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生防细菌C3的鉴定及对魔芋软腐病的防效研究



全 文 :第34卷第2期          西 南 大 学 学 报 (自然科学版)           2012年2月
Vol.34 No.2 Journal of Southwest University(Natural Science Edition) Feb. 2012
文章编号:1673-9868(2012)02-0017-06
生防细菌C3的鉴定及对
魔芋软腐病的防效研究

王永吉1, 张丽辉1, 魏兰芳2,
姬广海1, 廖 林1, 林 琳1
1.云南农业大学 植物保护学院,昆明650201;
2.云南农业大学 农科基础实验教学中心,昆明650201
摘要:从魔芋根际土壤中分离得到一株具有强烈抑菌活性,并具有较广抑菌谱的革兰氏阳性生防细菌菌株C3.
经形态特征、常规生理生化特征和Biolog鉴定,发现该菌株与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens特征很
相似.采用细菌通用引物27f和1 492r扩增16SrDNA基因片段,得到1 105bp DNA片段,其序列与已报道的
解淀粉芽孢杆菌FZB42的同源性高达100%,故将生防细菌菌株C3鉴定为解淀粉芽孢杆菌B.amyloliquefaciens.
田间防效测试结果显示,在对照病情指数为41.20的情况下,生防细菌C3对魔芋细菌性软腐病的控制效果达到
了57.76%.
关 键 词:解淀粉芽孢杆菌C3;Biolog鉴定;16SrDNA测序;田间防效
中图分类号:S632.3 文献标志码:A
魔芋富含葡甘露聚糖,是唯一分布广、适应性强、可大量提取葡甘露聚糖的植物[1].但随着种植年限的延
长,栽培面积的扩大,由胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜亚种Pectobacterium carotovora subsp.carotovora引起的
魔芋细菌性软腐病近年来频繁发生,仅云南省的发病率就高达30%~50%[2].随着危害程度的增加,魔芋软
腐病也越来越受到重视.然而,迄今为止少有高效控制软腐病的报道,特别是采用生物防治措施成功地控制该
病害的报道更少.
芽孢杆菌属于土壤习居类细菌之一,占土壤中菌类的很大比例,其中许多种类独立地或与其他微生物
菌株混合具有抑制土传病害的作用,并被生产成植物病害生防制剂.生防细菌C3是本实验室从魔芋根际
土壤分离筛选出的,对魔芋软腐病菌具有较强抑制作用的生防菌株.为了进一步开发应用该菌株,本文从
表型特征、生理生化及系统发育等方面入手,确定其分类地位,并初步研究了其在田间对魔芋软腐病的防
治效果,为田间高效控制病害,提高魔芋产量和品质提供理论依据.
1 材料和方法
1.1 供试菌株
生防细菌菌株C3由本实验室采用平板稀释法从魔芋根际土壤中分离得到.植物病原细菌、病原真菌
均由本实验室保存(表1).

收稿日期:2011-05-05
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30760139);农业部公益性行业专项基金资助项目(201003029).
作者简介:王永吉(1986-),男,山西霍州人,硕士研究生,主要从事植物细菌病害生物防治研究.
通信作者:姬广海,教授.
1.2 抑菌谱测定
具体方法参照姬广海等的报道[3].
1.3 培养性状和菌体形态特征观察
将生防细菌菌株C3分别在NA和R2A培养基上培养,观察菌落形态、颜色、质地和色素等.革兰氏
染色采用氢氧化钾(KOH)溶解法和结晶紫草铵染色法.鞭毛采用EM-1200EXⅡ型透射电子显微镜观察并
拍照.芽孢染色、滑行运动观察和常规生理生化鉴定参照文献[3-5].
1.4 Biolog微生物自动鉴定系统鉴定
采用BIOLOG公司提供的MicrostationTMV4.01系统和革兰氏阳性菌微板来鉴定.具体鉴定方法参照
吴亚鹏等的报道[6].
1.5 16SrDNA序列测定及系统发育学分析
采用裂解法提取菌株C3基因组总DNA,用引物27f(5-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3)和1 492r
(5-GGCTACCTIGTIACGACTT-3)进行PCR扩增.PCR反应体系如下(50μL):缓冲液10×buffer 5μL,
dNTP(2.5mmol/mL)4μL,引物27f(10μmol/mL)2μL,引物1 942f(10μmol/mL)2μL,模板DNA
2μL,Tap酶(5U/μL)0.8μL,dd H2O 34.2μL.PCR扩增程序为:94℃5min;94℃30s,50℃30s,
72℃1.5min,35个循环;最后72℃10min.扩增产物于1%琼脂糖凝胶上切下,采用GenClean琼脂糖
凝胶DNA回收试剂盒(离心柱型)进行回收,纯化后送上海生物工程有限公司进行PCR产物测序,测序仪
器为ABI PRISM 377-96自动测序仪.将测得的基因序列通过Blast程序与GenBank中核酸数据库进行比
对分析.
