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花椒根腐病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及定殖和防治效果



全 文 :第44卷 第4期
2016年4月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)
Vol.44 No.4
Apr.2016
网络出版时间:2016-03-14 08:45 DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.04.016
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160314.0845.032.html
花椒根腐病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及
定殖和防治效果
 [收稿日期] 2014-09-10
 [基金项目] 国家自然科技资源共享平台项目(2005DKA21207-13)
 [作者简介] 李姝江(1983-),女,四川宜宾人,副教授,博士,硕士生导师,主要从事林木病害生物防治研究。
E-mail:lishujiangsumer@163.com
 [通信作者] 朱天辉(1963-),男,重庆开县人,教授,博士,博士生导师,主要从事林木病害及其防治研究。
E-mail:zhuth1227@126.com
李姝江,朱天辉,谯天敏,韩 珊
(四川农业大学 林学院,四川 成都611130)
[摘 要]  【目的】对花椒根腐病生防芽孢杆菌进行分离、筛选、定殖和防效评价,为开发高效、稳定、持久的生
物农药提供理论与实践基础。【方法】采用稀释平板涂布法分离健康花椒根际土中的芽孢杆菌,利用点菌法和打孔法
2次筛选拮抗效果最佳的芽孢杆菌,根据形态特征和生理生化试验对其进行初步鉴定,并测定其对1年生花椒根腐病
的防治效果。用链霉素标记拮抗芽孢杆菌,并检测该菌在花椒根际及根内土壤中的定殖动态,以此为基础,运用灌根
法对花椒根腐病进行预防和治疗处理,计算发病率、病情指数和防治效果。【结果】在分离获得的20株芽孢杆菌中,
编号为B3的菌株拮抗作用最强,抑菌圈直径达26.0mm,高温处理后仍具有活性,初步确定其为蜡样芽孢杆菌Ba-
cillus cereus。盆栽试验结果表明,花椒根腐病发病率和病情指数随B3菌株发酵液稀释倍数增加而增加,B3发酵液原
液至稀释200倍以下防治效果显著。定殖动态试验结果表明,无论病原菌存在与否,抗300μg/mL链霉素的突变菌
株均能在根际土壤和根内定殖,但根际土菌量大于根内,且早于根内达到峰值,随接种时间延长,定殖量下降并维持稳
定。田间试验中,突变菌株B3无论预防还是治疗试验,均能发挥很好的效果,并优于原始菌株和化学农药双效灵。【结
论】菌株B3能在花椒根际和根内很好地定殖、排挤病原物,具有对花椒根腐病进行生物防治的潜力和良好的发展前景。
[关键词] 花椒;根腐病;腐皮镰刀菌;芽孢杆菌;生物防治
[中图分类号] S435.73 [文献标志码] A [文章编号] 1671-9387(2016)04-0114-09
Screening,identification,colonization and control efect of biocontrol
Bacilus sp.against root rot of Zanthoxylum bungeanum Maxim.
LI Shu-jiang,ZHU Tian-hui,QIAO Tian-min,HAN Shan
(College of Forestry,Sichuan Agricultural University,Chengdu,Sichuan611130,China)
Abstract:【Objective】Biocontrol Bacillus sp.was isolated and screened and its colonization and control
effect were evaluated to provide theoretical and practical basis for developing efficient,stable and abiding
biopesticides.【Method】Bacillus sp.was isolated from rhizosphere soil of healthy prickly ash Zanthoxylum
bungeanum Maxim.Bacillus sp.with optimal antagonistic effect was screened twice by point bacteria and
stiletto methods,and identified by morphological characteristics and physiological-biochemical tests.The
control effect on one-year-old Chinese prickly ash root rot was also dertermined.The antagonistic Bacillus
sp.was marked by streptomycin and the colonization dynamic was analyzed in the root interior and rhizo-
phere of Chinese prickly ash.Then,Chinese prickly ash root rots were treated by preventing and controling
treatments,and the incidence,disease index,and control effect were calculated.【Result】Among the 20 Ba-
cillus sp.strains obtained,the antagonistic effect of strain B3was the strongest with the inhibition zone di-
ameter of 26.0mm.It kept activity after high-temperature treatment,and was preliminarily identified as
Bacillus cereus.Pot experiment showed that the incidence and disease index increased along with the dilu-
tion time,and the control effects of strain B3fermentation liquid diluted by less than 200times were re-
markable.The colonization dynamic results showed that the mutational strain against streptomycin of 300
μg/mL could colonize in the root interior and rhizophere no matter the pathogen existing or not.But the
quantity in the rhizophere was more and the peak value appeared earlier than root interior.The colonization
quantity declined and maintained stably along with the increase of inoculation time.In field experiment,the
mutational strain B3had good effects and was better than the original strain and mixed amino acid copper
complex(CCMA)in both prevent testing and control testing.【Conclusion】Strain B3can commendably
colonize in the root interior and rhizophere of Chinese prickly ash and supplant the pathogen.Thus,it has
biocontrol potential against Chinese prickly ash root rot and favourable developed prospect.
