CN112063558A - 一种假单胞菌属菌株及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种假单胞菌属菌株及其应用,该菌株保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏日期为:2020年7月24日,保藏号为CCTCCNO:M2020346。该菌株可防治多种植物土传病害,特别是对植物线虫病和大豆根腐病的防治效果显著,为土传病害生物防治的研发奠定了基础;该菌株还可促进植物生长,有助于促进农业可持续发展,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及农业微生物和生物防治领域,具体涉及一种假单胞菌属菌株,包括该假单胞菌属菌株的微生物菌剂、该微生物菌剂的制备方法,该假单胞菌属菌株在防治土传病害和在促进植物生长的应用。
背景技术
植物土传病害是一种常见的植物病害,主要是指真菌、细菌、放线菌、线虫等生活在土壤中的病原体,在条件适宜时从植物根部或茎部侵害作物而引起的病害。植物土传病害涉及作物类型繁多,导致世界范围主要农作物总产量严重,每年造成高达数千亿美元的经济损失。
当前在农业生产中,防止植物土传病害的方法主要依靠传统的化学防治,但化学农药污染环境,会产生农药残留,对生态环境以及人体健康产生负面影响,且长期使用容易使病原体产生抗药性。因此,寻找高效、安全、无污染的绿色生物防治方法已成为当下的迫切需求。
生物防治能有效防控土传病害的发声与蔓延,效果好,人畜无害,是减少农药污染、高残留的最佳选择。筛选有益微生物菌株,利用微生物及其代谢产物进行土传病害病原物的生物防治是一种高效、环境友好型的防治措施。提供一种新的防治土传病害的生防菌株,开发新型、更为高效和安全的微生物制剂控制植物土传病害的发生,是保障水稻、大豆等粮食作物生产安全,农业安全及可持续发展的需要。
发明内容
基于此,针对现有技术中存在的上述化学防治方法对生态环境和人体健康产生负面影响的技术问题,本发明的目的之一在于提供一种对生态环境和人体健康友好的可防治土传病害的生防菌。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种假单胞菌属菌株,编号为GC-7,已于2020年7月24日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC NO:M 2020346。
本发明的目的之二是提供一种含有上述假单胞菌属菌株的微生物菌剂。
在一些实施方式中,所述微生物菌剂包括所述假单胞菌属菌株或所述假单胞菌株的发酵培养物。
在一些实施方式中,所述发酵培养物包括发酵上清液和菌体。
本发明的目的之三是提供上述微生物菌剂的制备方法,该制备方法包括以下步骤:
斜面种子培养:将假单胞菌属菌株的菌体划线至斜面培养基上获得斜面种子;
液体种子培养:从斜面挑选经活化的单菌落接种于种子培养基中培养获得种子培养液;
发酵培养:按2-5%的接种量将种子培养液接入发酵培养基,振荡获得发酵培养物;
发酵液的制备:收集发酵培养的发酵液,制备成液态或固态的微生物菌剂。
在一些实施方式中,所述斜面种子培养的条件为30℃,培养时间为24h;所述液体种子培养的条件为30℃,转速为180r/min,培养时间为24h;所述发酵培养的条件为30℃,转速为180r/min,发酵时间为48h;所述斜面培养基、种子培养基和发酵培养基均为牛肉膏蛋白胨培养基。
本发明的目的之四在于提供所述假单胞菌属菌株在防治土传病害的应用。
本发明的目的之五在于提供所述假单胞菌属菌株在防治植物线虫和/或大豆根腐病的应用。
本发明的目的之六在于提供所述假单胞菌属菌株在促进植物生长的应用。
相较于现有技术,本发明的有益效果在于:
1.该菌株可防治多种植物土传病害,特别是对植物线虫病和大豆根腐病的防治效果显著,为土传病害生物防治的研发奠定了基础;该菌株还可促进植物生长,有助于促进农业可持续发展,具有良好的应用前景。
2.本发明所提供的含有该假单胞菌属菌株的微生物菌剂及其制备方法,该微生物菌剂可应用于防治土传病害植物线虫和大豆根腐病的产品中,对生态环境及人体健康友好,而且制备和使用过程简单、方便,在生产过程中没有使用有机溶剂,大大降低了对环境的污染。
附图说明
图1为本发明一实施例的假单胞菌菌株的菌落形态图;
图2为本发明一实施例的假单胞菌菌株的系统发育树。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
