CN109112084B - 一株几丁质分解菌及其应用 - Google Patents

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Abstract

一株几丁质分解菌及其应用，本发明涉及一株几丁质分解菌及其应用。本发明的目的是要解决现有在尖孢镰刀菌病防治上存在着农残隐患的问题，本发明的一株几丁质分解菌为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期是2018年2月02日，保藏编号为CGMCC No.15333。本发明一株几丁质分解菌的应用是指在植物病害防治上的应用。菌株F7对尖孢镰刀菌病有很好的拮抗作用，F7发酵液对尖孢镰刀菌病的抑制效果达到78％。本发明应用于环境微生物技术领域。

Description

一株几丁质分解菌及其应用
技术领域
本发明涉及一株几丁质分解菌及其应用。
背景技术
镰刀菌属(Fusarium)是农作物最重要的病原真菌之一，是一种最为常见的寄生病原菌，严重影响谷类植物的生长及粮食生产。其中以尖孢镰刀菌(F.oxysporum)为典型，可引起瓜类、茄科、香蕉、棉、豆科及花卉等100多种植物枯萎病的发生。研发新型、高效、保障食品安全及环境安全的生防菌剂具有重要意义。现有植物尖孢镰刀菌病害主要防治方法仍是以化学农药为主存在着农残隐患。
发明内容
本发明的目的是要解决现有植物尖孢镰刀菌病害主要防治方法存在着农残隐患的问题，提供了一株几丁质分解菌及其应用。
本发明一株几丁质分解菌为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期是2018年2月02日，保藏编号为CGMCC No.15333。
本发明的一株几丁质分解菌的应用是指在植物病害防治上的应用。
本发明采用野生稻根际土壤中进行几丁质分解菌菌株的分离纯化：
初筛：采用平板稀释涂布法，称取来源于江西东乡野生稻的根际土样5g于45ml无菌水中，120rpm，20min后静置，取上清进行10倍浓度梯度稀释。分别取10-1、10-2、10-3浓度的稀释液各80μL，每个梯度涂布3个几丁质培养基平板上，用无菌水代替稀释液做空白对照。倒置于25℃培养箱中培养2-3天，观察菌落的生长及透明圈产生情况。(几丁质培养基：K2HPO41g，MgSO4·7H2O0.5g，NaCl 0.5g，NH4Cl 1g，琼脂15g加蒸馏水定容至1000ml，其中每80ml几丁质培养基中加入20ml1％胶体几丁质。)
复筛：在几丁质培养基上，将60多株透明圈较大但形态、颜色等不同形状的菌落分别挑选出来，进行平板划线，直至菌落单一，筛选出产几丁质酶的圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，参照《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰系统鉴定手册》中推荐的部分培养基和方法，鉴定F7菌株的生理生化特征发现，F7菌株的接触酶阳性，甲基红反应为阴性，V-P反应阴性，淀粉水解阳性，明胶液化，不产生硫化氢，吲哚阴性，对NaCl的耐受性为10％。
利用基因组提取试剂盒(Fast DNASpin Kit for Soil)提取菌株的基因组，进行16SrDNA的扩增。PCR扩增后，产物经1.5％琼脂糖凝胶电泳检验，结果在1500bp处有明显的特征条带。既而将扩增产物送到生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序，所得序列上传到Genbank。通过Blast分析与基因库中序列进行同源性比对，并用MEGA5.1软件中Neihbor-Joinhing构建系统发育进化树。F7菌株与圈卷产色链霉菌属的同源性最高，达99％，最终命名为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7。
本发明提供了在野生稻根际土壤中筛选得到具有几丁质酶活且对尖孢镰刀菌病有抑制作用的圈卷产色链霉菌F7菌株，保藏编号为CGMCC NO.15333，它是在江西东乡的野生稻根际土壤中，经初选得到具有分解几丁质能力较强的菌株后，再反复筛选与尖孢镰刀菌病拮抗效果好的菌株，大量实验证明，菌株F7不仅可以分解尖孢镰刀菌病细胞壁的重要成分几丁质，且菌株F7的发酵液对尖孢镰刀菌病的抑制效果能达到78％，从而说明菌株F7对尖孢镰刀菌病有很好的拮抗作用。
本发明利用生物防治的手段，即利用生物或其代谢产物对植物病害进行有效防治，相比其他传统的的化学防治更加环保，无农药残留，不产生抗药性，为生防微生物资源的开发和有效利用提供了理论依据。从而为绿色有机农业奠定长远发展。
附图说明
图1为F7菌株在PDA平板上的形态图；
图2为F7菌株分子鉴定聚类图谱；
图3为F7菌株与尖孢镰刀菌病的拮抗效果图；
图4为F7发酵液和苯醚甲环唑对尖孢镰刀菌病抑制效果图；
图5为F7发酵液和苯醚甲环唑对尖孢镰刀菌病抑制效果的对比图；其中a为F7发酵液，b为苯醚甲环唑。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一株几丁质分解菌为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期是2018年2月02日，保藏编号为CGMCC No.15333。