Key words:Zanthoxylum bungeanum Maxim.;root rot;Fusarium solani(Mart)Sacc.;Bacillus sp.;
biocontrol
  花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)属芸
香科花椒属植物,是一种重要的油料、香料、药材等
多用途树种,在中国栽培的范围广、产量高[1],为目
前四川省内发展的主要经济林种之一。但花椒易受
到根腐病[2]、流胶病[3]、锈病[4]和枯穗病[5]等20余
种病害的危害,其中由腐皮镰刀菌(Fusarium solani
(Mart)Sacc.)[1-2]引起的花椒根腐病导致根系腐
烂,地上部分叶片变小、枝条发育不全,最终导致整
株枯死,严重影响花椒产量和品质,给花椒产业造成
重大的经济损失。迄今对花椒根腐病病原鉴定及其
生物学特性[1]、发生特点[2]及防治[6]研究较为广泛。
蒋其军等[7]选用根腐净、福美双等药剂对该病进行
田间防治,得到较好防效。化学防治虽是一种有效
的防治手段,但存在病原菌抗药性、环境与食品安
全、药害等许多实际问题,一些化学杀菌剂在许多发
达国家和地区已严格限制使用[8]。而与环境友好的
生物农药越来越受到人们的青睐,是未来农业可持
续发展的重要组成部分[9-10]。花椒根腐病是一种土
传根病,侵染循环尚不明显,发病土壤环境相对稳
定,最适宜于生物防治。但目前有关花椒根腐病的
生物防治,仅见朱天辉和杨启智[11]采用腐皮镰刀菌
培养液诱导花椒抗根腐病的初步研究。
芽孢杆菌作为自然界中分布最为广泛且极易分
离培养的一类细菌,具有广谱抗菌活性和极强的抗
逆能力[12]。目前,在植物病害生物防治领域已得到
广泛应用,如在辣椒[13]、水稻[14]、小麦[15]、烟草[16]等
多种植物上显示出很好的防效,然而有关将花椒根
际土壤中的芽孢杆菌应用于根腐病这一经济林木重
大病害防治的研究尚未见报道。此外,成功的生物
防治必须具备两个条件:生防菌能在引进位点有效
地定殖,并且能在侵染位点表现出与离体测定时相
同的拮抗作用[17]。因此,探索生防菌的定殖动态和
消长规律成为生物防治研究的重要内容。本研究以
健康花椒根际土中芽孢杆菌为筛选对象,通过初筛、
复筛、盆栽试验获得目标菌株,经发酵培养后进行定
殖动态和田间生物防治研究,以期为开发环保型生
防制剂提供技术支撑。
1 材料与方法
1.1 材 料
供试花椒样品为1年生大红袍花椒(Zanthox-
ylum bungeanum Maxim.)苗木,由汉源清溪花椒种
植林地提供,用四川于盆栽防效和定殖试验。
于四川汉源清溪花椒种植林地采集健康花椒根
际土壤(表层10cm以下)装入无菌样品袋带回实验
室,用于芽孢杆菌的分离。
供试盆栽试验土壤采自四川省雅安市大兴镇林
木育种基地,采样深度为0~30cm,紫色土。土壤
理化性质为:pH 7.1,全磷含量1.8g/kg,全钾含量
8.4g/kg,全氮含量1.2g/kg,速效磷含量25.32
mg/kg,速效钾含量 35.36 mg/kg,碱解氮含量
31.56mg/kg,有机质含量24.3g/kg。样土混合均
匀后,装袋(5kg/袋),共计140袋,用体积分数
0.1%甲醛溶液熏蒸灭菌。
供试病原菌为腐皮镰刀菌(Fusarium solani
(Mart)Sacc.),分离于四川汉源清溪花椒根腐病发
病林地中发病花椒的根茎组织,由四川农业大学森
林保护省级重点实验室提供。将该菌于25℃培养
