全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2015, 42(3): 353 - 361 DOI: 10 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2015 03 011
基金项目: 江苏省农科院科技自主创新资金体系类(CX(12)1004⁃6)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: chzy@ jaas. ac. cn; 收稿日期: 2014 - 06 - 14
番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价
张 斌1,2 乔俊卿2 梁雪杰2 刘邮洲2 陈志谊1∗
(1.江苏省农业科学院植物保护研究所, 南京 210014; 2.南京农业大学植物保护学院, 南京 210095)
摘要: 为筛选出对番茄枯萎病和青枯病有较好防效的生防菌,采用平板对峙法,以番茄枯萎病菌
Fusarium oxysporum和番茄青枯病菌 Ralstonia solanacearum为靶标菌,从江苏沭阳、宿迁、溧水及内
蒙古海拉尔分离到的 2 062 株细菌菌株中筛选拮抗菌株,并采用平板对峙法、拮抗菌液灌根法、分
子生物学方法进行拮抗物质检测、盆栽试验及种属鉴定。 结果表明:从 2 062 株细菌中共筛选到 21
株对番茄枯萎病和青枯病具有很强拮抗作用的菌株,均能分泌蛋白酶,具有解磷作用;不能分泌几
丁质酶和纤维素酶,仅 4 株细菌能分泌嗜铁素。 拮抗细菌 SY290 对番茄枯萎病和番茄青枯病防效
最高,分别达到 74 2%和 75 0% ,SQ728 和 LS536 次之,但防效均大于 60% 。 结合各菌株形态特
征、16S rDNA与 gyr⁃B序列分析结果,菌株 SY177、SY290 和 SQ728 鉴定为解淀粉芽胞杆菌 Bacillus
amyloliquefaciens,菌株 LS536 为枯草芽胞杆菌 B. subtilis。
关键词: 番茄枯萎病菌; 番茄青枯病菌; 拮抗细菌; 筛选; 防效
Evaluation of antagonistic bacteria against Fusarium oxysporum f. sp.
lycopersici and Ralstonia solanacearum
Zhang Bin1,2 Qiao Junqing2 Liang Xuejie2 Liu Youzhou2 Chen Zhiyi1∗
(1. Institute of Plant Protection, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, Jiangsu Province, China;
2. College of Plant Protection, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu Province, China)
Abstract: To obtain antagonistic bacteria for biocontrol of Fusarium wilt and bacterial wilt of tomato, the
control efficiencies of antagonistic bacteria against Fusarium oxysporum and Ralstonia solanacearum were
screened and evaluated in vitro. A total of 2 062 strains were isolated and purified from rhizosphere soils
of tomato in Shuyang, Suqian, Lishui in Jiangsu Province and Hailaer in Inner Mongolia. The plate
confrontation, root irrigation and molecular methods were used to detect antibacterial substances, and pot
experiments and species identification were conducted. Total 21 strains which were screened and
evaluated from 2 062 strains could produce protease and had phosphate⁃solubilizing effect, but could not
produce chitinase and cellulase. Four strains could produce siderophore. The strain SY290 could control
Fusarium wilt and bacterial wilt effectively, with control efficiency of 74 2% and 75 0% , respectively,
and the control efficiencies of strains SQ728, LS536 were all above 60% . Based on morphological
characteristics, 16s rDNA and gyr⁃B sequence analysis, SY177, SY290, and SQ728 were identified as
Bacillus amyloliquefaciens, and LS536 was identified as B. subtilis.
