CN110373362A - 一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用 - Google Patents

一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用。本发明所提供的菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星,是从韭菜地泥土中分离获得的,已于2009年1月8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,保藏号为CGMCC No.2853。本发明通过大田试验证明,蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星的生物防治制剂对马铃薯环腐病具有较好的防治效果,其防治效果达到50%以上。

Description

一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用
技术领域
本发明属于植物病害生物防治技术领域。具体而言,本发明涉及一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用,以及采用该蜡状芽孢杆菌制备的生物防治制剂。
背景技术
我国是世界上最大的马铃薯生产国,作为重要的经济作物,在我国种植面积达60万公顷,但近几年由于各种病害的发生,尤其是马铃薯环腐病的为害,造成田间烂薯和储藏烂窖,致使马铃薯的产量和商品性出现严重下降的趋势。马铃薯环腐病(Potato Ring Rot)是马铃薯生产中为害较大的病害之一,在全国各地均有发生,每年都造成巨大的经济损失,其田间发病率平均约为21.6%,发病轻的田块减产13%,严重的减产60%以上,并造成贮藏期间薯块大批腐烂。马铃薯环腐病是由密执安棒形杆菌环腐亚种(Clavibactermichiganense subsp.Sepedonicum Davis)引起的一种维管束细菌性病害,该病在马铃薯生长期和贮藏期均能发生危害,播种后发病造成种薯和芽苗腐烂,使田间缺苗断垄;成株期发病使病株萎蔫死亡或矮小黄化,产量大减;贮藏期发病使块茎继续腐烂,严重时甚至造成烂窖。
目前,人们常采用化学药剂浸种或切刀消毒的办法来预防该马铃薯环腐病的发生和蔓延,这只能在一定程度上降低发病率,但是化学药剂的长期使用,容易使病原菌产生抗药性,最终导致防治效果不理想,而且化学药剂还会在块茎中残留,对环境有一定的污染。而生物防治具有对人畜安全、环境兼容性好且病原菌不易产生抗药性等优点,因此马铃薯环腐病的绿色无公害生物防治越来越多的受到人们关注。
蜡状芽孢杆菌是一种革兰氏阳性大杆菌,主要分布于空气、尘埃、土壤、水及植物中,能产生抗逆性内生芽孢。该菌对生态条件适应性强,为土壤中优势菌。很多蜡状芽孢杆菌是一些谷类作物、蔬菜及树木的内生菌,能够在植物活体内定植,对寄主植物不产生任何危害并与其建立和谐关系,促进植物生长,减少病虫害,提高植物抵御不良环境的能力并减少化肥使用量。蜡状芽孢杆菌是植物病害生防微生物的重要组成部分,可用于防治多种植物病害。蜡状芽孢杆菌作为生防菌防治植物病害的机制主要有:抗生作用、营养竞争、空间竞争、重寄生作用以及诱导植物产生抗性等机制,其主要的生防机制是产生拮抗物质抑制有害病菌的生长或杀死病原菌。这些物质绝大多数为肽类抗生素,具有高效、低残留、与环境友好等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一株用于高效防治马铃薯环腐病的新的微生物——蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星。本发明的蜡状芽孢杆菌菌株为内生菌,具有生长速度快,产孢量高且能在马铃薯根际快速大量定殖等优点,因此在防治马铃薯环腐病方面具有良好的应用前景。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的:本发明所提供的菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星,是从山东省淄博市沂源县民营工业园韭菜地泥土中分离获得的,已于2009年1月8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:北京市朝阳区大屯路,中国科学院微生物研究所),保藏编号为CGMCCNo.2853。其具有以下生物学特性:在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基或LB(Luria-Bertani)培养基上该菌株形状为杆状,鞭毛特征明显,单菌落为圆形,污白色、不透明、中央隆起、边缘整齐,后期有褶皱;在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上,28℃下培养两天后,镜检,菌体细胞呈杆状,能运动。经革兰氏染色呈阳性(以大肠杆菌为对照)。经芽孢染色后观察芽孢呈椭圆形,中生或近中生,抱囊不膨大。