511第4期 李姝江,等:花椒根腐病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及定殖和防治效果
7~10d后,收集其分生孢子,用无菌水稀释成105
CFU/mL,用于盆栽防效和定殖试验。
抗生素为纯度99.9%链霉素(streptomycin,
Str),购自上海生物工程有限公司。杀菌剂为20%
双效灵,购自四川瑞进特科技有限公司。
1.2 根际土芽孢杆菌的分离与纯化
采用稀释平板涂布法[18]。称10g采集的根际
土壤样品于盛有90mL无菌水和少量玻璃珠的三
角瓶中,充分混匀后制成土壤悬浮液,100℃水浴加
热5min。冷却后,无菌条件下取1mL加入装有9
mL无菌水的试管中,充分混匀得到10-2的稀释液,
按照此法依次稀释,分别获得10-3,10-4,10-5和
10-6的稀释液,分别取各浓度土壤稀释液0.1mL,
将其涂布在LB培养基上,倒置在30℃恒温培养箱
中,48h后根据菌落形态特征,挑取单菌落进行平
板划线,保存于斜面备用。
1.3 生防芽孢杆菌的筛选
初筛:将斜面培养的产孢的腐皮镰刀菌用无菌
水洗出分生孢子,用移液枪取1mL加入无菌培养
皿中,倒入45℃左右的PDA培养基15mL,充分混
合均匀,冷却后制成含菌平板。采用点菌法[19],接
种分离获得的芽孢杆菌,倒置在30℃培养箱中,24
h后观察有无抑菌圈产生。
复筛:将初筛筛选出的抑菌活性较强的芽孢杆
菌菌株活化后分别接种于LB肉汤培养液中,30℃、
120r/min的摇床中培养24h后,作为种子液以1∶
1体积比加入含有葡萄糖的LB肉汤培养基,30℃、
120r/min的恒温摇床中培养48h后取出,取上清
液,3 500r/min离心5min,再取上清液用打孔
法[20]进行抑菌试验,24h后观察有无抑菌圈产生。
对筛选出的芽孢杆菌发酵液进行121 ℃、15
min高温处理,按照上述方法检测拮抗活性的有无。
1.4 生防芽孢杆菌的鉴定
根据菌体和菌落形态特征、革兰氏染色等,结合
生理生化试验,参照《常见细菌系统鉴定手册》[21]进
行鉴定。
1.5 盆栽防效试验
取105 CFU/mL的腐皮镰刀菌分生孢子悬液
50mL,接种于1年生盆栽花椒苗木根系,7d后用
筛选出的生防菌采用1.3节中的方法发酵后,取其
发酵液,分不同浓度(原液及稀释50倍、100倍、200
倍、500倍、1 000倍),采用灌根法[22]对花椒苗进行
处理,每盆50mL,并以无菌水和无菌培养液为对
照,每处理10盆,30d后进行病害调查统计,并计算
发病率、病情指数和防治效果。病害分级标准:0
级,根部健康;Ⅰ级,1/5以下侧根腐烂;Ⅱ级,1/5至
1/3侧根腐烂;Ⅲ级,1/3至2/3侧根腐烂;Ⅳ级,2/3
以上侧根腐烂甚至整株死亡。
发病率=(发病株数/总接种株数)×100%;
病情指数=[(各病级株数×代表级值)/(总株
数×发病最高级的代表级值)]×100;
防治效果=[(对照病情指数-处理病情指数)/
对照病情指数]×100%。
1.6 生防芽孢杆菌在花椒根际及根内土壤中的定
殖动态
1.6.1 生防芽孢杆菌抗链霉素标记及突变菌株的
拮抗性和稳定性 参照谯天敏等[17]的方法,取芽孢
杆菌发酵液100μL涂布于含20μg/mL链霉素的
LB培养基上,30℃培养3d,确定天然抗药性后,挑
取单菌落依次在含40,60,120,180,240,300μg/mL
链霉素的LB培养基上继代培养,直至筛选出的突
变体菌株对链霉素耐药达300μg/mL。
原始菌株与突变菌株活化后,与病原菌对峙培
养,30℃培养5d,观察培养皿中有无拮抗带,记录
拮抗带的宽度并计算抑制率,每处理重复3次。抑