Key words: Fusarium oxysporum; Ralstonia solanacearum; antagonistic bacterium; screening; control efficiency
番茄青枯病和枯萎病是番茄生产中的 2 种主要
土传病害,广泛分布于全球热带、亚热带和温带地
区,是世界性的重要病害(徐艳辉等,2008),具有寄
主范围广、防治困难等特点。 番茄枯萎病是由尖孢
镰刀菌 Fusarium oxysporum 引起的真菌性维管束病
害,番茄青枯病是由茄青枯劳尔氏菌 Ralstonia so⁃
lanacearum引起的细菌性维管束病害。 近年来,随
着全国设施番茄种植面积的扩大和种植年代的增
加,由番茄枯萎病菌、青枯病菌引起的土传病害连作
障碍日趋严重,对番茄的产量和品质造成严重威胁
(邢娟等,2009;乔俊卿等,2013),已成为设施番茄
安全产业化生产的瓶颈。
目前生产上防治番茄枯萎病、青枯病主要依靠
化学农药,但防效不理想。 化学药剂处理土壤,不仅
用量大、效果差,造成严重的设施农田生态环境和水
质污染,而且直接增加了农产品有毒化学物质的残
留,对人类健康带来潜在危害 ( Swanson et al. ,
2005)。 因此,设施番茄的优质高产与安全性已成
为番茄生产中十分突出的问题。 解决这一问题的根
本途径需突破目前以化学农药为主的防治对策的局
限性,开拓以微生物生防菌为核心的、高效安全的生
物防治技术体系,为无公害优质设施番茄的产业化
生产提供可持续发展的核心保障技术。
用土壤拮抗微生物防控设施番茄土传病害是一
种有效措施。 随着消费者食品安全意识的提高、植
物病原菌抗药性的迅速上升,寄主植物根围、体内和
体表的微生物在植物病害防治中的作用日益受到重
视(李世东等,2011)。 在植物病害生物防治实践
中,一大批有益微生物在植物病害防控上得以应用。
陈雪丽等(2008)分离得到多粘类芽胞杆菌 Paeniba⁃
cillus polymyxa BRF⁃1 和枯草芽胞杆菌 Bacillus subti⁃
lis BRF⁃2 防治番茄枯萎病;梁建根等(2007)发现枯
草芽胞杆菌菌株 B⁃3 对辣椒枯萎病菌表现出较好的
抑制作用;郝晓娟等(2007)分离到的短短芽胞杆菌
Brevibacillus brevis JK⁃2 对番茄枯萎病有明显的抑菌
作用。 Singha et al. (2011)用荖叶氯仿提取物能有
效防治番茄枯萎病;杨宇红等(2008)利用无致病力
hrp⁃突变体防治茄科蔬菜青枯病;黎起秦等(2007)
从番茄茎分离的内生枯草芽胞杆菌菌株 B47 对番
茄青枯病有较好的防治作用。 应用微生态学原理,
通过大量引进拮抗微生物,使设施番茄土壤生态环
境中微生物群落合理分布,并结合栽培管理、农业措
施,形成一个稳定的、平衡的、生物多样化的农田生
态系统,从而可有效控制设施番茄土传病害的暴发
与流行(陈志谊等,2004)。 本研究从江苏沭阳、宿
迁、溧水地区的设施番茄根围土壤、内蒙古海拉尔草
原土壤中分离对番茄枯萎病菌和青枯病菌具有拮抗
作用的细菌分离物,旨在筛选获得能够有效抑制番
茄枯萎病和青枯病的生防菌株,为生物防治设施番
茄土传病害提供试验材料与科学依据。
1 材料与方法
1 1 材料
供试土样:分别采自江苏沭阳、宿迁、溧水番茄
示范基地的番茄根围土壤,以及内蒙古海拉尔草原
土壤土样共 35 份,记录编号。
供试病原菌:用于拮抗性能测定的指示菌株,番
茄枯萎病菌 F. oxysporum(KW⁃88)和青枯病菌 R. so⁃
lanacearum(RSQ)均由江苏省农业科学院植物保护
研究所生物防治研究室提供。
培养基:马铃薯葡萄糖琼脂 ( potato dextrose
agar,PDA) 培养基:马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、琼脂
粉 15 g、水 1 L;改良酵母膏胨葡萄糖琼脂(yeast ex⁃
tract peptone glucose agar,YPGA)培养基:蛋白胨 5
g、酵母膏 5 g、葡萄糖 5 g、琼脂粉 15 g、水 1 L,pH 7;
蛋白酶检测培养基:脱脂奶粉 10 g、牛肉膏 3 g、蛋白
胨 10 g、NaCl 5 g、琼脂 20 g、定容至 1 L;几丁质酶检
测培养基:NH4H2PO4 1 0 g、KCl 0 2 g、MgSO4·7H2O
0 2 g、1%胶体几丁质、琼脂 20 g,定容至 1 L,pH 7;
纤维素酶检测培养基:蛋白胨 10 g、酵母粉 10 g、羧
甲基纤维素钠 10 g、NaCl 5 g、KH2PO4 1 g、刚果红
0 4 g、琼脂 20 g,定容至 1 L,pH 7;嗜铁素培养基:
铬天青 S 60 5 mg、1 mmol / L FeCl3·6H2O 10 mL、十
六烷基三甲基溴化铵 72 9 mg、琼脂 20 g,定容至
1 L,pH 7;解磷活性检测培养基:Ca3 (PO4) 2 4 g、葡
萄糖 10 g、酵母粉 0 5 g、KCl 0 2 g、NaCl 0 2 g、