本实施方式采用野生稻根际土壤中进行几丁质分解菌菌株的分离纯化：
初筛：采用平板稀释涂布法，称取来源于江西东乡野生稻的根际土样5g于45ml无菌水中，120rpm，20min后静置，取上清进行10倍浓度梯度稀释。分别取10-1、10-2、10-3浓度的稀释液各80μL，每个梯度涂布3个几丁质培养基平板上，用无菌水代替稀释液做空白对照。倒置于25℃培养箱中培养2-3天，观察菌落的生长及透明圈产生情况。(几丁质培养基：K2HPO41g，MgSO4·7H2O0.5g，NaCl 0.5g，NH4Cl 1g，琼脂15g加蒸馏水定容至1000ml，其中每80ml几丁质培养基中加入20ml1％胶体几丁质。)
复筛：在几丁质培养基上，将60多株透明圈较大但形态、颜色等不同形状的菌落分别挑选出来，进行平板划线，直至菌落单一，筛选出产几丁质酶的圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，参照《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰系统鉴定手册》中推荐的部分培养基和方法，鉴定F7菌株的生理生化特征发现，F7菌株的接触酶阳性，甲基红反应为阴性，V-P反应阴性，淀粉水解阳性，明胶液化，不产生硫化氢，吲哚阴性，对NaCl的耐受性为10％。
利用基因组提取试剂盒(Fast DNA Spin Kit for Soil)提取菌株的基因组，进行16SrDNA的扩增。PCR扩增后，产物经1.5％琼脂糖凝胶电泳检验，结果在1500bp处有明显的特征条带。既而将扩增产物送到生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序，所得序列上传到Genbank。通过Blast分析与基因库中序列进行同源性比对，并用MEGA5.1软件中Neihbor-Joinhing构建系统发育进化树。F7菌株与圈卷产色链霉菌属的同源性最高，达99％，最终命名为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7。
本实施方式利用生物防治的手段，即利用生物或其代谢产物对植物病害进行有效防治，相比其他传统的的化学防治更加环保，无农药残留，不产生抗药性，为生防微生物资源的开发和有效利用提供了理论依据。从而为绿色有机农业奠定长远发展。
具体实施方式二：本实施方式一株几丁质分解菌的应用是指在植物病害防治上的应用。
本实施方式提供了在野生稻根际土壤中筛选得到具有几丁质酶活且对尖孢镰刀菌病有抑制作用的圈卷产色链霉菌F7菌株，保藏编号为CGMCC NO.15333，它是在江西东乡不同地点的野生稻根际土壤中，经初选得到具有分解几丁质能力较强的菌株后，再反复筛选与尖孢镰刀菌病拮抗效果好的菌株，大量实验证明，菌株F7不仅可以分解尖孢镰刀菌病细胞壁的重要成分几丁质，且菌株F7的发酵液对尖孢镰刀菌病的抑制效果能达到78％，从而说明菌株F7对尖孢镰刀菌病有很好的拮抗作用。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：几丁质分解菌应用在尖孢镰刀菌病防治上。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式几丁质分解菌Streptomyces ansochromogenes.F7的筛选方法为：初筛：采用平板稀释涂布法，称取来源于江西东乡野生稻的根际土样5g于45ml无菌水中，120rpm，20min后静置，取上清进行10倍浓度梯度稀释。分别取10-1、10-2、10-3浓度的稀释液各80μL，每个梯度涂布3个几丁质培养基平板上，用无菌水代替稀释液做空白对照。倒置于25℃培养箱中培养2-3天，观察菌落的生长及透明圈产生情况。(几丁质培养基：K2HPO41g，MgSO4·7H2O0.5g，NaCl 0.5g，NH4Cl 1g，琼脂15g加蒸馏水定容至1000ml，其中每80ml几丁质培养基中加入20ml1％胶体几丁质。)
复筛：在几丁质培养基上，将60多株透明圈较大但形态、颜色等不同形状的菌落分别挑选出来，进行平板划线，直至菌落单一，筛选出产几丁质酶的圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，菌株在PDA平板上的形态图如图1所示。参照《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰系统鉴定手册》中推荐的部分培养基和方法，鉴定F7菌株的生理生化特征发现，F7菌株的接触酶阳性，甲基红反应为阴性，V-P反应阴性，淀粉水解阳性，明胶液化，不产生硫化氢，吲哚阴性，对NaCl的耐受性为10％。