一种假单胞菌属菌株,编号为GC-7,于2020年7月24日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址:中国,武汉,武汉大学;保藏编号为:CCTCC NO:M2020346。
为了有助于进一步理解本发明,现结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1:假单胞菌属菌株的分离与鉴定
(1)分离纯化
牛肉膏蛋白胨琼脂培养基:牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠10g,琼脂15g,1000mL去离子水,PH7.4,121℃灭菌30min。
发明人从湖南省长沙市采集植物根际土壤样品,自然风干后,称取10g样品溶于90mL无菌水中,制成土壤悬浮液。然后用无菌水10倍梯度稀释,吸取10-3和10-4的土壤悬浮液100μL,均匀涂布于牛肉膏蛋白胨培养基平板上;将上述平板放入培养箱中30℃培养36h-48h后,根据菌落形态、颜色和大小挑取不同菌落,并分别在新的牛肉膏蛋白胨培养基平板上进行纯化,直至获得纯菌落并编号保存。
(2)形态和生理化鉴定
在纯菌落菌株进行革兰氏染色后,将菌株划线分离、培养,采用光学显微镜进行革兰氏染色观察,生理生化鉴定参照《伯杰细菌鉴定手册》和《常见细菌系统鉴定手册》。
形态特征:如图1,菌落在培养基上表面光滑不透明,微黄色,菌体呈短杆状,革兰氏染色反应呈阴性。生理化特征:接触酶实验呈阳性,硝酸盐还原阳性,淀粉水解实验呈阳性,酪蛋白水解实验呈阳性。
(3)16SrDNA序列鉴定和系统发育树比对
通过试剂盒提取菌株DNA,采用上海生工生物工程有限公司合成的扩增通用引物(8F 5-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'和1492R 5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3')进行16S rDNA的PCR扩增。扩增产物纯化后连接到pMD18-T(TaKaRa)克隆载体中,筛选阳性克隆载体至上海生工生物工程有限公司测序。
扩增反应体系为:10×Buffer(Mg2+)2.5μL,dNTPs 1μL,引物各0.5μL,肠杆菌菌体DNA 0.5μL,Taq DNA聚合酶0.2μL,加去离子水至25μL。
PCR反应条件:94℃min,94℃45s,55℃40s,72℃60s;30个循环;最后于72℃修复延伸10min,4℃条件下终止反应。
PCR产物采用琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒进行目的片段回收,回收产物测试工作由上海生工生物工程有限公司完成。测序结果通过在线分析,与GenBank数据库中的16S rDNA序列进行比对,选取序列相似性较高的典型菌株的基因序列作为参比对象,应用Mega6.0的邻接法Neighbor-Joining(NJ)方法构建系统发育树(稳定性检测重复取样1000次),如图2所示,并进行系统化分析。
根据16S rDNA序列分析结果,综合考虑菌株的菌落形态特征、生理生化特征,鉴定此菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)菌株。
实施例2微生物菌剂的制备
牛肉膏蛋白胨液体培养基(NB):牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠10g,1000mL去离子水,pH7.4,121℃灭菌30min。
(1)斜面种子培养:将假单胞菌属菌株GC-7的菌体无菌划线至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面上,30℃下培养24h获得斜面种子;
(2)液体种子培养:从斜面上挑取经活化的单菌落接种于NB培养基中培养,180r/min,30℃,培养时间为24h,获得种子培养液;
(3)发酵培养:按5%的接种量将种子培养液接入NB培养基,30℃,转速为180r/min,发酵时间为48h;
(4)发酵液的制备:收集发酵培养的发酵液,制备成微生物液体或固体菌剂。
实施例3:假单胞菌属菌株GC-7致死植物线虫的活性检测