(NH4) 2SO4 0 5 g、MnSO4 0 03 g、MgSO4·7H2O 0 03
g、FeSO4 0 002 g、琼脂 20 g,定容至 1 L,pH 7。
1 2 方法
1 2 1 拮抗菌株的分离和纯化
采用梯度稀释涂布平板法分离细菌分离物(方
中达,2007)。 将 10 g 土样置于 100 mL 无菌水中,
28 ℃、150 r / min 振荡培养 1 h,制备的土样悬浮液
用无菌水分别稀释成 10 - 3、10 - 4、10 - 5土壤稀释液,
各吸取 100 μL均匀涂布于 YPGA 平板,置于 28 ℃
培养箱中培养 24 h后挑取形态、颜色等不同性状细
菌单菌落纯化。
1 2 2 细菌的拮抗性能测定
采用平板对峙培养法筛选番茄枯萎病菌拮抗细
菌。 初筛时将各细菌分离物在 YPGA 斜面上活化,
分别移入 5 mL YPGA培养液中,28 ℃、150 r / min振
荡培养 24 h,获得菌含量为 108CFU / mL 的拮抗菌
液。 番茄枯萎病菌在 PDA平板上 28 ℃培养 7 d后,
沿菌落边缘用直径 5 mm 打孔器打孔,将菌饼置于
453 植 物 保 护 学 报 42 卷
空白 PDA平板中央。 培养皿四周呈“十”字形放置
4 张 5 mm 灭菌滤纸片,距培养皿中心 30 mm,每张
滤纸片滴加不同拮抗菌液 10 μL。 每处理重复 3
次,设清水对照。 28 ℃恒温培养,待对照平板菌落
长满时测量拮抗带宽。 复筛时将番茄枯萎病菌菌饼
置于空白 PDA 平板一侧,距平板边缘 30 mm,平行
另一侧距平板边缘 30 mm 放置 5 mm 灭菌滤纸片
(距平板中心 30 mm),滤纸片滴加拮抗菌液 10 μL。
每处理重复 3 次,设清水对照。 28 ℃恒温培养,待
对照平板菌落长满时测量病原菌菌落直径,并计算
抑菌率。 抑菌率 = (1 -处理病原菌菌落直径 /对照
病原菌菌落直径) × 100% 。
采用对峙生长法筛选番茄青枯病菌拮抗细菌。
待测细菌分离物菌液制备同上。 将番茄青枯病菌在
YPGA平板上活化,移入 50 mL YPGA 培养液中,28
℃、150 r / min振荡培养 24 h。 吸取青枯菌液涂布空
白 YPGA平板,每平板 0 3 mL 菌液,青枯菌含量为
108CFU / mL。 YPGA平板四周呈“十”字形放置 4 张
5 mm灭菌滤纸片,距培养皿中心 30 mm,每张滤纸
片上滴加拮抗菌液 10 μL。 每处理重复 3 次,设清
水对照。 28 ℃恒温培养,待对照平板菌落长满时测
量抑菌圈直径,并计算抑菌率。
1 2 3 拮抗细菌代谢分泌物的测定
将分离纯化好的拮抗菌株活化后,挑取单菌
落于 5 mL液体 YPGA试管中,28 ℃、150 r / min 振
荡培养 24 h,备用。 在各检测平板上均放置 5 mm
滤纸片,滴加 10 μL 菌液,每处理重复 3 次。 检测
几丁质酶时 28 ℃恒温培养 3 ~ 7 d后观察,有透明
圈产生则表明该菌可分泌几丁质酶。 检测蛋白酶
时 28 ℃恒温培养 2 d 后观察,有透明圈产生则表
明该菌可分泌蛋白酶。 检测纤维素酶时 28 ℃恒
温培养 3 ~ 4 d 后,用 0 9% NaCl 溶液浸泡平板,
每 2 h除去 NaCl溶液 1 次,冲洗并倒入新的 NaCl
溶液,6 h 后观察菌落周围是否有黄色晕圈,有则
此菌可产生纤维素酶。 检测嗜铁素时 28 ℃恒温
培养 10 d后观察,出现橘黄色晕圈表示可产生嗜
铁素。 检测解磷作用时 28 ℃恒温培养 2 ~ 4 d 后
观察,有透明圈产生则表明该菌具有解磷作用。
1 2 4 拮抗细菌对番茄枯萎病和青枯病的盆栽试验
将番茄种子浸种后播于灭菌土壤中,生长 4 周
后当番茄苗长出 6 片真叶时移苗。 枯萎病菌接种方
法(钱晓雍等,2007):将沙土与玉米粉以 3 ∶ 1比例
混匀,装袋,湿热灭菌 2 次,制成沙土培养基。 将
PDA平板上活化 7 d的番茄枯萎病菌转接到沙土培
养基中,28 ℃恒温培养箱培养 30 d,期间每隔 10 d
颠倒摇匀 1 次。 将制成的病土与无菌土以 1 ∶ 3比例
混匀装入盆钵中,然后将苗移栽至盆钵中,每盆 1
株,6 h 后灌根 20 mL 拮抗细菌菌液,菌含量为 108
CFU / mL,每处理 20 盆,常规管理,设清水对照,生
长 30 d后调查病情并计算防效。 病情指数 = ∑(各
级病株数 ×代表级值) / (调查总株数 ×最高代表级
值) × 100;防效 = (1 -试验区病情指数 /对照区病
情指数) × 100% 。
青枯病菌接种方法(陈庆河等,2004):将秧苗
移栽至装有无菌土的盆钵中,每盆 1 株。 每株番茄
苗灌根 20 mL 拮抗细菌菌液,菌含量为 108 CFU /
mL,6 h 后灌根 20 mL 108CFU / mL 青枯菌液。 每处
理 20 盆,常规管理,设清水对照。 生长 15 d 后调查
病情并计算防效。
1 2 5 拮抗细菌的鉴定
基因组 DNA 提取采用常规方法。 采用 1%琼
