基质按体积比 2 ∶ 1 混合
均匀装盆,每盆用 106个·mL-1枯萎病菌孢子悬液
70 mL洒于土面接种,24 h 后每盆播种露白的黄瓜
种子 1 粒,每盆用 3 g 预先培养好的捣碎混匀的
JCL143菌种覆盖接种,以等量的灭菌玉米粉蛭石培
养基覆盖为对照.接种 JCL143和未接种对照各 30盆.
黄瓜苗置于温室中培养,白天温度 28 ℃左右,夜间温
度 20 ℃左右, 约 45 d 后黄瓜处于伸蔓期,统计发病
株数及发病等级.整个试验于不同时间重复两次.
1 6 病情分级和数据统计
黄瓜枯萎病的病情分为 5 级[13] .0 级:无病症;1
级:胚轴或子叶出现轻微病症,但生长正常;2 级:胚
轴或子叶出现明显坏死斑,或一片子叶黄化,影响生
长;3级:两片子叶黄化,或一片子叶枯死;4级:两片
子叶生长僵化,植株部分萎蔫、倒伏或枯死;5 级:植
株萎蔫、倒伏或枯死.
黄瓜立枯病的病情分为 4 级[14] . 0 级:生长正
常,无病症;1级:初现病斑,基部茎秆出现水渍状病
斑;2 级:病斑扩大,茎基部萎缩;3 级:病斑继续扩
大,茎基部完全萎缩;4级:植株死亡.
黄瓜菌核病的病情分为 4 级[15] .0 级:无病症;1
级:茎基或根部稍显病斑或稍变色;2 级:1 / 3 或 1 / 2
茎基或根部出现病斑或变色腐烂;3 级:全茎或根部
被病斑环绕、变色、腐烂;4级:黄瓜苗萎蔫枯死.
发病率=发病株数 /调查总株数×100%
病情指数 =∑(病级株树×病级代表值) /株数
总和×最高病级的代表值×100
相对防效 = (对照病情指数-处理病情指数) /
对照病情指数×100%
1 7 菌株 JCL143发酵液抑菌活性测定
1 7 1发酵液制备 用直径 7 mm 的打孔器从菌株
JCL143的 PDA 平板菌落边缘旺盛生长区域取菌饼
3块,接种于装有 50 mL PD 培养基的 250 mL 三角
瓶中,25 ℃160 r·min-1震荡培养 3 d,按 5%(V ∶
V)的比例接种于装有 200 mL PD 培养基的 500 mL
三角瓶,同样条件培养 7 d,8 层纱布过滤除去菌丝
体,滤液经 4 ℃ 10000 r·min-1离心 10 min,取上清
液,用 0.22 μm无菌滤膜过滤得无菌发酵液[16],于 4
℃冰箱保存备用.
1 7 2管碟法测定抑菌活性 每个培养皿用无菌吸
管加入底层培养基(2%的水琼脂) 10 mL,待冷凝
后,将冷却至约 50 ℃的 PDA 培养基约 10 mL 倒入
凝固的底层培养基表面,待冷凝后,用直径 7 mm 的
打孔器从预先培养好的供试病原真菌 PDA 平板菌
落上取菌饼置于平皿中央,在每个平皿上距菌饼 2
cm等距对称放置 4个牛津杯(6 mm×10 mm),每个
牛津杯加 200 μL 发酵液,以加入等量无菌水为对
照.每种病原真菌做 3 个平皿,置于 25 ℃恒温培养
箱培养,3 d后用十字交叉法测量菌落直径,计算菌
落生长抑制率.
167312期 吕 恒等: 根际真菌对黄瓜土传病害的抑制作用
菌落生长抑制率=(对照菌落直径-处理菌落直
径) / (对照菌落直径-菌饼直径)×100%
1 8 菌株 JCL143发酵液稳定性测定
除了在热稳定性测定中用了 3种病原真菌作为
测试菌外,在酸碱稳定性和蛋白酶处理稳定性的测
定中均只用了菌落生长较快的立枯病菌来检测发酵
液抑菌活性的变化.
1 8 1热稳定性 取过滤发酵液 5份,每份 5 mL,装
入离心管中,分别于 60、80 和 100 ℃水浴 1 h,以及
121 ℃高压灭菌 30 min,以常温未处理的发酵液为
对照,待冷却后,管碟法检测抑菌活性.
1 8 2酸碱稳定性 取过滤发酵液 120 mL,分装于
12 只试管,其中 11 管用 1 mol · L-1 HCl 和 1
mol·L-1 NaOH溶液将 pH值分别调节至 1、2、3、4、
5、6和 8、9、10、11、12.所有 12 管发酵液经室温放置
过夜,再将调过 pH 的发酵液调回到初始发酵液的
pH值,用 pH值为 7.0的无菌水调整每份至等体积.
