CN106754529B - 一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌,其分类命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,已于2016年11月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,简称CGMCC,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,菌种保藏号为CGMCC NO.13255。本发明分离得到的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,该菌株对枸杞根腐病具有较强拮抗作用,为枸杞根腐病的生物防治提供了新的生防菌,增加了生防制剂的种类。

Description

一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用
技术领域
本发明涉及一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用,属于生物技术领域。
背景技术
枸杞是一种名贵的中药,枸杞果实有较高的营养保健和药用价值,与琼珍灵芝、长白山人参,东阿阿胶并称为“中药四宝”。随着经济的发展和社会的进步,人们也越来越认识到枸杞的价值,促使人们对枸杞进行了广泛的产品开发,并取得了重要成果。宁夏枸杞在中国栽培面积最大,主要分布在中国西北地区。近年来,随着枸杞种植面积不断扩大,老产区与新产区枸杞根腐病发病率连年上升,日益严重,已经严重影响到了当地农民经济收入,对整个产业链有一定的破坏作用。枸杞根腐病是一种系统感染病害,病株根和根颈部发生腐烂,茎杆维管束变褐色。潮湿时病部偶尔长出白色或粉红色霉层(病原菌)。由于根腐,叶片变小,缺少光泽,枝条矮化,果实瘦小;或叶片变黄萎蔫,严重时植株逐渐枯死。有的病株根颈与枝干的皮层变褐色腐烂,叶尖变黄向上卷缩,逐渐焦枯,当腐烂皮层环绕树干时,病部以上树干枯死。有的枝叶突然萎蔫干枯,枯叶仍挂在树上。上述症状在一棵树上有的表现为部分主枝发病,有的树干病死后可在根颈部又长出新枝条。目前人们防治枸杞根腐病主要是喷洒农药,配方施肥,增施磷钾肥的方式。但这些方法费时费力,而且很难从根源上有效防治病害的发生,而且对环境污染大,对人体健康也有一定的伤害。因此,利用生物学方法来防治枸杞根腐病的发生已经逐渐成为人们关注的热点,而找到拮抗枸杞根腐病的菌种资源是关键,其中拮抗菌株的筛选和应用是目前微生物学工作者的研究热点之一。
解淀粉芽孢杆菌是芽孢杆菌的一个种,在酶工业、食品工业和农业中具有广泛的应用。其中,在农业应用中,尽管已有解淀粉芽孢杆菌对多种病原真菌具有活性的报道,但目前为止,解淀粉芽孢杆菌制成生防制剂用于防治植物病害的报道较少。中国专利CN1952116A公开了一种从土壤中分离的解淀粉芽孢杆菌I7及其在桃炭疽病菌、梨黑斑病菌、苹果褐腐病菌、锐顶镰刀菌、辣椒黑腐病菌、黄瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、茄子早疫病菌、立枯丝核菌、小麦根腐病菌、马铃薯丝核菌、马铃薯早疫病菌、马铃薯晚疫病菌、西瓜霜霉病等病害防治中的应用。中国专利CN1792167A公开了一种解淀粉芽孢杆菌及其在防治魔芋细菌性软腐病中的应用。美国专利US 6960342中公开了一种从台湾百合地土壤中分离得到的解淀粉芽孢杆菌,其制成的生物制剂可用于椭圆葡萄孢引起的葡萄灰霉病的防治。但目前还未有防治枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌的报道。
生防微生物与土壤环境中的微生物群落之间往往存在相互作用,外源拮抗菌的引入可以引起作物根际土壤微生物群落的组成发生变化,不同植物根际同种细菌的定植和功能具有较大差异性;而且,生防微生物在土壤环境中能否存活并且快速生长也是实现防治作用的关键,因此,筛选能够对枸杞根腐病具有防治作用的生防菌株具有十分重要的实际应用价值。
发明内容
针对上述现有技术,本发明的目的是提供一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
根据本发明的第一方面,提供一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌,其分类命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,已于2016年11月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所),菌种保藏号为CGMCC NO.13255。
该菌株是从枸杞根际土壤中分离得到,该菌株的菌落及菌体特征为:在LB平板上培养24h后菌落呈圆形,乳黄色,稍隆起,边缘整齐,表面光滑,菌落直径为2.10mm。菌体呈长杆状,产芽孢,革兰氏阳性。
该菌株的生理生化特征为:氧化酶实验阴性,接触酶实验阳性,柠檬酸盐利用实验阳性,硝酸盐利用实验阴性,淀粉水解实验阴性,M-R实验阴性,V-P实验阳性,葡萄糖发酵实验阳性,蔗糖发酵实验阳性,麦芽糖发酵实验阳性,阿拉伯糖发酵实验阳性,木糖发酵实验阳性,纤维二糖发酵实验阴性,乳糖发酵实验阴性,山梨醇发酵实验阳性,甘露醇发酵实验阳性。
根据本发明的第二方面,提供一种生防制剂,其活性成分为上述解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49的发酵产物。
优选的,所述生防制剂为液态菌剂。
进一步的,所述生防制剂中解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49的含量大于或等于3×108cfu/mL。
本发明还提供上述生防制剂的制备方法,包括如下步骤:发酵上述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,得到发酵产物。
上述制备方法中,发酵采用的培养基为液体豆芽汁培养基,其原料组成:黄豆芽100g,蔗糖50g,水1000mL,pH自然。
所述液体豆芽汁培养基的制备方法为:黄豆芽沸水蒸煮30min,用四层纱布过滤,加入蔗糖定容到1000mL。