脂糖凝胶电泳检测其纯度和浓度,以提取的基因组
DNA 为模板,用细菌通用引物 BSF ( 27f ): 5′⁃
AGAGTTTGATCCTGGCTCAG⁃3 和 BSR (1541r ): 5′⁃
AAGGAGGTGATCCAGCCGCA⁃3′扩增 16S rDNA 序
列。 gyr⁃B 基因片段扩增引物为 gyrB⁃F:GAAGT⁃
CATCATGACCGTTCTGCAYGCNGGNGGNAARTTYGA
和 gyrB⁃R:AGCAGGGTACGGATGTGCGAGCCRTCAACR
TCNGCRTCNGTCAT(喻国辉等,2010)。 PCR扩增产物
由生工生物工程(上海)股份有限公司测序。 并将该
菌的 16S rRNA序列与 gyr⁃B基因序列在 NCBI中采
用 BLAST 程序进行同源性搜索比对,通过软件
Clustal X 1 81 和 Mega 4 1 构建系统进化树。
1 3 数据分析
采用 DPS 7 05 软件对试验数据进行方差分析,
应用 Duncan氏新复极差法进行显著性检验。
2 结果与分析
2 1 番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗菌的分离与筛选
从 35 份土壤中共获得细菌分离物 2 062 株。
对番茄枯萎病菌具有较强拮抗作用的菌株有 74 株,
均来自江苏地区番茄根围土壤;对番茄青枯病菌具
有较强拮抗作用的菌株有 77 株(表 1),其中 76 株
来自江苏地区番茄根围土壤,1 株来自海拉尔草原
土壤。 分离自江苏沭阳、宿迁、溧水番茄根际土壤中
具有拮抗能力的细菌分离物较多,约占总分离物的
20% ~ 30% ,其中具有较强拮抗能力的约占 5%左
右;而从海拉尔草原分离出具有拮抗能力的细菌分
5533 期 张 斌等: 番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价
表 1 不同地区土壤细菌分离物对番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗能力的测定
Table 1 Antagonistic ability of the isolates from different areas against Fusarium oxysporum and Rolstonia solanacearum
采集地点
Source of
isolate
分离数目
Number
对番茄枯萎病菌的拮抗能力 Antagonistic ability against F. oxysporum
- 所占比例 (% )Proportion +
所占比例 (% )
Proportion ++
所占比例 (% )
Proportion +++
所占比例 (% )
Proportion
海拉尔 Hailaer 562 534 95 02 23 4 09 5 0 89 0 0 00
沭阳 Shuyang 600 397 66 17 111 18 50 61 10 17 31 5 17
宿迁 Suqian 300 216 72 00 47 15 67 23 7 67 14 4 67
溧水 Lishui 600 409 68 17 103 17 17 59 9 83 29 4 83
总计 Total 2 062 1 556 75 46 284 13 77 148 7 18 74 3 59
采集地点
Source of
isolate
分离数目
Number
对番茄青枯病菌的拮抗能力 Antagonistic ability against R. solanacearum
- 所占比例 (% )Proportion +
所占比例 (% )
Proportion ++
所占比例 (% )
Proportion +++
所占比例 (% )
Proportion
海拉尔 Hailaer 562 515 91 64 37 6 58 9 1 60 1 0 18
沭阳 Shuyang 600 394 65 67 105 17 50 69 11 50 32 5 33
宿迁 Suqian 300 211 70 33 46 15 33 26 8 67 17 5 67
溧水 Lishui 600 414 69 00 98 16 33 61 10 17 27 4 50
总计 Total 2 062 1 534 74 39 286 13 87 165 8 00 77 3 73
- : 无拮抗作用; + : 拮抗带宽 0 1 ~ 10 0 mm; ++ : 拮抗带宽 10 1 ~ 20 0 mm; +++ : 拮抗带宽 > 20 1 mm。 - : No inhibitory
ability; + : the width of inhibition zone is 0 1 - 10 0 mm; ++ : the width of inhibition zone is 10 1 - 20 0 mm; +++ : the width of inhibition
zone is above 20 1 mm.