利用基因组提取试剂盒(Fast DNA Spin Kit for Soil)提取菌株的基因组，进行16SrDNA的扩增。PCR扩增后，产物经1.5％琼脂糖凝胶电泳检验，结果在1500bp处有明显的特征条带。既而将扩增产物送到生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序，所得序列上传到Genbank。通过Blast分析与基因库中序列进行同源性比对，并用MEGA5.1软件中Neihbor-Joinhing构建系统发育进化树。F7菌株与圈卷产色链霉菌属的同源性最高，达99％，最终命名为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7。
具体实施方式五：本实施方式几丁质分解菌Streptomyces ansochromogenes.F7的鉴定：
1.生理生化鉴定
参照《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰系统鉴定手册》中推荐的部分培养基和方法，鉴定F7菌株的生理生化特征发现，F7菌株的接触酶阳性，甲基红反应为阴性，V-P反应阴性，淀粉水解阳性，明胶液化，不产生硫化氢，吲哚阴性，对NaCl的耐受性为10％。
表1菌株F7的生理生化特性
Figure BDA0001756415050000041
注：“+”表示阳性，“-”表示阴性。
2.分子鉴定
利用基因组提取试剂盒(Fast DNA Spin Kit for Soil)提取菌株的基因组，进行16SrDNA的扩增。PCR通用引物为：27F(5ˊ-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3ˊ)，1492R(5ˊ-GGTTACCTTGTTACGACTT-3ˊ)，反应体系25μL，Premix version 2.0 12.5μL，27F(10nM)1μL，1492R(10nM)1μL，DNA模板1μL，无菌水不足至25μL。反应条件为：94℃预变性4min；94℃变性30s，56℃退火50s，72℃延伸90s，35个循环；72℃终延伸10min。
PCR扩增后，产物经1.5％琼脂糖凝胶电泳检验，结果在1500bp处有明显的特征条带。既而将扩增产物送到生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序，所得序列上传到Genbank。DNA序列如SEQ ID NO：1所示。通过Blast分析与基因库中序列进行同源性比对，并用MEGA5.1软件中Neihbor-Joinhing构建系统发育进化树(图2)。F7菌株与圈卷产色链霉菌属的同源性最高，达99％，最终命名圈为卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7。
对本实施方式的几丁质分解菌Streptomyces ansochromogenes.F7在植物病害防治上的功能性验证：
试验1：平板对峙法对尖孢镰刀菌病拮抗作用
采用平板对峙法，测定拮抗菌株对尖孢镰刀菌病的抑菌活性。先将尖孢镰刀菌病在PDA平板上进行活化，挑选长势旺盛的病原菌平板。用打孔器制成直径为7mm的菌饼，倒置于PDA平板，将拮抗菌菌株的菌饼接种在距病原菌约2cm处，其中以不接拮抗菌的平板为对照，每组3个重复，置于26℃下恒温培养箱中培养2-6天，观察抑菌圈的大小(图3)。并在第2，4，6天的时候记录病原菌的菌落最小半径以及对照菌落的半径，计算抑菌率。
抑菌率(％)＝(对照菌落半径-病原菌菌落半径)/对照菌落半径×100
从不同天数的抑菌率数据来看，F7菌株在第4天时对尖孢镰刀菌病的抑制效果最佳，达66.67％，在第六天时会有下降趋势，但仍能达到58.33％。
试验2：F7发酵液和苯醚甲环唑对尖孢镰刀菌病的抑制效果
F7发酵液的制备：250ml三角瓶中装入100ml发酵培养基(发酵培养基：葡萄糖10.0g，酵母浸膏7.5g加蒸馏水定容至1000ml)，121℃下高压灭菌。在超净工作台中将F7菌饼接入到冷却的液体培养基中，于160rpm恒温震荡摇床中发酵培养3天后，得到发酵液，将发酵液3500rpm离心5分钟收集菌体，无菌水洗涤2次后重悬浮无菌水中，血球计数板测定浓度并将其稀释浓度为106-7cfu/ml，备用。
农药稀释液制备：将市售苯醚甲环唑(50％)(北美农大)按照使用说明稀释500-1000倍，为了验证F7对病原菌的抑制效果，我们对苯醚甲环唑稀释了250倍和500倍。
拮抗试验：分别取100μLF7发酵滤、250倍50％苯醚甲环唑稀释液、500倍苯醚甲环唑稀释液涂布于PDA平板，平皿中央分别接种7mm尖孢镰刀菌病病原菌菌饼，以无菌水为对照(图4)，每组3个重复，26℃下恒温培养，在第2，3，4，5天测量病原菌的直径，计算抑菌率。
抑菌率(％)＝(对照菌落直径-病原菌菌落直径)/对照菌落直径×100％
结果显示：由于500倍稀释的苯醚甲环唑几乎对尖孢镰刀菌病无抑制效果，因此仅在图中比较了F7发酵液和250倍苯醚甲环唑的抑制作用(图5)，其中随着天数的增加F7发酵液对尖孢镰刀菌病抑制效果逐渐增强，在第5天时，F7发酵液对尖孢镰刀菌菌病的抑制效果达到78％，而苯醚甲环唑的效果在逐渐降低，苯醚甲环唑在第2天的抑制效果最好为47.3％。
序列表
<110>中国科学院东北地理与农业生态研究所
<120>一株几丁质分解菌及其应用
<160> 3
<210> 1
<211> 1432
<212> DNA