制率=(对照菌落直径-处理菌落直径)/对照菌落
直径×100%。
参照周林等[23]的方法,将突变菌株在抗性平板
上继代培养,每隔3d转接1次,转20次后保存LB
斜面,30d后将保存于斜面的菌株分别转接于LB
平板(含300μg/mL链霉素)和LB培养液。观察
LB平板上突变菌株的生长情况;LB培养液中的突
变菌株培养24h后,涂布于LB平板,然后用灭菌牙
签随机挑取100个菌落点接种到含300μg/mL链
霉素的LB平板上,30℃培养3d,以突变菌株所占
百分比计算其稳定性。
1.6.2 突变菌株在花椒根际及根内土壤中的定殖
与消长动态 突变菌株采用1.3节的方法发酵后,
用无菌水调节菌液的OD值,制成108 CFU/mL菌
剂(平板计数法统计带菌量)。分别用105 CFU/mL
腐皮镰刀菌分生孢子悬液和无菌水各50mL接种1
年生盆栽花椒苗木根系,7d后灌根法接种突变菌株
菌剂100mL,每处理30盆。于接种后的第1,5,10,
20,40,80天对根系组织和根际土进行取样,用含
300μg/mL链霉素的LB培养基检测突变体菌株数
量(每克根系组织或根际土的含菌量对数值)。
1.7 生防芽孢杆菌对花椒根腐病的田间防治效果
田间防治试验在四川汉源清溪花椒种植林地进
611 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第44卷
行。
预防处理方法为:选择1年生尚未发病花椒林
地内的花椒苗木,用1.3节制作的原始菌株和1.6.1
中筛选的突变菌株菌剂原液及二者的10倍、100
倍、500倍、1 000倍稀释液灌根,每株100mL,每处
理30株,每年春季施用1次,2011-2013年连续3
年施用,以双效灵1 000倍液、无菌水和无菌培养液
为对照。
治疗处理方法为:选择3年生发病花椒林地内
的花椒植株,用1.3节制作的原始菌株及1.6.1中
筛选的突变菌株菌剂原液和10倍、100倍、500倍、
1 000倍稀释液灌根,每株100mL,每处理30株,
春、夏各1次,2011-2013年连续3年施用,以双效
灵1 000倍液、无菌水和无菌培养液为对照。
以上处理全部完成后80d进行病害调查,分级
标准为:0级,整株健康;1级,叶片变小、枝条发育不
全;2级,整株死亡。按1.5节的方法计算发病率、
病情指数和防治效果。
1.8 数据分析
试验数据采用Excel 2007和SPSS 13.0软件
分析处理,采用LSD法进行多重比较(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 生防芽孢杆菌的初筛与复筛
根据菌落颜色、形态、光学特性以及是否产生色
素等特征进行合并后,从花椒根际土壤中共分离获
得20株生防芽孢杆菌(表1)。采用点菌法进行拮
抗测定发现,20株芽孢杆菌均有一定的抑菌作用,
其中B2、B3和B20 3株芽孢杆菌对花椒根腐病菌具
有较强的拮抗作用,抑菌圈直径均达到10.0mm以
上。B3菌株拮抗作用最强,抑菌圈直径均达到20.0
mm以上,其次是 B2和 B20,抑菌圈直径均达到
13.0mm以上,显著高于其他菌株。B11抑菌圈直
径最小,仅为4.0mm。
采用打孔法进一步复筛,结果表明B2、B20基
本不产生抑菌圈,而B3菌株抑菌圈直径达到26.0
mm,说明B3对腐皮镰孢病菌具有较好的抑制作
用。B3发酵滤液经过121℃高温处理15min后仍
具有拮抗活性(抑菌圈直径为9.0mm),说明B3菌
株具有耐热性。
表1 生防芽孢杆菌菌株筛选结果
Table 1 Screening of biocontrol Bacillus spp.