离物较少,约占 5% ~10% ,其中具有较强拮抗能力
的仅占 0 1%左右。
2 2 拮抗细菌对番茄枯萎病菌和青枯病菌抑制能力
对番茄枯萎病菌具有较强抑制能力( +++)的
74 个菌株、对番茄青枯病菌具有较强抑制能力
( +++)的 77 个菌株进行复筛,有 21 个菌株对 2 种
病菌拮抗能力均较强,其中菌株 SY177、 SY290、
SQ728 和 LS536 的拮抗性能较强,5 d后对枯萎病菌
菌丝生长抑制率分别为 55 00% 、55 00% 、52 78%
和 51 67% (表 2),2 d后对青枯菌的抑菌圈直径分
别为 19 3、21 0、19 2、19 3 mm(图 1)。 菌株 SQ728
和 LS536 可分泌一些抗菌物质,在枯萎菌边界交接
处形成较明显的抑菌带;而菌株 SY290 生长速度很
快,当对照平板病原菌长满时,该菌几乎覆盖平板,
且病原菌菌丝也没有蔓延生长;菌株 SY177 在对峙
后期,病原菌菌丝开始有蔓延生长的迹象。
2 3 拮抗细菌的产酶和代谢物活性测定
被测的 21 个菌株均能分泌蛋白酶(表 3),在测
试平板上将奶粉蛋白质降解成小分子可溶性物质,
形成透明圈;21 个菌株均具有解磷作用,在测试平
表 2 21 个细菌对番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗能力的复筛
Table 2 Antagonistic ability of 21 strains against Fusarium oxysporum and Ralstonia solanacearum
菌株编号
Strain No.
对番茄枯萎病菌
的抑制率 (% )
Inhibition rate against
F. oxysporum
对番茄青枯病菌
的抑菌圈直径 (mm)
Inhibition zone against
R. solanacearum
菌株编号
Strain No.
对番茄枯萎病菌
的抑制率 (% )
Inhibition rate against
F. oxysporum
对番茄青枯病菌
的抑菌圈直径 (mm)
Inhibition zone against
R. solanacearum
HLE434 44 44 ± 0 02 h 15 7 ± 0 6 hi SQ708 48 89 ± 0 02 fg 17 7 ± 0 6 gh
SY177 55 00 ± 0 01 ab 19 3 ± 1 2 cd SQ728 52 78 ± 0 01 bcd 19 2 ± 0 8 cd
SY182 57 22 ± 0 01 a 14 3 ± 3 5 hi SQ736 50 56 ± 0 01 def 17 8 ± 0 8 fg
SY265 51 67 ± 0 01 cde 15 3 ± 0 6 hi SQ750 50 56 ± 0 01 def 15 0 ± 0 0 hi
SY272 51 67 ± 0 01 cde 18 5 ± 2 5 ef SQ819 50 56 ± 0 01 def 19 0 ± 3 3 de
SY290 55 00 ± 0 01 ab 21 0 ± 1 0 c SQ828⁃2 51 11 ± 0 02 cde 16 5 ± 1 0 gh
SY377 50 00 ± 0 02 ef 16 3 ± 0 6 gh LS419 46 11 ± 0 01 gh 25 3 ± 0 6 b
SY494 45 56 ± 0 02 h 18 0 ± 2 0 fg LS420 53 89 ± 0 01 bc 14 2 ± 2 0 i
SQ668 53 33 ± 0 03 bc 17 7 ± 0 8 gh LS536 51 67 ± 0 01 cde 19 3 ± 0 6 cd
SQ687 50 56 ± 0 01 def 15 7 ± 0 8 hi LS573 46 11 ± 0 01 gh 31 0 ± 4 6 a
SQ694 51 67 ± 0 02 cde 18 8 ± 0 6 de
表中数据为平均数 ±标准差。 同列数据后不同字母表示经 Duncan氏新复极差法检验在 P < 0 05 水平差异显著。 Data in the table
are mean ± SD. Different letters in the same column indicate significant difference at P < 0 05 level by Duncan’s new multiple range test.