上述制备方法中,发酵的条件为:35-40℃,恒温摇床培养20-30h;优选为,37℃,恒温摇床培养24h。
根据本发明的第三方面,提供上述解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49和/或生防制剂在防治枸杞根腐病中的应用。
上述应用中,所述防治枸杞根腐病体现在抑制枸杞根腐病的发作,降低发病率。
根据本发明的第四方面,提供上述解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49和/或生防制剂在促进枸杞生长或者促进枸杞增产中的应用。
本发明还提供一种能防治枸杞根腐病,同时促进枸杞生长和增产的产品,其活性成分为上述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49或上述生防制剂。
本发明的有益效果:
(1)本发明分离得到的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,该菌株对枸杞根腐病具有较强拮抗作用,为枸杞根腐病的生物防治提供了新的生防菌,增加了生防制剂的种类。
(2)研究表明,在大田条件下,采用本发明的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49的菌悬液对枸杞根腐病发病严重的地块的枸杞树进行灌根处理后,能明显抑制枸杞根腐病的发作,降低发病率;同时,本发明的解淀粉芽孢杆菌还能改善植株的生长状况,显著提高枸杞的产量,对枸杞树平均增产可达434%以上。以上研究结果表明,本发明的拮抗枸杞根腐病的芽孢杆菌对宁夏枸杞根腐病具有一定的防治效果。
(3)不同植物的根腐病,其病原菌不同,发病机理也会存在差异。对其他植物的根腐病有防治效果的解淀粉芽孢杆菌,并不能直接推知其对枸杞根腐病有防治效果。我们在实验过程中发现,在平板对峙实验中对植物病原菌有拮抗效果的菌株,但并不能保证其在大田实验中的效果。大田实验的结果也证明,拥有较好的平板对峙实验结果的菌株,在大田实验中,对枸杞根腐病病原菌也未必拥有明显的抑制效果。因此,对其他植物的根腐病有防治效果的解淀粉芽孢杆菌而言,由于宁夏地区恶劣的生存环境,菌株能否存活并且快速生长成为关键问题,因此未必对枸杞根腐病有防治效果。
另外,需要说明的是:解淀粉芽孢杆菌对不同植物根腐病病原菌的抑制效果,是没有可比性的。首先,解淀粉芽孢杆菌同种不同菌株会存在一定的差异,同是作为拮抗植物根腐病病原菌的菌株,由于其筛选环境的不同,其功能会存在很大的差异。其次,在平板对峙试验中,也会受拮抗菌的生长状况、菌株接种时间、菌株培养环境、培养基的成分以及不同实验人员的操作等相关因素的影响。因此,在不同文献报道中,解淀粉芽孢杆菌对不同植物根腐病病原菌的抑制效果没有可比性。
附图说明
图1:菌株GQJK49的菌落形态图;
图2:菌株GQJK49的系统进化树图。
具体实施方式
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等,可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法,检测方法等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规实验方法,检测方法等。
实施例1:菌株的分离和鉴定
1.菌株的分离与筛选:
(1)菌种的分离
从宁夏省中宁县石啦叭村采集枸杞树根际土壤样品。称取10.0克枸杞根际土,按每10克土加90mL无菌水的比例放入事先准备好的装有玻璃珠的三角瓶中,置于37℃恒温摇床上180r/min震荡20-30min。梯度稀释法,将土壤悬液稀释成10-2、10-3、10-4、10-5、10-6等不同梯度。吸取合适稀释度的土壤溶液0.1mL置于LB平板培养基中,涂布均匀(本实验选取10-4、10-5、10-6三个梯度进行涂布)。37℃恒温培养箱培养24h,挑取单菌落。将获取的菌株用三区划线的方法进行纯化,直至获得单一菌落,并对菌株进行编号,保存于4℃冰箱备用。
(2)拮抗菌的筛选
利用平板对峙法对拮抗菌进行初选。将步骤(1)保存的菌株活化,做平板对峙实验。将保存在斜面上的枸杞根际病原菌采用划线方法活化于PDA平板,28℃培养至长满平板。用灭菌的蓝枪头或打孔器将枸杞根腐病的病原菌腐皮镰孢菌(Fusarium solani)做成圆形菌块,用镊子转接到PDA平板的中间部位,置于28℃培养箱培养一天。用牙签挑取活化好的拮抗菌接种到距病原菌边缘2cm处,置于28℃培养箱继续培养2-5天,待病原菌长满平板,观察是否有抑菌带出现,测量抑菌带的宽度。同时测量抑菌直径,计算抑菌率。
抑菌率(%)=(菌落直径D-抑菌直径d)/菌落直径D×100%
2.试验结果:
选择一株抑菌效果最好的菌株GQJK49,其平板对峙试验的结果见表1。
表1:平板对峙试验结果
由表1可以看出:菌株GQJK49对枸杞根腐病的病原菌具有较好的抑菌作用。
2.菌株GQJK49的形态及生物学特性测定
(1)菌落特征及菌体形态
该菌株的菌落及菌体特征为:在LB平板上培养24h后菌落呈圆形,乳黄色,稍隆起,边缘整齐,表面光滑,菌落直径为2.10mm。菌体呈长杆状,产芽孢,革兰氏阳性。
(2)生理生化特征
该菌株的生理生化特征为:氧化酶实验阴性,接触酶实验阳性,柠檬酸盐利用实验阳性,硝酸盐利用实验阴性,淀粉水解实验阴性,M-R实验阴性,V-P实验阳性,葡萄糖发酵实验阳性,蔗糖发酵实验阳性,麦芽糖发酵实验阳性,阿拉伯糖发酵实验阳性,木糖发酵实验阴性,纤维二糖发酵实验阴性,乳糖发酵实验阴性,山梨醇发酵实验阳性,甘露醇发酵实验阳性。
3.菌株GQJK49的分子生物学鉴定
菌株GQJK4的16S rDNA基因序列,如核苷酸序列表中SEQ ID NO.1所示。将所测16SrDNA序列与GenBank数据库中的序列比对,结果表明:GQJK49与Bacillus siamensis(KCTC13613)同处于一个最小分支上,其16S rDNA基因序列与Bacillus amyloliquefaciens(NBRC 15535)的菌株序列相似度为99%,结合上述生理生化特征结果,鉴定GQJK49为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。