分离菌株代码
No.of strain
菌落特征
Conoly characteristics
抑菌圈直径/mm Diameter of inhibition zone
初筛
First screening
复筛
Second screening
B1 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  5.0±0.5de  0c
B2 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  14.0±1.3b 1.0±0.3b
B3 表面不光滑,白蜡状,乳白色 Rough surface,wax shape and cream  20.0±1.5a 26.0±1.5a 
B4 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  6.0±0.5cd  0c
B5 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  5.0±0.5de  0c
B6 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  7.0±1.0c 0c
B7 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±0.5de  0c
B8 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  6.0±0.5cd  0c
B9 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  7.0±1.3c 0c
B10 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  6.0±1.0cd  0c
B11 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  4.0±0.4e 0c
B12 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  5.0±0.4de  0c
B13 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±0.5de  0c
B14 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  7.0±1.5c 0c
B15 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±0.5de  0c
B16 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±0.4de  0c
B17 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  6.0±1.0cd  0c
B18 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±1.0de  0c
B19 表面不光滑,干燥,白色 Rough surface,dry and white  5.0±0.5de  0c
B20 表面不光滑,淡黄色 Rough surface and faint yelow  13.0±1.5b 1.0±0.2b
  注:表中数据为“平均数±标准差”;同列数据后标不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著(LSD法)。表3~5同。
Note:Data in the table are“mean±SD”.Different lowercase letters in the same column indicate significant differences at P<0.05level by
LSD test.The same for Table 3-5.
2.2 目标芽孢杆菌的鉴定
B3菌株经LB琼脂平板培养24h后,菌落扁
平,颜色为乳白色,不透明,表面略粗糙,呈白蜡状,
质地软,略有光泽,无色素,外形不规则近圆形,中部
711第4期 李姝江,等:花椒根腐病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及定殖和防治效果
突起,边缘不整齐。显微镜下革兰氏染色呈阳性,菌
体呈杆状,末端钝,为短或长链,芽孢椭圆中生或近
中。B3芽孢杆菌的生理生化特征见表2。表2结果
表明,接触酶、硝酸盐还原、V-P反应、明胶液化、过
氧化氢酶试验为阳性,苯丙氨酸脱氢酶、甲基红、马
尿酸盐水解试验为阴性,可利用柠檬酸盐、葡萄糖、
蔗糖、麦芽糖,不能利用木糖、甘露醇、阿拉伯糖、乳
糖,厌氧、不能形成吲哚,5℃生长、50℃不生长。根
据B3菌株菌落形态特征、革兰氏染色和生理生化
特征测定结果,初步确定B3菌株为蜡样芽孢杆菌
(Bacillus cereus Frankland)。
表2 B3菌株的生理生化特征
Table 2 Physiological-biological characteristics of strain B3
特征
Characteristics
结果
Results
特征
Characteristics
结果
Results
运动性 Motility + 厌氧生长Anaerobic growth +
接触酶Gatacase + 卵磷脂酶Lecithase +
苯丙氨酸脱氨酶Phenylalanine Deaminase - 甲基红 M.R. -
柠檬酸盐利用Citrate utilization + 明胶液化Gelatin hydrolysis +
葡萄糖利用Glucose utilization + 过氧化氢酶Catalase +
木糖利用Xylose utilization - 蔗糖利用Sucrose utilization +
甘露醇利用 Mannitol utilization - 麦芽糖利用 Maltose utilization +
阿拉伯糖利用Arabinose utilization - 马尿酸盐水解 Hippurate hydrolysis -
乳糖利用Lactose utilization - 酪素水解Casein hydrolysis +
溶菌酶生长Lysozyme growth + 酪氨酸水解Tyrosine hydrolysis +
硝酸盐还原Nitrate reduction test + 淀粉水解Starch hydrolysis +
V-P反应 V-P reaction + 形成吲哚Benzpyrole synthetise -
V-P反应下pH pH in V-P reaction  5.1  7% NaCl生长Growth in 7% NaCl +
pH 5.7生长 Growth in pH 5.7 + pH 6.8生长 Growth in pH 6.8 +
5℃生长 Growth in 5℃ + 50℃生长 Growth in 50℃ -
  注:“+”阳性;“-”阴性。
Note:“+”means positive;“-”means negative.