653 植 物 保 护 学 报 42 卷
图 1 部分拮抗菌对番茄枯萎病菌和青枯病菌的抑制作用
Fig. 1 Inhibition of antagonistic bacterial strains against Fusarium oxysporum and Ralstonia solanacearum
A: 番茄枯萎病菌; B: 番茄青枯病菌。 A: F. oxysporum; B: R. solanacearum.
表 3 拮抗细菌产蛋白酶、嗜铁素活性及解磷作用
Table 3 Activities of protease and siderophore and phosphate⁃solubilizing effect in antagonistic bacteria
菌株编号
Strain No.
水解圈 Hydrolytic zone (mm)
蛋白酶 Protease 嗜铁素 Siderophore 解磷作用 Phosphate⁃solubilizing effect
HLE434 19 00 ± 0 50 ab 9 83 ± 2 52 c 13 67 ± 0 29 def
SY177 19 17 ± 0 29 ab - 16 17 ± 1 04 bc
SY182 18 83 ± 0 58 bc - 12 83 ± 1 04 ef
SY265 18 17 ± 0 29 cde - 12 67 ± 0 29 ef
SY272 18 83 ± 0 76 bc - 14 00 ± 0 50 cde
SY290 18 67 ± 1 26 bcd - 16 00 ± 1 50 bc
SY377 18 83 ± 0 58 bc 20 33 ± 1 76 b 14 50 ± 0 50 cd
SY494 18 17 ± 0 76 cde - 14 17 ± 0 29 cde
SQ668 17 33 ± 0 76 de - 11 17 ± 0 76 gh
SQ687 19 33 ± 0 76 a - 13 50 ± 0 50 def
SQ694 17 00 ± 0 50 f - 8 67 ± 0 76 h
SQ708 19 17 ± 0 76 ab - 13 00 ± 0 50 ef
SQ728 18 00 ± 0 50 cde - 11 50 ± 1 50 fg
SQ736 17 83 ± 1 04 cde - 15 33 ± 2 57 cd
SQ750 16 00 ± 0 50 ef - 14 33 ± 0 76 cde
SQ819 17 83 ± 0 76 cde - 12 33 ± 0 29 efg
SQ828⁃2 17 50 ± 0 50 de - 11 00 ± 1 32 gh
LS419 18 67 ± 0 29 bcd 31 33 ± 1 76 a 34 17 ± 1 61 a
LS420 18 17 ± 0 58 cde - 13 50 ± 1 80 def
LS536 17 83 ± 0 76 cde - 12 00 ± 0 50 efg
LS573 18 17 ± 1 26 cde 21 17 ± 1 76 b 36 50 ± 1 32 a
表中数据为平均数 ±标准差。 同列不同字母表示经 Duncan氏新复极差法检验在 P < 0 05 水平差异显著。 - : 无作用。 Data are
mean ± SD. Different letters in the same column indicate significant difference at P < 0 05 level by Duncan’s new multiple range test. - : No
effect.