1.6 16SrDNA序列分析和系统发育树的构建
所测序列递交Genbank数据库,使用Blast程序进行相似性比较(http://www.ncbi.nlm.nlm.gov/
blastN),调取Genbank数据库中与之同源性较高的一些细菌的16SrDNA序列,使用软件CLUSTALX进
行多序列匹配排列,删除序列匹配排列中出现的插入和缺失.用邻接法(Neighbor-joining method)获得分
支系统发育树,从而得知各菌株间亲缘关系的远近.设定bootstrap为1 000,用于构建系统发育树菌株的
细菌名称、编号及它们的亲缘关系(图1).
1.7 田间防效测定
本试验在云南省曲靖市富源县完成.试验设生防菌单独处理、清水对照、农药对照3个处理,每个
处理重复3次,小区完全随机排列.每小区面积为30m2,施药方法采用灌根法.每株魔芋根部灌药液
100mL,发病初期前1周施第1次药,间隔15d施第2次药,共施药2次.
1.8 调查方法及病害分级
采用五点取样法进行调查.第2次施药后20d,分别调查各小区的病情指数,计算防治效果.
防治效果=(对照病情指数-处理后病情指数)/对照病情指数×100%.
魔芋软腐病分级标准参照吴亚鹏等的报道[6].
2 结果与分析
2.1 生防细菌C3的抑菌谱测定
试验结果表明,生防细菌C3对不同寄主的软腐病原菌都具有抑菌作用,尤其是对魔芋软腐病菌
MY16抑制作用最强,其抑菌圈直径达到15.3mm.对其他病原细菌如红掌叶疫病菌(8.3mm)、马铃薯青
枯病(10.5mm)及其病原真菌如烟草黑胫病菌(17.5mm)等也有较强的抑菌效果,表明该生防细菌C3具
有广谱的抑菌作用(表1).
2.2 培养性状及形态特征观察结果
在NA培养基上菌落呈不规则圆形,边缘不整齐,菌落初期粘稠,后期起皱,乳白色,不透明,菌落边
81 西南大学学报(自然科学版)     http://xbbjb.swu.cn     第34卷
缘裂页状,质地为粗颗粒状或泡沫状,中心为乳突状凸出,菌体在液体中不易分散,不产生色素,产生芽
孢.24h内菌落直径为2mm,48h菌落直径为4mm.菌体为直杆状,大小为(0.7~0.8)×(2.0~2.4)μm
2,
周生鞭毛,芽孢中生,椭圆形,孢囊不膨大,原生质染色均匀,可运动.
表1 生防细菌C3抑菌谱测定
植物病原细菌(真菌) 学  名 菌株编号 抑菌圈直径/mm 寄主
魔芋软腐病菌 Erwinia carotovora subsp.carotovora  MY16  15.3±0.19 魔芋
马铃薯青枯病菌 Ralstonia solanacearum  P2  10.5±0.34 马铃薯
水稻白叶枯病菌 Xanthomonas oryzae pv.oryzae  YN7,YN11  19~24 水稻
烟草野火病菌 Pseudomonas syringae pv.tabaci  CX1  6.5±0.16 烟草
细菌性条斑病菌 X.oryzae pv.oryzicola  Ynb  6.9±0.15 水稻
红掌叶疫病菌 X.axonopodis pv.dieffenbachiae  5T11  8.3±0.17 红掌
香荚兰根腐病菌 Fusarium orysporumSchlf.sp.Vanillae  DL-4  13±0.51 香荚兰
芦荟根腐病菌 F.solani  LH5  8.3±0.34 芦荟
烟草黑胫病菌 Phytophthora parasitica var.nicotiana  97009  17.5±0.33 烟草
水稻稻瘟病菌 Pyricularia grisea  DW  9.4±0.16 水稻
2.3 常规生理生化特征鉴定结果
生防细菌C3革兰氏反应为阳性,在NaCl质量分数为1%~10%的情况下都可以生长,在厌氧条件下
不能生长,且不产生H2S;能利用葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和D-木糖等碳素化合物产酸;能够水
解淀粉,乙酰甲基醇试验(V.P试验)为阳性反应,硝酸盐还原反应呈阳性;能够液化明胶,过氧化物酶和
酪蛋白水解呈阳性,但不能利用氧化酶.根据上述结果,生防细菌C3应归入芽孢杆菌属Bacillus.