2.3 目标芽孢杆菌的盆栽生防效果
由表3可以看出,接种B3发酵液30d后,对花
椒根腐病具有不同的防治效果,发病率和病情指数随
稀释倍数的增加而增大,防治效果随稀释倍数的增加
而降低。其中,无菌水和无菌培养液的对照花椒苗发
病率高达94%以上,B3发酵原液至稀释200倍以下
效果显著,特别是稀释50倍以下,可基本上控制病害
不发生,而稀释500倍以上防治效果低于50%。
表3 B3菌株对花椒根腐病的盆栽防治效果
Table 3 Control effect of strain B3on Fusarium solani in pot experiment
处理
Treatment
稀释倍数(体积比)
Dilution time(volume ratio)
发病率/%
Incidence
病情指数
Disease index
防治效果/%
Control effect
原液Original liquid  1.22±0.25a 1.05±0.50a 97.56±1.87a
50  4.22±0.40b 2.87±0.75b 91.17±1.56b
B3 100  8.37±0.51c 4.49±0.70c 89.22±1.33c
200  14.15±1.12d 9.69±1.20d 81.25±1.59d
500  38.80±1.05e 30.15±1.25e 49.66±1.25e
1 000  51.23±1.34f 47.70±1.14f 25.57±1.20f
无菌水Sterile water -  94.55±0.80g  77.98±1.05g  -
无菌培养液Sterile culture liquid -  95.41±0.95g  79.35±1.08g -
2.4 抗链霉素突变菌株的拮抗性和稳定性
逐步增加链霉素质量浓度获得抗300μg/mL
的突变菌株B3,将原始菌株和突变菌株分别与腐皮
镰刀菌对峙培养5d后,测量拮抗带的宽度和病原
菌直径,结果显示,突变菌株拮抗带宽度为1.57
cm,抑制率为77.20%;原始菌株拮抗带宽度为1.59
cm,抑制率为77.87%,二者无显著差异,说明突变
菌株对病原菌仍有较强的抑制作用。
测定结果显示,继代培养后突变菌株在含300
μg/mL的LB平板上生长后形态和生长速度与原始
菌株相似。选取100个菌落点接种后,突变菌株丢
失率为0,说明所获得的突变菌株B3具有很好的抗
药稳定性。
2.5 突变菌株在花椒根际及根内的定殖和消长
动态
花椒根际和根内分离的突变菌株数量结果(图
811 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第44卷
1)表明,根际和根内的定殖量和消长规律有显著差
异,无论在有或没有腐皮镰刀菌存在的情况下,突变
菌株B3均能在根际和花椒根内定殖。对比根际和
根内的定殖量可知,根际土中菌量比根内更早达到
峰值,下降维持稳定的菌量要远大于根内部,说明突
变菌株B3更易于在花椒根际土中定殖生长。同
时,1~80d内无菌水处理的花椒根际和根内菌量都
要显著高于病原菌处理。
图1A显示,在接种后1~80d内病原菌处理与
无菌水对照在根际的定殖动态变化规律相似,1~5
d内下降,5~10d上升,10d时达到最大值,之后下
降,40~80d内维持稳定状态。其中,10d时无菌
水处理的菌量为6.70×106 CFU/g,显著高于病原
菌处理的菌量(3.32×106 CFU/g),二者到80d时
仍有9.75×103 CFU/g和4.57×103 CFU/g的菌
量。
图1B显示,接种后1~20d内无菌水和病原菌
处理花椒根内的菌量呈缓慢上升趋势,20d时均达
到最大值,分别为4.47×105 CFU/g和1.35×105
CFU/g,之后下降,40~80d保持稳定,且差异不显
著,80d时根内仍然能检测到突变菌株B3,菌量分
别为1.61×103 CFU/g和0.80×103 CFU/g。
图1 突变菌株B3在花椒根际(A)和根内(B)的定殖动态
不同大写字母表示同一处理不同时间点在P<0.05水平上差异显著(LSD法);
不同小写字母表示同一时间点不同处理在P<0.05水平上差异显著(LSD法)
Fig.1 Colonization dynamics of mutational strain B3in rhizophere(A)and root interior(B)of Zanthoxylum bungeanum