7533 期 张 斌等: 番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价
图 2 拮抗细菌产蛋白酶(A)和解磷作用(B)检测
Fig. 2 Measurement of proteases produced (A) and phosphate⁃solubilizing effect (B) in antagonistic bacterial strains
板上能将磷酸三钙中的磷释放出来,形成透明圈
(图 2)。 仅有 4 个菌株 HLE434、SY377、LS419 和
LS573 能分泌嗜铁素,在测试平板上能螯合三价铁
离子,形成淡黄色晕圈(图 3);21 个菌株均不能分
泌几丁质酶和纤维素酶。
图 3 拮抗细菌产嗜铁素检测
Fig. 3 Measurement of siderophores produced by antagonistic bacterial strains after 10 days
2 4 拮抗细菌对番茄枯萎病和青枯病的盆栽防效
人工接种后,对照处理中番茄枯萎病的病情指
数为 51 67;番茄青枯病的发病率为 100% ;21 株拮
抗细菌对番茄枯萎病和青枯病均具有一定的防效,
对番茄枯萎病防效在 38 71% ~ 74 20%之间,对番
茄青枯病防效在 43 75% ~ 75 00% 之间。 菌株
SY290 对番茄枯萎病和青枯病防效最高,分别达
74 20%和 75 00% ;菌株 SQ728 对番茄枯萎病和青
枯病防效分别达 67 74%和 62 50% ;菌株 LS536 对
番茄枯萎病和青枯病防效分别达 67 74% 和
75 00% ;菌株 SY177 对番茄枯萎病和青枯病的防
效相对较差,只有 48 39%和 56 25% (表 4)。
2 5 拮抗细菌种属的分子鉴定
16S rDNA与 gyr⁃B 序列分析结果显示(表 4),
21 株拮抗细菌中解淀粉芽胞杆菌 Bacillus amyloliq⁃
uefaciens有 17 株,枯草芽胞杆菌 B. subtilis 仅 1 株,
萎缩芽胞杆菌 B. atrophaeus 仅 1 株,铜绿假单胞菌
Pseudomonas aeruginosa 为 2 株。 用 Mega 5 0 构建
系统发育树(图 4),进一步确定拮抗菌株 SY177、
SY290、SQ728 与解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefa⁃
ciens(NR_075005 1)序列同源性均达 99% ,鉴定为
解淀粉芽胞杆菌;菌株 LS536 与枯草芽胞杆菌 B.
subtilis(NR_102783 1)序列同源性达 99% ,鉴定为
枯草芽胞杆菌。
3 讨论
在有寄主或病原菌存在的土壤中,筛选到拮抗
作用较强的生防菌株的可能性比较大。 刘邮洲等
853 植 物 保 护 学 报 42 卷
表 4 拮抗细菌对番茄枯萎病菌和青枯病菌的盆栽防效
Table 4 Control efficiencies of antagonistic bacteria against Fusarium oxysporum and Ralstonia solanacearum in pot experiments
菌株
Strain
种名
Species
番茄枯萎病 Tomato Fusarium wilt 番茄青枯病 Tomato bacterial wilt
病情指数
Disease index
防效 (% )
Control efficiency
发病率 (% )
Disease incidence
防效 (% )
Control efficiency
HLE434 萎缩芽胞杆菌 B. atrophaeus 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 1. 26 d 43. 75 ± 0. 56 d 56. 25 ± 1. 36 d
SY177 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 26. 67 ± 0. 63 c 48. 39 ± 0. 58 e 43. 75 ± 0. 60 d 56. 25 ± 0. 80 d
SY182 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 1. 25 c 56. 25 ± 0. 25 b 43. 75 ± 0. 01 f
SY265 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 0. 78 d 50. 00 ± 0. 36 c 50. 00 ± 1. 12 e
SY272 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 0. 01 c 56. 25 ± 0. 36 b 43. 75 ± 0. 05 f
SY290 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 13. 33 ± 0. 32 f 74. 20 ± 0. 37 a 25. 00 ± 0. 45 g 75. 00 ± 0. 32 a
SY377 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 0. 20 c 37. 50 ± 0. 37 e 62. 50 ± 0. 87 c
SY494 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 1. 36 c 43. 75 ± 0. 02 d 56. 25 ± 2. 04 d
SQ668 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 31. 67 ± 0. 47 b 38. 71 ± 1. 08 f 43. 75 ± 0. 22 d 56. 25 ± 1. 04 d
SQ687 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 0. 78 d 43. 75 ± 0. 05 d 56. 25 ± 0. 01 d
SQ694 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 1. 12 d 43. 75 ± 0. 36 d 56. 25 ± 0. 22 d
SQ708 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 0. 20 d 43. 75 ± 0. 32 d 56. 25 ± 0. 16 d
SQ728 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 16. 67 ± 0. 39 e 67. 74 ± 0. 02 b 37. 50 ± 0. 02 e 62. 50 ± 0. 01 c
SQ736 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 0. 36 c 31. 25 ± 0. 01 f 68. 75 ± 0. 01 b
SQ750 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 1. 50 d 43. 75 ± 0. 32 d 56. 25 ± 0. 36 d
SQ819 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 20. 00 ± 0. 47 d 61. 29 ± 0. 70 c 37. 50 ± 0. 52 e 62. 50 ± 0. 55 c
SQ828⁃2 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 0. 36 d 43. 75 ± 0. 55 d 56. 25 ± 0. 67 d
LS419 铜绿假单胞菌 P. aeruginosa 26. 67 ± 0. 63 c 48. 39 ± 0. 78 e 43. 75 ± 0. 04 d 56. 25 ± 0. 01 d
LS420 解淀粉芽胞杆菌 B. amyloliquefaciens 21. 67 ± 0. 71 d 58. 07 ± 1. 24 c 43. 75 ± 0. 20 d 56. 25 ± 0. 22 d
LS536 枯草芽胞杆菌 B. subtilis 16. 67 ± 0. 39 e 67. 74 ± 0. 01 b 25. 00 ± 0. 20 g 75. 00 ± 0. 32 a
LS573 铜绿假单胞菌 P. aeruginosa 23. 33 ± 0. 55 c 54. 84 ± 1. 12 d 50. 00 ± 0. 01 c 50. 00 ± 0. 02 e
CK 51. 67 ± 0. 50 a - 100. 00 ± 0. 00 a -
表中数据为平均数 ±标准差。 同列数据后不同字母表示经 Duncan氏新复极差法检验在 P < 0 05 水平差异显著。 Data in the table
are mean ± SD. Different letters in the same column indicate significant difference at P < 0 05 level by Duncan’s new multiple range test.