2.4 Biolog微生物鉴定系统鉴定结果
将生防细菌C3细菌悬浮液接种到95种碳源的Biolog微孔板中,培养24h后,测定菌株代谢情况.在
碳源利用方面,菌株C3能利用糖原(A4)、吐温40(A5)、N-乙酰-D-葡糖胺(A8)、核糖醇(A9)、L-阿拉伯
糖(A10)、D-阿拉伯糖醇(A11)、L-岩藻糖(B3)、D-半乳糖(B4)、龙胆二糖(B5)、meso-肌醇(B7)、乳酮糖
(B9)、D-甘露醇(B11)、D-阿洛酮糖(C3)、D-棉子糖(C4)、L-鼠李糖(C5)、D-山梨醇(C6)、甲基丙酮酸
(C11)、乙酸(D1)、柠檬酸(D3)、甲酸(D4)、A-羟基乙酸(D10)、Y-羟基乙酸(D12)、衣康酸(E2)、a-丁
酮酸(E3)、a-酮基戊酸(E5)、丙酸(E8)、琥珀酸(E12)、D-丙氨酸(F5)、L-丙氨酸(F6)、L-丙氨酰-甘氨酸
(F7)、L-天冬氨酸(F9)、L-谷氨酸(F10)、L-亮氨酸(G3)、L-丝氨酸(G9)、L-苏氨酸(G10)、DL-肉碱
(G11)、Y-氨基丁酸(G12)、尿苷酸(H1)、次黄苷(H2)、尿苷(H3)、胸苷(H4)、苯乙胺(H5)、丁二胺
(H6)、2-氨基乙醇(H7)、芳糖-6-磷酸(H12)共45项.不能利用环化糊精(A2)、糊精(A3)、吐温80(A6
)、N-乙酰-D-半乳糖(A7)、纤维二糖(A12)、meso-赤鲜糖醇(B1)、D-果糖(B2)、a-D-葡萄糖(B6)、a-D-
乳糖(B8)、麦芽糖(B10)、D-甘露糖(B12)、D-蜜二糖(C1)、B-甲基芳糖苷(C2)、蔗糖(C7)、D-海藻糖
(C8)、松二糖(C9)、木糖醇(C10)、单甲基琥珀酸(C12)、cis-乌头酸(D2)、a-D-半乳糖酸内酯(D5)、D-
半乳糖醛酸(D6)、D-芳糖酸(D7)、D-芳糖胺酸(D8)、D-芳糖醛酸(D9)、P-羟基乙酸(D11)、P-羟基苯酸
(E1)、α-酮戊二酸(E4)、DL-乳酸(E6)、丙二酸(E7)、奎尼酸(E9)、D-芳糖二胺(E10)、睽二胺(E11)、
溴琥珀酸(F1)、琥珀酰胺酸(F2)、芳糖醛酰胺(F3)、丙胺酰胺(F4)、L-天冬酰氨(F8)、甘氨酰-L-天冬
氨酸(F11)、甘氨酰-L-谷氨酸(F12)、L-组氨酸(G1)、羟-L-脯氨酸(G2)、L-鸟氨酸(G4)、L-苯丙氨酸
(G5)、L-脯氨酸(G6)、L-焦谷氨酸(G7)、D-丝氨酸(G8)、2,3-丁二醇(H8)、甘油(H9)、DL-a-磷酸甘油
(H10)、芳糖-1-磷酸(H11)等(表2).
Biolog测定结果经与标准库已知细菌菌株比较,C3菌株的代谢特征图谱与解淀粉芽孢杆菌Bacillus
amyloliquefaciens相似程度最高(相似值为0.663).
91第2期        王永吉,等:生防细菌C3的鉴定及对魔芋软腐病的防效研究
表2 菌株C3在Biolog阳性鉴定板上的碳源利用情况
测试项目
碳 源 利 用
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12
A - - - + + - - + + + + -
B - - + + + - + - + - + -
C - - + + + + - - - - + -
D + - + + +/- - - - - + - +
E - + + - + - - + - - - +
F - - - - + + + - + + - -
G - - + - - - - - + + + +
H + + + + + + + - - - - +
  注:“+”为阳性反应;“-”为阴性反应;“+/-”为可变.
2.5 16SrDNA的序列测定及系统发育学分析结果
2.5.1 生防细菌C3 16SrDNA的序列测定
用引物27f和1 492r对生防细菌C3的16SrDNA进行PCR扩增,得到约1 500bp的PCR产物,经
测序得到生防细菌C3菌株16SrDNA部分序列大小为1 105bp,Genbank登录号为 HQ668178.
2.5.2 系统发育学分析
Genbank序列同源性比对结果显示,生防细菌 C3与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens
FZB42 16SrDNA序列的相似性为100%,通过N-J法构建系统发育进化树(图1),结果显示生防菌C3与
Bacillus amyloliquefaciens FZB42聚类在一起,构成1个分支.结合其培养特性和生理生化反应,将生防
细菌C3鉴定为解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens.