Different capital letters indicate differences at P<0.05level by LSD test at different time points of one treatment;
Different lowercase letters indicate significant differences at P<0.05level by LSD test between different treatments at the same time point
2.6 生防芽孢杆菌B3的田间防治效果
原始菌株和突变菌株B3对花椒根腐病的田间
预防效果见表4。
表4 原始菌株和突变菌株B3对花椒根腐病的田间预防效果
Table 4 Prevent effects of original and mutational strains B3on Zanthoxylum bungeanumin field
处理
Treatment
稀释倍数(体积比)
Dilution time(volume ratio)
发病率/%
Incidence
病情指数
Disease index
预防效果/%
Prevent effect
原液 Original liquid  0a 0a 100a
50  0a 0a 100a
原始菌株Original strain
100  0a 0a 100a
200  0a 0a 100a
500  6.15±0.87c 4.46±0.58c 79.26±2.50c
1 000  18.26±0.75d 10.99±0.69d 52.34±2.35d
原液 Original liquid  0a 0a 100a
50  0a 0a 100a
突变菌株 Mutational strain
100  0a 0a 100a
200  0a 0a 100a
500  4.00±0.80b 2.96±0.40b 89.65±2.27b
1 000  5.52±0.66c 4.01±0.55c 81.77±2.60c
双效灵C.C.M.A. 1 000  6.37±0.53c 4.68±0.43c 78.26±2.92c
无菌水Sterile water - 30.50±1.00e 22.55±0.98e -
无菌培养液Sterile culture liquid - 31.48±1.20e 23.44±1.10e -
  由表4可以看出,B3原始菌株和突变菌株菌剂 原液、50~1 000倍稀释液沿根系幅面灌根,对花椒
911第4期 李姝江,等:花椒根腐病生防芽孢杆菌的筛选鉴定及定殖和防治效果
根腐病都有一定的预防效果,随稀释倍数的增大发
病率和病情指数升高,而预防效果变差。无菌水和
无菌培养液对根腐病无预防作用,发病率均超过
30%。突变菌株原液稀释500倍以下的预防效果显
著优于双效灵1 000倍液,而突变菌株1 000倍液与
双效灵1 000倍液相当。相比而言,原始菌株菌剂
稀释200倍以下的预防效果与突变菌株相同,但
500倍和1 000倍稀释液发病率显著高于突变菌株,
相应预防效果也较差;1 000倍稀释液的预防效果仅
为52.34%,而突变菌株菌剂均超过80%。
由表5可以看出,B3原始菌株和突变菌株菌剂
原液、50~1 000倍稀释液沿根系幅面灌根,对花椒
根腐病都有一定的治疗作用,随稀释倍数的增大发
病率和病情指数升高,而治疗效果变差。突变菌株
菌剂稀释200倍以下的治疗效果显著优于双效灵
1 000倍液,500倍稀释液与双效灵1 000倍液差异
不显著,但均超过50%。而原始菌株菌剂稀释200
倍以下治疗效果才高于50%,500倍和1 000倍稀
释液的疗效显著低于突变菌株和双效灵1 000倍
液。以上结果说明,在自然条件下,菌株B3对花椒
根腐病既能治疗又能预防;无论在未发病还是已发
病的花椒林地,突变菌株的防治效果均比原始菌株
更好,更能适应环境并定殖及繁殖。
表5 原始菌株和突变菌株B3对花椒根腐病的田间治疗效果
Table 5 Control effects of original and mutational strains B3on Zanthoxylum bungeanumin field
处理
Treatment
稀释倍数(体积比)
Dilution time(volume ratio)
发病率/%
Incidence
病情指数
Disease index
治疗效果/%
Control effect
原液 Original liquid  9.25±2.15a 5.69±1.38a 88.20±2.30a
50  14.10±2.47ab  7.83±1.52a 84.26±1.79a