管碟法测定上述 12管发酵液的抑菌活性,每管发酵
液测 3个平板.
1 8 3蛋白酶处理稳定性 取无菌发酵液于离心管
中,分别加入蛋白酶 K、胰蛋白酶和胃蛋白酶,使终
浓度为 15 mg·mL-1,37 ℃水浴 1 h[17],管碟法检测
抑菌活性,每处理重复 3次.
1 9 数据处理
运用 SPSS 17.0 软件对数据进行统计分析,采
用 Graphpad Prism 6软件作图.
2 结果与分析
2 1 根际真菌的拮抗作用
在对峙培养中,16株根际真菌中有 4 株对一种
或一种以上供试病原真菌表现出拮抗作用,它们均
产生了抑菌带,属于抗生作用类型.该 4 株具有拮抗
作用的真菌均分离自黄瓜根际土.其中菌株 JCL143
对 3种供试病原真菌均有拮抗作用,对黄瓜枯萎病
菌、立枯病菌和菌核病菌的菌落生长抑制率分别为
45.2%、54.0%和 47.1%,对 3 种菌的抑菌带宽度分
别为 4.3、13.0和 16.7 mm(表 1).
2 2 菌株 JCL143的鉴定
2 2 1形态学研究 菌株 JCL143 在查氏琼脂培养
基上生长良好,菌落质地致密,土褐色,孢子形成很
多,分生孢子头为致密的柱状,后期菌落中央稍凸
起,呈絮状,菌落反面暗黄色.菌株 JCL143 在查氏酵
母膏培养基上菌落土褐色,边缘白色,质地丝绒状,
菌落背面褐色.孢梗茎无色,100 ~ 250 μm×4. 5 ~ 6
μm;顶囊近球形,直径 11~15 μm;产孢结构双层,梗
基 5~8 μm×2.5~ 3.5 μm,瓶梗 4.5 ~ 5.5 μm×2 ~ 2.5
μm;分生孢子球形,2~2.5 μm.形态学观察结果与文
献中土曲霉(Aspergillus terreus)的描述相符.
2 2 2 DNA 序列比对 用引物 ITS4 和 ITS5 对菌株
JCL143总 DNA 进行 PCR 扩增得到一条约 600 bp
的产物,测序后得到 591 bp 的 rDNA ITS 序列,提交
到 GenBank 得到序列登录号 KR732927.经在 Gen⁃
Bank中进行 BLAST 比对,该序列与 GenBank 中 As⁃
pergillus terreus(FJ590571)的序列同源性为 100%.用
引物 Bt2a和 Bt2b对菌株 JCL143 总 DNA进行 PCR
扩增得到一条约 530 bp的产物,测序后得到 529 bp
的 DNA 序列,提交到 GenBank 得到序列登录号
KR780482.经在 GenBank 中进行 BLAST 比对,发现
其与 Aspergillus terreus var. floccosus(FJ491714)的同
源性为 99%,而 Aspergillus terreus var. floccosus是 As⁃
pergillus terreus的异名(http: / / www.speciesfungorum.
org / Names / SynSpecies.asp? RecordID= 191719).
综合形态学研究和 DNA 序列比对结果将菌株
JCL143鉴定为土曲霉 Aspergillus terreus.
2 3 菌株 JCL143对黄瓜土传病害的抑制作用
2 3 1对黄瓜苗期 3种病害的抑制作用 用灭菌和
不灭菌的育苗基质进行的温室盆栽试验结果表明,
接种菌株 JCL143的黄瓜植株,3 种病害的病情指数
均明显下降,对 3种病害的相对防效均在 74%以上.
在用不灭菌育苗基质所做的盆栽试验中,接种菌株
表 1 对峙培养中 4株根际真菌对 3种病原真菌的拮抗作用
Table 1 Antagonistic activity of four rhizosphere fungal strains against three pathogenic fungi in dual culture
菌株
Strain
采集地
Origin
黄瓜枯萎病菌
F. oxysporum f. sp. cucumerinum
Ⅰ Ⅱ
立枯病菌
R. solani
Ⅰ Ⅱ
菌核病菌
S. sclerotiorum
Ⅰ Ⅱ
JCL137 北京通州 0 0 0 0 72.1 9.0
JCL139 北京通州 0 0 0 0 62.4 4.7
JCL143 北京海淀 45.2 4.3 54.0 13.0 47.1 16.7
JCL144 北京海淀 0 0 0 0 34.1 5.0
Ⅰ: 菌落生长抑制率 Inhibitory rate of colonial growth (%); Ⅱ: 抑菌带宽度 Width of inhibition band (mm).表中 4个菌株均分离自黄瓜根际土
The four isolates in the table were all isolated from cucumber rhizosphere soil.