本发明蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星的培养方法或繁殖方法包括:
(1)普通培养保存采用LB培养基,配方为胰蛋白胨10g,酵母提取物5g,氯化钠10g,琼脂15~20g,蒸馏水1000mL,pH调至7.3~7.5。
(2)实验室液体培养采用LB液体培养基,配方为胰蛋白胨10g,酵母提取物5g,氯化钠10g,蒸馏水1000mL,pH调至7.3~7.5。
(3)固体培养基配方:固料和无机盐,所述固料和无机盐的质量比为98.7∶0.3;所述固料按质量比计为,稻壳∶玉米粉∶豆粕粉∶麸皮=55∶25∶16∶5;所述无机盐按质量百分比计为:21%磷酸二氢钾,6%硫酸镁,8%硫酸铵,65%轻质碳酸钙。
(4)发酵培养配方:同(3)中固体培养基配方。
本发明还提供一种用于防治马铃薯环腐病的生物防治制剂,所述生物防治制剂以蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星为主要有效成分。
并且,本发明还提供了一种防治马铃薯环腐病的方法,其特征是,向带病种薯施用上述蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星或者上述生物防治制剂。
本发明也提供了上述蜡状芽孢杆菌菌株或者上述生物防治制剂在防治马铃薯环腐病中的用途。
本发明所述的生物防治制剂的制备方法,其特征是,将蜡状芽孢杆菌菌株康发之星经种子液培养、固体生产菌种培养后,再接种至发酵培养基(配方如上所述),于温度26~28℃、相对湿度85%以上的发酵室中进行固体发酵培养8~9d,进一步制成生物防治制剂。
本发明的蜡状芽孢杆菌菌株康发之星具有生长速度快、产孢量大,在马铃薯根际能够快速大量定殖等特点,因此具有良好的应用前景。由该蜡状芽孢杆菌制备的生物防治制剂,不仅能够高效的防治马铃薯环腐病(防效50%以上),还能有效促进马铃薯生长,是一种极具应用前景的生物防治制剂。该微生物制剂可以作为生物农药或生物肥料,防治马铃薯环腐病。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是示例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均在本发明的保护范围内。
实施例1
1、蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星的分离与纯化
本发明的蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星是于2008年4月自山东省淄博市沂源县民营工业园韭菜地泥土中采用稀释平板法和平板划线法分离获得的,分离方法为:
(1)目标菌株的分离
自山东省淄博市沂源县民营工业园韭菜地泥土中,从泥土表层到15cm处取样200g,一个地点采几个样本,混合过粗筛。称取1g泥土于100mL无菌水中,置于30℃摇床中150rpm震荡10min,然后置于60℃水浴锅中孵育30min,取100μL 10-2、10-3、10-4稀释液涂布于LB培养基平板上,每个梯度涂布三个平行,在30℃培养2d后挑取LB培养基上的不同形态的微生物菌落于LB培养基平板上进行划线,定时观察菌落生长情况。然后采用平板划线法,纯化芽孢杆菌菌株,并编号保存。
(2)马铃薯晚疫病高效拮抗芽孢杆菌的筛选
①初筛
采用对峙培养法,制备PDA(Potato Dextrose Agar)平板,用打孔器在芽孢杆菌、马铃薯环腐病病菌边缘打取直径为5mm的菌饼,分别移植在平板相对的两侧中央,25℃恒温培养,逐日观察芽孢杆菌菌株对病原菌的抑制作用。
②复筛
将筛选到的具有高效拮抗活性的芽孢杆菌菌株进行复筛,主要是经过耐温性、耐酸碱性、耐药性试验,筛选到耐性较好的蜡状芽孢杆菌菌株,进行盆栽防治试验和田间试验。
本发明人通过大量筛选工作得到一株能够高效防治马铃薯环腐病的蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星。实验证明,该蜡状芽孢杆菌菌液在防治马铃薯环腐病中显示出非常高效的防治效果,使得马铃薯长势良好。因而,本发明的蜡状芽孢杆菌是具有广泛应用前景的蜡状芽孢杆菌新菌株,可以用于制备防治马铃薯环腐病的生物防治制剂。
2、菌株鉴定
(1)微生物学特性:在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基或LB培养基上该菌株形状为杆状,鞭毛特征明显,单菌落为圆形,污白色、不透明、中央隆起、边缘整齐,后期有褶皱;在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上,28℃下培养两天后,镜检,菌体细胞呈杆状,能运动。经革兰氏染色呈阳性(以大肠杆菌为对照)。经芽孢染色后观察芽孢呈椭圆形,中生或近中生,抱囊不膨大。
(2)分子生物学特性