图 4 四株拮抗细菌基于 16S rDNA区域的系统发育树分析
Fig. 4 Phylogenetic tree of the 16S rDNA of four antagonistic bacteria
(2012)发现从不同寄主植物根围土壤有望分离获
得较好的拮抗细菌。 本试验从番茄根围土壤中分离
得到对番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗作用较强的菌
株,而从非寄主根围土壤中分离到的很少,推测可能
拮抗细菌与病原菌之间除具有竞争、拮抗关系外,还
具有共存、相随关系。
有研究报道,皿内抑菌试验与实际盆栽防效之
间具有一定的相关性,但不完全相关(刘邮洲等,
2012)。 本研究发现,菌株 SY290、SQ728 和 LS536
在皿内抑菌试验和盆栽防效试验中对番茄枯萎病菌
和番茄青枯病菌的作用效果一致,均表现出良好的
抑菌作用;菌株 SY177 却表现出明显差异。 推测这
9533 期 张 斌等: 番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价
可能与拮抗细菌能否在番茄根系有效定殖的能力有
关,生防菌在植物根系或根际土壤的有效定殖是生
防菌发挥其生防功效的一个重要先决条件(杨秀荣
等,2008)。 本试验结果与张荣胜等(2011)、王刚等
(2007)和刘邮洲等(2006)的报道相一致。 但是,由
于直接用盆栽防效试验筛选拮抗细菌工作量大,且
具有盲目性,而室内平板对峙试验工作量小、高效、
目的性强。 因此,皿内拮抗试验一般还是被用来筛
选生防菌。
几丁质酶、蛋白酶、解磷作用、纤维素酶和嗜铁
素都与抗菌相关。 本研究筛选出的 21 株拮抗菌均
能产生蛋白酶和解磷作用,不能产生几丁质酶和纤
维素酶,4 个菌株 HLE434、SY377、LS419 和 LS573
能产生嗜铁素。 今后的研究中可以通过基因敲除构
建突变体库,使其缺失分泌抗菌物质的功能,研究拮
抗细菌抑菌作用的变化。
芽胞杆菌用于防控设施番茄土传病害具有较明
显的优势。 宋顺华等 (2011)用多粘类芽胞杆菌
WY110 抑制西瓜枯萎病菌;孙正祥和王振中(2009)
分离到的地衣芽胞杆菌 B. lincheniformis C⁃4 对香蕉
枯萎病有很好的防治作用;刘邮洲等(2012)筛选到
的枯草芽胞杆菌 PTS394 能同时防治番茄枯萎病和
青枯病;芽胞杆菌能产生大量的抗菌物质,诱导寄主
植物产生抗病能力。 尤其重要的是,芽胞杆菌能产
生芽孢,抗逆性强,生长繁殖快,能与土壤中的微生
物进行竞争形成优势种群(刘雪等,2006)。 另外,
芽胞杆菌利于保藏,且能忍受极端的外部环境而长
期存活,较适合于制成生物制剂应用,极具开发和推
广潜力(陈志谊等,2012)。 可见,芽胞杆菌作为设
施蔬菜土传病害的生防因子,具有广泛的应用前景。
本研究通过 16S rDNA 与 gyr⁃B 序列分析鉴定菌株
SY177、SY290 和 SQ728 为解淀粉芽胞杆菌,菌株
LS536 为枯草芽胞杆菌,这些菌株对番茄枯萎病和
青枯病均具有较好的生防潜力,而其作用机制和田
间防治效果还有待进一步验证。
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(责任编辑:李美娟)
1633 期 张 斌等: 番茄枯萎病菌和青枯病菌拮抗细菌的评价