马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA):马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂15g-20g,水1000mL。
1.发酵上清液的制备:假单胞菌属菌株GC-7按实施例2的方法进行发酵培养,收集发酵48h的发酵培养物,离心速率为10000r/min,时间为10min,然后取上清液备用。
2.线虫悬浮液的制备:本实施例采用的马铃薯腐烂茎线虫,由湖南农业大学植物线虫实验室保存。培养前将半裸镰刀菌接种到PDA平板,在25℃培养7-10d,待菌丝长满整个平板后,在无菌条件下接入马铃薯腐烂茎线虫悬液100μL,25℃培养7-10d,待半裸镰刀菌丝消失,线虫长满平板。用Berman漏斗法分离线虫,制成线虫悬浮液备用。
本实施例采用的拟合本科根结线虫为二龄幼虫,通过拟合本科根结线虫侵染的水稻病根分离获得。洗净根表土后切取带有大量根结的病根,用解剖镊子从病根上挑取新鲜、饱满、成熟的卵块。然后将卵块放入装有无菌水的灭菌平板中,28℃静置孵化,收集孵化的根结线虫二龄幼虫备用。
本实施例采用的旱稻孢囊线虫二龄幼虫,将采集到的病土采用蔗糖液离心法分离孢囊,并用水稻土浸液在28℃静置孵化。收集孵化的旱稻孢囊线虫二龄幼虫悬浮液备用。
3.菌株GC-7发酵上清液对多种植物线虫的毒杀作用
以下菌株GC-7发酵上清液对多种植物线虫的毒杀作用测试中,相关植物线虫的死亡率和校正死亡率的计算方式如下:
死亡率(%)=死亡的线虫数/观察的线虫总数×100;
校正死亡率(%)=(处理线虫死亡率-对照线虫死亡率)/(1-对照线虫死亡率)×100。
(1)菌株GC-7发酵上清液对马铃薯腐烂茎线虫的致死率
以马铃薯腐烂茎线虫为靶标线虫,采用触杀法测定。在6孔板的每孔中加入0.9mL待测菌株GC-7发酵上清液和0.1mL马铃薯腐烂茎线虫悬浮液(约100条线虫),放入28℃恒温箱中孵化。同时,设置无菌培养液为空白阴性CK对照,试验重复三次。分别在24h和48h后在倒置显微镜下观察,根据上述公式计算其校正死亡率。
表1菌株GC-7发酵上清液对马铃薯腐烂茎线虫的杀虫活性测定
注:表中的小写字母不同表示差异显著(SPSS 17.0t检测,P≤0.05)
通过对表1实验结果的分析可得,添加了发酵上清液的处理组在处理24h和48h后,马铃薯腐烂茎线虫的平均校正死亡率达到了85.62%和90.64%。结果表明菌株GC-7的发酵上清液对马铃薯腐烂茎线虫具有显著的致死率。
(2)菌株GC-7发酵上清液对拟合本科根结线虫二龄幼虫的致死率
以拟合本科根结线虫二龄幼虫为靶标线虫,将假单胞菌属菌株发酵液的上清液原液配制为20%稀释液,检测该稀释液对室内的拟合本科根结线虫的生防效果。设置20%稀释无菌培养基为空白CK对照,处理时间分别为24h和48h,实验结果如表2。
表2发酵上清液的20%稀释液对拟合本科根结线虫J2的致死活性测定
注:表中小写字母不同表示差异显著(SPSS 17.0检测,P≤0.05)
由表2可得,菌株GC-7发酵上清液的20%稀释液对拟合本科根结线虫J2具有显著的致死效果。
(3)菌株GC-7发酵上清液对旱稻孢囊线虫二龄幼虫的致死率
以旱稻孢囊线虫二龄幼虫为靶标线虫,将菌株GC-7发酵液的上清液原液配制为20%稀释液,检测该稀释液对旱稻孢囊线虫二龄幼虫的室内生防效果。设置20%稀释无菌培养基为空白CK对照,处理时间分别为24h和48h,实验结果如表3所示。
表3发酵上清液的20%稀释液对旱稻孢囊线虫J2的致死率测定结果
注:表中小写字母不同表示差异显著(SPSS 17.0t检测,P≤0.05)
由表3可得,菌株GC-7发酵上清液的20%稀释液对旱稻孢囊线虫具有显著的致死效果。
综上结果说明,假单胞菌属(Pseudomonas sp.)菌株GC-7主要是通过产生活性发酵培养产物防治植物线虫,对多种植物线虫都具有显著的毒杀效果,具有比较好的防治广谱性。
实施例4:假单胞菌属菌株GC-7的发酵液对旱稻孢囊线虫的田间防治
试验地设于长沙县干杉镇长安村旱稻孢囊线虫发生较为严重的水稻田进行,水稻品种为粤王丝苗,采用水稻直播法种植,小区面积为20㎡。将菌株GC-7生物发酵液配置成50%的稀释液样品,播种前使用电动喷雾器按60L/亩喷洒到试验地。设置菌株GC-7菌液处理组,对照组喷洒清水。每组处理重复4次,施肥及病虫草害防治与当地其他农田一致。收获期每小区随机取3丛水稻根际土壤(0-20cm)混合均匀后取出1L土,室内过筛后采用蔗糖液离心法分离孢囊,技术并计算防治效果。