2673 应 用 生 态 学 报 26卷
表 2 温室盆栽试验中接种菌株 JCL143对黄瓜苗期 3种病害的抑制作用
Table 2 Suppression of three diseases of cucumber seedling with strain JCL143 inoculated in greenhouse experiment
病害
Disease
灭菌基质 Sterilized substrate
处理病情指数
DI of
treatment
对照病情指数
DI of CK
相对防效
Relative control
effect (%)
不灭菌基质 Non⁃sterilized substrate
处理病情指数
DI of
treatment
对照病情指数
DI of CK
相对防效
Relative control
effect (%)
枯萎病 Fusarium wilt 14.0 54.0 74.1±0.3 16.0 62.0 74.2±0.3
立枯病 Rhizoctonia root rot 10.0 90.0 88.9±2.3 12.5 87.5 85.7±2.3
菌核病 Sclerotinia root and stem rot 10.0 45.0 77.8±0.4 7.5 52.5 85.7±0.2
DI: Disease index.
JCL143对立枯病和菌核病的防效均在 85%以上.从
试验结果还可看出,育苗基质是否灭菌对于接种
JCL143对 3种病害的相对防效影响不大(表 2).
2 3 2对黄瓜伸蔓期枯萎病的抑制作用 用自然土
进行的温室盆栽试验结果表明,两次重复试验的结
果差异不明显,试验结果稳定.盆栽试验中,与对照
相比,接种菌株 JCL143的黄瓜植株枯萎病的发病率
平均下降了 63.3%,病情指数平均下降了 49.6,发病
程度明显降低,相对防效达 84. 1%,说明菌株
JCL143对黄瓜枯萎病有较好的抑制作用(表 3).
2 4 菌株 JCL143发酵液的抑菌作用
用管碟法进行的抑菌活性测定结果表明,菌株
JCL143的发酵液对 3 种供试病原真菌菌落生长都
有不同程度的抑制作用,以对菌核病菌的抑制作用
最强,菌落生长抑菌率达到 63.3%,说明发酵液中存
在对病原真菌生长具有抑制作用的代谢物(表 4).
2 5 菌株 JCL143发酵液的稳定性
2 5 1热稳定性 菌株 JCL143 发酵液经不同温度
处理后,抑菌活性随处理温度升高呈下降趋势. 当
发酵液经 100 ℃处理 1 h 后,与未经处理的发酵液
相比,对黄瓜枯萎病菌、立枯病菌和菌核病菌的菌落
生长抑制率分别下降了 34.3%、24.4%和 35.3%.当
发酵液经 121 ℃高压灭菌 30 min 后,抑菌活性则基
本丧失.结果表明,菌株 JCL143 发酵液中的抑菌活
性物质对高温处理具有不稳定性(图 1).
表 3 温室盆栽试验中接种菌株 JCL143对黄瓜伸蔓期枯萎
病的抑制作用
Table 3 Suppression of cucumber Fusarium wilt at vine
elongation stage with strain JCL143 inoculated in green⁃
house experiment
项目
Item
发病率
Incidence (%)
接种 JCL143
JCL143
inoculated
对照
CK
病情指数
Disease index
接种 JCL143
JCL143
inoculated
对照
CK
相对防效
Relative
control
effect
(%)
试验Ⅰ Test I 30.0 96.7 8.7 60.7 85.7
试验Ⅱ Test II 33.3 93.3 10.0 57.3 82.5
平均 Average 31.7 95.0 9.4 59.0 84.1
2 5 2酸碱稳定性 菌株 JCL143 的发酵液经测定
为 pH 6.8.在酸性 pH处理下,pH值不低于 4时立枯
病菌的菌落生长抑制率下降较为缓慢,而 pH 值低
于 4时随处理的 pH值降低菌落生长抑制率迅速下
降,当处理的 pH 值达到 2 时发酵液完全失去对立
枯病菌菌落生长的抑制作用.在碱性 pH 处理下,其
对立枯病菌菌落生长的抑制作用下降较快,当处理
的 pH值为 8时其对立枯病菌的菌落生长抑制率下
降了36.7%(图2) .表明菌株JCL143发酵液中的抑
表 4 菌株 JCL143发酵液对 3种供试病原真菌菌落生长的
抑制作用
Table 4 Inhibitory effect of strain JCL143 fermentation
broth on the colony growth of the three pathogenic fungi
tested
病原真菌
Pathogenic fungus
菌落直径
Colony diameter(cm)
处理
Treatment
对照
CK
菌落生长抑制率
Inhibitory rate of
colonial growth
(%)
黄瓜枯萎病菌
F. oxysporum f. sp. cucumerinum
3.2 4.5 29.6
立枯病菌
R. solani
4.0 6.4 36.6
菌核病菌
S. sclerotiorum
2.0 5.4 63.3
图 1 不同温度处理对菌株 JCL143发酵液抑菌活性的影响
Fig.1 Effect of different temperature treatments on inhibitory
activity of strain JCL143 fermentation broth against colonial
growth of the pathogenic fungi tested.