括号中为GenBank 16SrDNA登录号.
图1 生防菌株C3的系统发育树
2.6 田间防效试验结果
田间试验结果表明,生防细菌C3平均病株率和平均病情指数都明显低于对照田块,分别为16.7%和
17.4%;其防效为57.76%.其中生防细菌C3的防效与水合霉素的防效相比较,差异具有高度统计学意义
(p=0.01),对魔芋软腐病具有较好的防治效果(表3).
表3 生防细菌C3的田间防效测定结果
处理 病株率/% 病情指数 防效/%
CK  40.00±1.21A 41.20±6.37A
水合霉素 36.30±4.71AB  26.14±4.97B 35.90B
C3  16.70±5.72B 17.40±3.97C 57.76A
  注:同列数据后不同大写字母表示处理间差异具有高度统计学意义(p=0.01).
02 西南大学学报(自然科学版)     http://xbbjb.swu.cn     第34卷
3 讨 论
菌落形态、革兰氏染色、芽孢染色和生理生化指标表明,C3菌株属于芽孢杆菌属.采用Biolog对
生防细菌C3的鉴定结果表明,生防细菌C3与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens的相似程度
最高(相似值为0.663),达到鉴定结果的临界值(革兰氏阳性细菌培养16~24h的相似值≥0.5).而
且,16SrDNA的序列测定与比对结果也表明,生防细菌C3与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefa-
ciens FZB42 16SrDNA序列的相似性为100%,所以将生防细菌C3鉴定为解淀粉芽胞杆菌Bacillus
amyloliquefaciens.
由于生防细菌 C3对魔芋细菌性软腐病有非常好的防治效果,因此被申请专利保护(专利号:
ZL2005 1 0048755.X).魔芋细菌性软腐病是一种极其难防的土传病害,除轮作行之有效外,其他防
治措施效果均不理想.土壤消毒虽然高效,但因其对土壤生态环境的破坏和高昂的成本而不能被广泛
应用;化学药剂因效果不好和防效不稳定也难被采用;而生物防治措施至今仍然停留在实验室和温
室[7-9].事实上,解淀粉芽孢杆菌是一类应用广泛且具有应用前景的植物病害生防菌,其产生的抗菌
蛋白[10]、表面活性素[11-12]、伊枯草菌素[13-14]和几丁质酶[15]等抗菌物质可以有效地控制植物病害,
并且对植株本身不会带来副作用,这也有助于实现植物病害无害化防治的目标.
田间试验结果显示生防细菌C3对魔芋软腐病的防效达到了57.76%,明显优于周燚等[16]利用抗病苏
云金芽孢杆菌工程菌BMB686和BMB3439对魔芋软腐病30%~40%的相对防效.对照水合霉素对魔芋软
腐病的防效只有35.90%,说明生防细菌C3相对于其他生防菌株和杀菌剂水合霉素都具有明显的优势,是
一种有潜力的生防细菌.本研究表明,解淀粉芽孢杆菌C3对多种病原细菌和真菌都具有较好的抑菌作用,
特别是对水稻白叶枯病菌和烟草黑胫病菌等影响较大的病菌有较强的抑制作用.有关其抗菌物质的组分和
结构,还有待进一步研究.
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Identification of Bacillus amyloliquefacien C3
and the Control Efficacy Against Soft Rot
Pathogen of Amorphophallus konjac
WANG Yong-ji 1, ZHANG Li-hui 1, WEI Lan-fang2,
JI Guang-hai 1, LIAO Lin1, LIN Lin1
1.Colege of Plant Protection,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;
2.Agricultural-based Experimental Center,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China
Abstract:A gram-positive endophytic bacterial strain(C3)was isolated from the rhizosphere soil of Amor-
phophallus konjac,which was shown to have strong antimicrobial activity and a wide antibacterial spec-
trum.Morphology,physiological and biochemical tests showed that C3was very similar to Bacillus
amyloliquefaciens.The sequence of 16SrDNA gene had 100%identity to the published sequence of B.
amyloliquefaciens FZB42,according to the amplified fragment of 1105bp with a pair of universal primers,
27fand 1 492r,of bacteria.So the strain C3was identified as B.amyloliquefaciens.Strain C3signifi-
cantly reduced the bacterial soft rot index of A.konjacin fields by 57.76%.
Key words:Bacillus amyloliquefacien C3;Biolog identification;16SrDNA;control efficacy
责任编辑 夏 娟    
22 西南大学学报(自然科学版)     http://xbbjb.swu.cn     第34卷