按下面的计算公式计算防治效果:
防治效果(%)=(对照组孢囊数-处理组孢囊数)/对照组孢囊数×100
菌株GC-7发酵液对旱稻孢囊线虫的田间防治效果测试结果如表4所示。
表4菌株GC-7发酵液对旱稻孢囊线虫的田间防治效果
注:表中小写字母不同表示差异显著(SPSS 17.0t检测,P≤0.05)
如表4所示,田间实验结果表明,菌株GC-7发酵液处理的实验组平均每升土壤孢囊数34.3个,显著低于空白对照组;菌株GC-7发酵液处理后对旱稻孢囊线虫的防治效果达71%,防治效果显著。说明菌株GC-7对旱稻孢囊线虫侵染具有良好的防控效果。
实施例5菌株GC-7发酵液防治大豆根腐病的盆栽试验
选用大豆根腐病典型病原菌尖孢镰刀菌、大豆疫霉菌作为目标病原菌,在湖南农业大学东沙基地开展根腐病温室盆栽实验。取高粱粉150g,砂子40g,放入500mL的三角瓶中,摇晃均匀后用水湿润,于121℃高压湿热灭菌20min,作为大豆根腐病病原菌尖孢镰刀菌、大豆疫霉菌的培养基质。将目标病原菌在高粱粉中进行扩繁10d后,取病原菌培养物与灭菌土壤以重量比1:50比例混合,分装放入盆口直径为15cm的培养盆中。设置生防菌喷施处理,将菌株GC-7生物发酵液配置成20%和50%的稀释液样品,喷施量为每盆10mL;每盆播种5粒大豆种子(中黄13),每盆为一个重复,设置6个重复。使用化学药剂咯菌腈以20mL/kg拌种处理作为药剂对照,喷施清水作为空白对照。将盆放入25±5℃温室中培养。播种30天后,调查大豆植株病情指数并计算防治效果。大豆根腐病的分级标准参考韩庆新、辛惠普提出的方法:
0:幼苗茎基部和主根上均无病斑。
1:茎基部和主根上有少量病斑,病斑面积在1/4以下。
2:茎基部和主根上病斑面积占茎基和主根总面积的1/4-1/2左右。
3:茎基部和主根上病斑面积占1/2-3/4左右。
4:茎基部和主根上病斑连片,形成绕茎现象,但根系并未坏死。
5:根系坏死,地上部萎蔫或死亡。
病情指数(%)=∑(各级值×各级株数)×100/最高级值×调查株数。
防治效果(%)=(对照病情指数-处理病情指数)×100/对照病情指数。
表5菌株GC-7发酵液对大豆根腐病防治效果
大豆盆栽试验结果如表5所示,菌株GC-7发酵液喷施处理对大豆根腐病均具有一定的防治效果。其中,对于尖孢镰刀菌引发的大豆根腐病,喷施菌株GC-7发酵液20%稀释液防治效果最好,达到34.5%;对于大豆疫霉菌引发的大豆根腐病,菌株GC-7发酵液20%稀释液防治效果最好,达到25.3%。综上说明,菌株GC-7能有效降低大豆苗期根腐病的发病,具有较好的防病效果。
实施例6菌株GC-7发酵液对水稻和大豆的促生作用
(1)菌株GC-7发酵液对大豆的促生作用
试验地设于湖南农业大学耘园教学基地,大豆品种为浙鲜9号,小区面积6㎡,每处理重复4次,随机区组排列,常规施肥及病虫草害防治。设置菌株GC-7菌液处理组,菌液处理设置喷施、拌种两种施用处理组,对照组喷洒清水。喷施处理采用50%菌株发酵稀释液,播种后按每穴10mL喷洒相应菌液到种子周围后覆土;拌种处理为:用发酵原液在播种前按50mL/kg拌种,每穴播种4-5粒大豆种子。播种后在成熟期检查大豆的农艺性状。
表6菌株GC-7处理对大豆成熟期生物量的影响
如表6所示,菌株GC-7发酵液处理的大豆单株重量、单株实荚、单株实荚重均高于对照组,说明喷施处理和拌种处理两种处理方式都能促进大豆的生长,使大豆长势健硕、籽粒饱满,提高菜用大豆的生物量。菌株GC-7对大豆促生效果明显。
(2)菌株GC-7发酵液对水稻的促生作用
试验地设于长沙县干杉镇长安村水稻田进行,水稻品种为粤王丝苗,采用水稻直播法种植,小区面积为20㎡,每处理重复4次,施肥及病虫草害防治与当地其他农田一致。设置菌株GC-7菌液处理组,对照组喷洒清水。菌液使用50%发酵稀释液,播种前使用电动喷雾器按60L/亩喷洒到试验地。播后30天取样检查水稻苗期的生长状况,每小区按照五点取样法,每个点取5株水稻,共检查25株水稻的株高、鲜重、根重和茎基宽等指标。收获期每个小区采集1m2的样方,调查样方内水稻穴数;于室内进行考种,测定有效穗数、着粒数、结实数和千粒重等指标,并计算理论产量和增产率。
理论产量和增产率按以下公式计算:
理论产量(kg/亩)=(每平方米有效穗数×每穗着粒数×千粒重×结实率×667㎡/亩)/(1000粒);
增产率=(处理组理论产量-对照组理论产量)/对照组理论产量×100%。