Ⅰ: 黄瓜枯萎病菌 F. oxysporum f. sp. cucumerinum; Ⅱ: 立枯病菌 R.
solani; Ⅲ: 菌核病菌 S. sclerotiorum.
367312期 吕 恒等: 根际真菌对黄瓜土传病害的抑制作用
图 2 不同 pH处理对菌株 JCL143 发酵液抑制立枯病菌生
长的影响
Fig.2 Effect of different pH treatments on inhibitory activity of
strain JCL143 fermentation broth against colonial growth of Rhi⁃
zoctonia solani.
菌活性物质在 pH 中性条件下最为稳定,在偏酸性
条件下比偏碱性条件下的稳定性好,在碱性或强酸
条件下其抑菌活性迅速下降或消失.
2 5 3蛋白酶稳定性 与未经处理的发酵液相比,
分别经蛋白酶 K、胰蛋白酶、胃蛋白酶 37 ℃处理 1 h
的菌株 JCL143发酵液,对立枯病菌的菌落生长抑制
率分别下降了 6.6%、14.1%和 8.5%,表明 JCL143发
酵液中对立枯病菌的抑菌活性物质可能不属于蛋白
质或多肽类.
3 讨 论
根际微生物与植物有着复杂的相互关系,作物
的种类和栽培方式影响着根际微生物的种类组成和
数量,而根际微生物的种类组成和数量变化又对植
物的生长发育产生影响.有研究表明,长期连作导致
植物根际微生物多样性发生改变,有益微生物数量
减少,病原真菌数量不断累积,使根际微生态系统失
衡,从而导致病害加重,作物产量和质量降低[18-20] .
通过人工接种调节植物根部微生物群落结构,可以
减轻植物土传病害的发生,促进植物的生长[21-22] .
利用从黄瓜根际土中分离到的非致病性尖镰孢(F.
oxysporum)来控制黄瓜枯萎病、猝倒病(Pythium ulti⁃
mum)等土传病害已有多篇报道[23-25] .本研究通过
平板对峙试验和温室盆栽试验,发现一株分离自黄
瓜根际土的土曲霉菌株 JCL143 对 3 种供试土传病
原真菌及其引起的黄瓜土传病害均有较强的抑制作
用,说明土曲霉是土壤中抑制植物土传病害的一种
重要因素.菌株 JCL143在用包括自然土壤在内的不
同栽培基质的试验中表现出较稳定的抑制病害效
果,有可能通过人工接种菌株 JCL143,使其在植物
根际形成一定优势,从而调节植物根际微生物群落
结构,保护植物并提高植物抗病性,因而该菌株具有
潜在的应用价值.
土曲霉是曲霉属一个常见类群,有关土曲霉分
泌纤维素酶[26]、洛伐他汀[27]、衣康酸[28]等的研究报
道较多,但是少见关于土曲霉及其活性代谢产物用
于农业生产的报道.何璐等[29]从苦参种子内分离到
一株土曲霉,发现对黄瓜枯萎病菌有抑制作用;陈正
乾等[30]从梭鱼内脏分离到一株土曲霉,发现其对多
种细菌有抑制作用,但都没有进一步研究对植物病
害的抑制作用.本研究得到的一株土曲霉菌株
JCL143不仅对 3 种土传病菌及其所致黄瓜病害具
有很好的抑制作用,而且其除菌后的发酵液也对 3
种土传病菌表现出抑制作用.在对峙培养中出现明
显的抑菌带,说明菌株 JCL143产生了可在培养基上
扩散的抗菌物质.对发酵液的抑菌作用和稳定性的
初步研究表明,其产生的抗菌物质可能属于次级代
谢产物.抑菌活性成分对高温处理具有不稳定性,但
在 100 ℃以下活性下降较慢;在中性 pH 值溶液中
活性最高,对碱性 pH 值比酸性 pH 值敏感,这为后
续的进一步分离纯化提供了参考.这些研究结果也
表明,菌株 JCL143 可产生具有抗菌作用的代谢产
物,可能是该菌抑制土传病害的一个重要机制.
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作者简介 吕 恒,男,1989 年生,硕士研究生.主要从事农
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责任编辑 肖 红
567312期 吕 恒等: 根际真菌对黄瓜土传病害的抑制作用