该菌株GQJK49,分类命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,已于2016年11月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所),菌种保藏号为CGMCC NO.13255。
实施例2:菌株GQJK49生防制剂的制备
具体制备方法如下:
将斜面保存的拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49转接到装有5mL豆芽汁液体培养基的试管中,放于37℃、180rpm恒温摇床中培养12h。然后按1%的接种量接种到100mL/250mL的液体豆芽汁培养基中,放于37℃、180rpm恒温摇床中培养24h,制成浓度为3×108cfu/mL的菌悬液。
实施例3:田间试验
1.试验方法:
选择枸杞根腐病发病严重的地块,设计两个处理,分别为处理1:GQJK49菌液(实施例2制备),每棵枸杞树用量为25mL;处理2:用等量的清水作对照。每个处理设置3个重复,每个重复选择20棵枸杞树。
具体试验方法:用清水将菌液稀释200倍后对枸杞树进行灌根。对照用等量的清水灌根。
2.试验结果:
(1)菌株GQJK49对枸杞根腐病的防治效果
结果如表2所示。
表2:大田实验中枸杞树发病统计结果
由表2可以看出:
①发病率:在大田试验中,对照的发病率为90%,用解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49菌液处理的枸杞树发病率为46.67%,与对照相比,用GQJK49处理的枸杞树的发病率降低了43.33个百分点。
②相对防效:解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49对枸杞根腐病的相对防效达55%。
(2)菌株GQJK49对枸杞树的增产效果
结果见表3。
表3:大田实验中枸杞产量统计结果
由表3可以看出:对照处理的枸杞树平均产量为0.5kg/棵,用解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49菌液处理的产量为2.67kg/棵,与对照相比,用GQJK49处理的枸杞树平均增产434%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 山东农业大学
<120> 一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌及其应用
<130> 2016
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1421
<212> DNA
<213> 菌株GQJK49
<400> 1
tcggcggctg gctcctaaaa ggttacctca ccgacttcgg gtgttacaaa ctctcgtggt 60
gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa cgtattcacc gcggcatgct gatccgcgat 120
tactagcgat tccagcttca cgcagtcgag ttgcagactg cgatccgaac tgagaacaga 180
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agccaccttt tatgtctgaa ccatgcggtt caaacaacca tccggtatta gccccggttt 1320
cccggagtta tcccagtctt acaggcaggt tacccacgtg ttactcaccc gtccgccgct 1380
aacatcaggg agcaagctcc catctgtccg ctcgacttgc a 1421

Claims (10)

1.一株拮抗枸杞根腐病的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,已于2016年11月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,简称CGMCC,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,菌种保藏号为CGMCCNO.13255。
2.一种生防制剂,其活性成分为权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)GQJK49的发酵产物。
3.如权利要求2所述的生防制剂,其特征在于,所述生防制剂为液体菌剂。
4.如权利要求3所述的生防制剂,其特征在于,所述生防制剂中解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49的含量大于或等于3×108cfu/mL。
5.权利要求2-4任一项所述的生防制剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:发酵权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49,得到发酵产物。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,发酵采用的培养基为液体豆芽汁培养基,其原料组成为:黄豆芽100g,蔗糖50g,水1000mL,pH自然。
7.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,发酵的条件为:35-40℃,恒温摇床培养20-30h。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,发酵的条件为:37℃,恒温摇床培养24h。
9.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49或权利要求2所述的生防制剂在防治枸杞根腐病中的应用。
10.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GQJK49或权利要求2所述的生防制剂在促进枸杞生长或者促进枸杞增产中的应用。
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