表7菌株GC-7发酵液处理对水稻苗期生长量的影响试验结果
如表7,菌株GC-7发酵液对水稻苗期的生长状况试验结果表明,施用菌株GC-7发酵液处理的水稻苗期鲜重明显高于空白对照组,水稻苗期株高、根重、茎基宽也高于空白对照组,说明菌株GC-7发酵液对水稻植株具有显著促生作用。
表8菌株GC-7发酵液处理对水稻产量及其构成因素的影响
如表8,水稻产量的调查统计结果表明,施用菌株GC-7发酵液,可显著提高水稻的有效穗数,其理论亩产为531kg,产量比空白对照组增加15.9%。说明菌株GC-7发酵液对水稻促生效果显著,从而说明菌株GC-7对水稻促生效果显著。
以上所述实施例的各技术特征可进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
序列表
<110> 湖南农业大学
<120> 一种假单胞菌属菌株及其应用
<130> 2020
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1355
<212> DNA
<213> 假单胞菌(Pseudomonas sp.)
<400> 1
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ggggataacg tccggaaacg gacgctaata ccgcatacgt cctacgggag aaagcagggg 120
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caggtgctgc atggctgtcg tcagctcgtg tcgtgagatg ttgggttaag tcccgtaacg 1020
agcgcaaccc ttgtccttag ttaccagcac gttatggtgg gcactctaag gagactgccg 1080
gtgacaaacc ggaggaaggt ggggatgacg tcaagtcatc atggccctta cggcctgggc 1140
tacacacgtg ctacaatggt cggtacaaag ggttgccaag ccgcgaggtg gagctaatcc 1200
cataaaaccg atcgtagtcc ggatcgcagt ctgcaactcg actgcgtgaa gtcggaatcg 1260
ctagtaatcg cgaatcagaa tgtcgcggtg aatacgttcc cgggccttgt acacaccgcc 1320
cgtcacacca tgggagtggg ttgcaccaga agtag 1355
Claims (9)
1.一种假单胞菌属菌株,于2020年7月24日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC NO:M2020346。
2.一种含有权利要求1所述的假单胞菌属菌株的微生物菌剂。
3.根据权利要求2所述的微生物菌剂,其特征在于,所述微生物菌剂包括所述假单胞菌属菌株或所述假单胞菌株的发酵培养物。
4.根据权利要求3所述的微生物菌剂,其特征在于,所述发酵培养物包括发酵上清液和菌体。
5.一种如权利要求2-4任一项所述的微生物菌剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
斜面种子培养:将所述假单胞菌属菌株的菌种划线至斜面培养基上获得斜面种子;
液体种子培养:从斜面挑取经活化的单菌落接种于种子培养基中培养,获得种子培养液;
发酵培养:按2-5%的接种量将种子培养液接入发酵培养基,振荡培养获得发酵培养物;
发酵液的制备:收集发酵培养的发酵液,制备成液态或固态的微生物菌剂。
6.根据权利要求5所述的微生物菌剂的制备方法,其特征在于,所述斜面种子培养的条件为30℃,培养时间为24h;所述液体种子培养的条件为30℃,转速为180r/min,培养时间为24h;所述发酵培养的条件为30℃,转速为180r/min,发酵时间为48h;所述斜面培养基、种子培养基和发酵培养基均为牛肉膏蛋白胨培养基。
7.一种如权利要求1所述的假单胞菌属菌株在防治土传病害的应用。
8.一种如权利要求1所述的假单胞菌属菌株在防治植物线虫和/或大豆根腐病的应用。
9.一种如权利要求1所述的假单胞菌属菌株在促进植物生长的应用。
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