<213>圈卷产色链霉菌（Streptomyces ansochromogenes.）
<400> 1
agggcatggg cggcgtgcta ccatgcagtc gaacgatgaa cctccttcgg gaggggatta 60
gtggcgaacg ggtgagtaac acgtgggcaa tctgccctgc actctgggac aagccctgga 120
aacggggtct aataccggat acgagcctcc accgcatggt gggggttgga aagctccggc 180
ggtgcaggat gagcccgcgg cctatcagct tgttggtgag gtaacggctc accaaggcga 240
cgacgggtag ccggcctgag agggcgaccg gccacactgg gactgagaca cggcccagac 300
tcctacggga ggcagcagtg gggaatattg cacaatgggc gaaagcctga tgcagcgacg 360
ccgcgtgagg gatgacggcc ttcgggttgt aaacctcttt cagcagggaa gaagcgagag 420
tgacggtacc tgcagaagaa gcgccggcta actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta 480
gggcgcaagc gttgtccgga attattgggc gtaaagagct cgtaggcggc ttgtcacgtc 540
ggttgtgaaa gcccggggct taaccccggg tctgcagtcg atacgggcag gctagagttc 600
ggtaggggag atcggaattc ctggtgtagc ggtgaaatgc gcagatatca ggaggaacac 660
cggtggcgaa ggcggatctc tgggccgata ctgacgctga ggagcgaaag cgtggggagc 720
gaacaggatt agataccctg gtagtccacg ccgtaaacgg tgggcactag gtgtgggcaa 780
cattccacgt tgtccgtgcc gcagctaacg cattaagtgc cccgcctggg gagtacggcc 840
gcaaggctaa aactcaaagg aattgacggg ggcccgcaca agcggcggag catgtggctt 900
aattcgacgc aacgcgaaga accttaccaa ggcttgacat acaccggaaa gcattagaga 960
tagtgccccc cttgtggtcg gtgtacaggt ggtgcatggc tgtcgtcagc tcgtgtcgtg 1020
agatgttggg ttaagtcccg caacgagcgc aacccttgtc ccgtgttgcc agcaggccct 1080
tgtggtgctg gggactcacg ggagaccgcc ggggtcaact cggaggaagg tggggacgac 1140
gtcaagtcat catgcccctt atgtcttggg ctgcacacgt gctacaatgg ccggtacaat 1200
gagctgcgat accgtgaggt ggagcgaatc tcaaaaagcc ggtctcagtt cggattgggg 1260
tctgcaactc gaccccatga agtcggagtc gctagtaatc gcagatcagc attgctgcgg 1320
tgaatacgtt cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacgt cacgaaagtc ggtaacaccc 1380
gaagccggtg gcccaacccc ttgtgggagg gagcttcgaa ggtgaccggg tt 1432
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213>人工序列
<220>
<223>PCR引物27F的核苷酸序列。
<400> 2
AGAGTTTGAT CCTGGCTCAG 20
<210> 3
<211> 19
<212> DNA
<213>人工序列
<220>
<223>PCR引物1492R核苷酸序列。
<400> 3
GGTTACCTTG TTACGACTT 19

Claims (1)

1.一株几丁质分解菌在尖孢镰刀菌病防治上的应用，其特征在于所述几丁质分解菌为圈卷产色链霉菌(Streptomyces ansochromogenes.)F7，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期是2018年2月02日，保藏编号为CGMCC No.15333。
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