该菌株的16s rRNA基因序列测定结果如SEQ-1所示,该菌株的gyrB基因序列测定结果如SEQ-2所示。
(3)细胞形态和理化实验结果
表1蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星的细胞形态和理化实验结果
实验项目 结果 实验项目 结果
革兰氏染色 阳性 碳水化合物产酸 +
细胞形状 杆状 葡萄糖 +
细胞直径﹥1μm 木糖 +
形成芽孢 + L-阿拉伯糖 +
芽孢膨大 甘露醇
芽孢圆形 乳糖
伴孢晶体 发酵葡萄糖产气 +
接触酶 + 利用柠檬酸盐 +
氧化酶 + 50℃生长 +
厌氧生长 pH 5.7生长 +
VP试验 + 7%NaCl生长 +
VP﹤pH 6 + 淀粉水解 +
VP﹥pH 7 分解酪素 +
硝酸盐还原 + 水解明胶 +
该菌株鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),已于2009年1月8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,保藏编号为CGMCC No.2853。
实施例2
1、蜡状芽孢杆菌菌种发酵过程
LB液体培养基配方为:胰蛋白胨10g,酵母提取物5g,氯化钠10g,蒸馏水1000mL,pH调至7.3~7.5。
固体培养基配方:其中,按质量比计,固料为稻壳∶玉米粉∶豆粕粉∶麸皮=55∶25∶16∶5;按质量比计,无机盐为21%磷酸二氢钾,6%硫酸镁,8%硫酸铵,65%轻质碳酸钙;固料和无机盐质量比为98.7∶0.3。将无机盐加水稀释后,与固料混合,并加入水最终调整固体培养基的含水量为40-60%,以将固体培养基攥在手中,指缝中有水但不会滴落为宜。
发酵培养基同固体培养基。
蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星大量固体发酵过程:
①菌种种子液培养
将蜡状芽孢杆菌菌株(B.cereus)康发之星从试管斜面中挑取少量细菌,移至LB液体培养基中,27℃摇床振荡培养3~5d,此为种子液。
②固体生产菌种的培养
将种子液按10%的质量比接种到固体培养基(500mL三角瓶)中,27℃恒温培养3~5d,中间多次振荡。
③大量固体发酵:
将②中固体培养的培养物用无菌水按体积比1∶15比例稀释,并用灭菌纱布过滤,除去粗渣,即为生产菌液,接种按体积比1∶6接种于发酵培养基。将接种的原料置于发酵室(27℃和相对湿度85%以上)中发酵培养8~9d,得到固体发酵产物,干燥后过90目筛,得到孢子粉,活菌数可以达到50-60亿/克。
为了明确蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星对马铃薯环腐病的防治效果,为其推广应用提供依据。我们于2016年2月~5月在山东省滕州市界河镇进行试验,现将试验结果报告如下:
1供试材料及方法
1.1供试药剂
按本发明实施例1发酵方法生产的蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星的孢子粉(50亿/克);10%次氯酸钠溶液。
1.2试验材料与防治对象
试验材料为马铃薯,防治对象为马铃薯环腐病(Potato Ring Rot)。
1.3试验地情况
试验地设在山东省滕州市界河镇马铃薯产区,品种为荷兰15。该地区由于连续种植马铃薯,马铃薯环腐病的发生也日益严重,其毁苗种植事件经常发生。试验土壤类型为砂姜黑土,有机质含量为1.15%,pH值为6.7,所有试验小区栽培条件及管理措施一致。
1.4试验设计及安排
本试验共3个处理,分别为蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星的孢子粉采用20倍1.5%的葡萄糖水溶液稀释的孢子粉悬液(2.5亿/ml)、0.0005%的次氯酸钠溶液、不施药清水作对照,每个处理60株,每个处理4次重复。于2016年2月15日分别用三种液体浸种薯15s。
1.5试验调查及计算方法
1.5.1药效及安全性调查
药效调查:于5月初进行调查。调查50株,调查病株,记录病情级数并计算病情指数。
安全性调查:于3月初和4月初观察马铃薯的安全性,如有药害发生,详细描述药害症状并按药害程度分级标准确定药害程度。
马铃薯环腐病分级标准:
0级:健株。
1级:病株顶端部分小叶变小稍有脱水变色现象,株高正常。
2级:病株高度正常,顶部叶片脱水变色显著变小,下部叶片萎蔫枯死,稍影响产量。
3级:病株较低,部分枝条萎蔫,下部叶片枯死,对产量影响较大。
4级:病株矮小萎缩,为正常株一半,早期枯死,无产量。
1.5.2药效计算方法
防治效果按式(1)、(2)计算:
式中:CK0——空白对照区施药前病情指数;
CK1——空白对照区施药后病情指数;
PT0————药剂处理前施药前病情指数;
PT1————药剂处理后施药后病情指数。
1.5.4对马铃薯的直接影响
观察药剂对马铃薯有无药害,记录药害的类型和程度。此外,也要记录对马铃薯长势的影响。
用下列方式记录药害:
(a)如果药害能被测量或计算,要用绝对值表示,例如株高。
(b)在其他情况下,可以按下列两种方法估计药害程度和频率:
①按照药害分级方法记录每小区的药害程度,以—、+、++、+++、++++表示。
药害分级方法:
—:无药害;
+:轻度药害,不影响植物生长;
++:中度药害,可复原,不会降低植物生物量;
+++:中度药害,影响植物正常生长,对植物生物量造成一定程度的降低;
++++:严重药害,植物生长受阻,植物生物量降低严重。
②将药剂处理区与空白对照区比较,评价其药害百分率。同时,要准确描述植物的药害症状(矮化、褪绿、畸形等)。
2结果
2.1供试药剂对马铃薯环腐病的防治效果
结果显示,蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星孢子粉悬液和10%次氯酸钠溶液对马铃薯环腐病均具有较好的防治效果,从马铃薯环腐病田间试验的病情指数来看(表2),蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星孢子粉悬液防治效果为54.75%,10%次氯酸钠溶液的防治效果为70.05%,虽然蜡状芽孢杆菌(B.cereus)康发之星孢子粉悬液的防治效果不如10%次氯酸钠的防治效果,但其具有防止污染、避免杀害天敌、保护生态环境等优点。
表2三种药剂处理对马铃薯环腐病的防治效果
2.2马铃薯安全性调查
通过观察,菌液处理区与对照区相比,马铃薯生长正常,无药害产生,说明蜡状芽孢杆菌菌液对马铃薯安全。
3小结
3.1从病情指数和防治效果来看,蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星(保藏号CGMCC No.2853)对马铃薯环腐病具有较好的防治效果,其防治效果达到50%以上。
3.2从马铃薯长势看,蜡状芽孢杆菌(B.cereus)菌株康发之星对马铃薯具有明显的促进生长效果,没有药害,安全可靠。
SEQUENCE LISTING
<110> 山东泰宝生物科技股份有限公司
<120> 一株蜡状芽孢杆菌及其在防治马铃薯环腐病中的应用
<130> 0
<160> 2
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 1424
<212> DNA
<213> 蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)菌株康发之星的16s rRNA基因序列
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<211> 1169
<212> DNA
<213> 蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星的gyrB基因序列
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ggtaagttag cggactgctc ttcaaaagac ccgagcatct ccgagttgta tatcgtagag 960
ggtgactctg ccggaggatc tgctaaacaa ggccgcgaca gacatttcca agccaatttg 1020
ccgcttagag gtaaaatcct gaacgttgaa aaagcaagat tggataaaat cctttctaac 1080
aacgaagttc gctctatgat cacagcgctc ggcacaggta tcggggaaga tttcaacccg 1140
gagaaagccc gttaccagta agttgtcat 1169

Claims (5)

1.蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)康发之星,所述菌株的保藏编号为CGMCCNo.2853。
2.一种生物防治制剂,其特征是,以权利要求1所述的蜡状芽孢杆菌菌株康发之星为主要有效成分。
3.权利要求2所述的生物防治制剂的制备方法,其特征是,将蜡状芽孢杆菌菌株康发之星经种子液培养、固体生产菌种培养后,再接种至发酵培养基,于温度26~28℃、相对湿度85%以上的发酵室中进行固体发酵培养8~9d,得到固体发酵产物,然后进一步制成生物防治制剂;
所述固体培养基包括固料和无机盐,所述固料和无机盐的质量比98.7∶0.3;所述固料按质量比计,稻壳∶玉米粉∶豆粕粉∶麸皮=55∶25∶16∶5;所述无机盐按质量百分比计为,磷酸二氢钾21%,硫酸镁6%,硫酸铵8%,轻质碳酸钙65%。
4.权利要求1所述的蜡状芽孢杆菌菌株康发之星或者权利要求2所述的生物防治制剂在防治马铃薯环腐病中的用途。
5.一种防治马铃薯环腐病的方法,其特征是,向带病种薯施用权利要求1所述的蜡状芽孢杆菌菌株康发之星或者权利要求2所述的生物防治制剂。
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