原始菌株Original strain
100  27.50±2.56c 19.55±1.50c 59.30±2.04c
200  36.44±2.55d 28.21±1.77d 52.66±1.98d
500  54.27±3.03e 34.35±2.19e 44.17±1.55e
1 000  75.39±3.12f 52.30±2.10f 22.93±2.03f
原液 Original liquid  8.17±2.56a 4.92±1.17a 89.35±2.25a
50  12.43±2.66a 7.06±1.82a 85.61±2.18a
突变菌株 Mutational strain
100  18.99±2.91b 11.88±1.76b 76.55±1.96b
200  28.62±2.18c 19.09±1.33c 60.73±1.90c
500  36.05±3.10d 26.12±2.10d 52.88±1.74d
1 000  57.78±3.08e 34.56±2.12e 41.56±1.54e
双效灵C.C.M.A. 1 000  38.14±2.98d 25.26±1.99d 50.72±1.50d
无菌水Sterile water - 100g  100g -
无菌培养液Sterile culture liquid - 100g  100g -
3 讨 论
众多研究表明,细菌有着其他微生物所不具备
的优点,如种类和数量庞大,繁殖快速,作用方式多
样等,因此在植物病害生物防治中有着非常重要的
地位。目前,已发现有18个属的细菌在植物病害生
物防治上具有应用潜力[24],特别是芽孢杆菌属
(Bucillus)的细菌,由于其抗逆性强、商贮性好,更
是受到生防工作者的重视。其中,蜡样芽孢杆菌
(Bacillus cereus)是土壤中的优势菌,不仅能防治植
物病害,而且还能促进植物生长,属于目前研究比较
多的植物根际促生菌[25]。本研究所分离的蜡样芽
孢杆菌对花椒根腐病菌拮抗作用强,能抗高温,易繁
殖,是一种极具开发价值的生防菌。但刘国红等[26]
指出,芽孢杆菌属细菌的表型特征范围较广泛,较难
准确对其进行属种确定,因而结合张艳东等[27]的报
道,还应对所得B3菌株进行16SrDNA鉴定进而印
证本研究的菌株分类鉴定结果。
植物根标存在大量的有益微生物,现已从多种
植物根际分离到对病害具有良好抑制效果的微生
物[28-29]。但是,生防菌在植物根际或根部有效定殖
是防治根部病害成功与否的关键[17]。将 DNA 和
RNA探针[30]、基因标记[31]、荧光显微镜[32]等方法
应用于生防微生物在植物根部定殖均已见报道;利
用抗生素标记具有经济、简便、快速等优点。周林
等[23]以链霉素标记枯草芽孢杆菌,检测其在香蕉体
内及根际的定殖动态,获得理想效果。本试验使用
链霉素标记也成功获得蜡样芽孢杆菌 B3抗300
μg/mL链霉素的突变菌株,经与原始菌株比较拮抗
活性、稳定性发现,其性状稳定,拮抗活性较优。在
定殖和消长动态测定中,B3突变菌株在根际土中定
殖量大于根内,且达到峰值的时间早于根内。这与
刘庆丰等[33]关于枯草芽孢杆菌在大白菜根围的定
殖结果相似,生防菌从根际土拓展到根系内部是一
021 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第44卷
个渐进的过程,在此过程中可能受到诸多因素影响,
如植物与土壤的相互作用、土壤温度、湿度、植物气
孔开放程度等。此外,本研究结果仅是利用灌根法
接种B3突变菌株,结合孙建波等[22]、周林等[23]的
报道,说明该菌株可主动穿过根皮层进入花椒体内,
显示出较强的定殖能力。再者,无论环境中有无病
原菌存在,该突变菌株均能很好地定殖于花椒的根
系和根际土中,有利于其在根部占据有利生态位点,
这为抑制花椒根腐病菌奠定了良好的基础。因此,
将定殖能力与拮抗活性相结合,可作为优良高效持
久的生防菌筛选的重要指标。
蜡样芽孢杆菌应用于植物病害生物防治时都要
经过发酵使细胞富集,进而可以直接制成活菌制剂,
但是在实际应用过程中,菌株效能不稳定是制约其
开发的重要条件之一。本研究利用突变菌株进行田
间防治试验,取得了优于原始菌株及化学农药(双效
灵)的预防和治疗效果,结合定殖结果来看,突变菌
株B3可能更适应自然环境,能更好地定殖、排挤病
原物,其防效更持久、稳定,具有良好的应用前景,可
成为防治花椒根腐病的一种新途径。
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