CN112126630B - 用于防治小麦茎基腐病的病毒粒子及其防治小麦茎基腐病的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出用于防治假禾谷镰刀菌的病毒粒子及其防治小麦茎基腐病的主要病原菌假禾谷镰刀菌的方法,解决了现有技术中小麦茎基腐病的防治问题。本发明通过提取FpgMBV1病毒粒子,对室内接种假禾谷镰孢菌WZ2‑8A菌株(小麦茎基腐强致病株)的小麦幼苗进行生物防治处理,以确定FpgMBV1病毒粒子的生物防治潜力;通过将FpgMBV1病毒粒子与假禾谷镰孢菌WZ2‑8A菌株共培养,验证FpgMBV1病毒粒子的体外侵染能力。结果表明,FpgMBV1病毒粒子可以使WZ2‑8A菌株侵染的小麦茎基腐病的发病率从88.9%降到63.90%,病情指数从36.73降低到7.10,防治效果为80.67%具有生物防治潜力。

Description

用于防治小麦茎基腐病的病毒粒子及其防治小麦茎基腐病的 方法
技术领域
本发明涉及病毒学领域,特别是指用于防治小麦茎基腐病的病毒粒子及其防治小麦茎基腐病的方法。
背景技术
近年来,由于农田土壤盐渍化和大面积进行秸秆还田等耕作制度的改变,导致农田土壤中镰孢菌不断的积累,因此由多种镰孢菌引起的小麦茎基腐病害逐年加重,对小麦产量造成的危害也很值得我们去关注(田中文等,2015)。小麦茎基腐病的症状主要有土壤中的小麦种子受到侵染后,会导致其萌发前腐烂;麦苗期受到侵染,小麦茎基部鞘和茎秆会出现褐色病斑,继而会引起小麦根部变褐腐烂,病害发生严重时小麦叶片发黄枯萎死亡;小麦发病后严重时可蔓延至茎基部茎节的第6茎节,当大田小麦环境比较潮湿时,茎基部茎节处会观察到红色或者白色的霉层,一般情况下不会危害小麦成熟期的穗部,但是随着病害的发展,小麦病株穗部最终会变成白色,穗小籽少,导致小麦减产(周海峰等,2014)。它是由假禾谷镰孢菌等多种病原菌引起的一种非常重要的土传病害,假禾谷镰孢菌具有典型的大分生孢子,大小有27-91μm和2.7-5.5μm两种,PDA培养基培养后会长出白色菌丝,并会产生深红色色素(张向民,2014)。
研究真菌病毒的侵染方式可以为生物防治奠定基础。真菌病毒传播方式一般有两种:第一种是以植物真菌菌丝体产生的无性孢子作为载体携带病毒进行继代传播的垂直传播(冯自力,2013),真菌病毒很少通过有性繁殖传播,这是由于其产生的有性孢子侵染率低(Buck,1998);另一种传播方式是将真菌病毒通过寄主真菌菌丝的融合传给另一个无毒菌株的水平传播;而真菌病毒的传播方式主要是垂直传播(覃玥,2005)。核盘菌的弱毒作用可以使营养体亲和型相同的正常菌株的毒力减弱(聂峰杰,2013)。目前还未发现自然的体外传播途径,所以探索病毒粒子是否可以直接通过与菌丝接触侵染其他无毒菌株,继而降低该病菌的致病力是一个新的研究方向。
发明内容
本发明提出用于防治小麦茎基腐病的病毒粒子及其防治小麦茎基腐病的方法,解决了现有技术中小麦茎基腐病的防治问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
用于防治小麦茎基腐病的病毒粒子,所述病毒粒子为FpgMBV1病毒粒子。
所述FpgMBV1病毒粒子是从假禾谷镰孢菌弱毒菌株FC136-2A中提取的双链RNA病毒。
所述的病毒粒子防治小麦茎基腐病的方法,步骤为:
(1)于无菌条件下培养假禾谷镰孢菌弱毒菌株FC136-2A,并收集菌丝,然后从菌丝中提取FpgMBV1病毒粒子;
(2)将FpgMBV1病毒粒子侵染有茎基腐病的小麦。
所述步骤(2)中FpgMBV1病毒粒子的侵染浓度为63.3fg/μL。
本发明的有益效果在于:
1、本申请通过提取FpgMBV1病毒粒子,对室内接种假禾谷镰孢菌WZ2-8A菌株的小麦幼苗进行生物防治处理,以确定FpgMBV1病毒粒子的生物防治潜力;通过将FpgMBV1病毒粒子与假禾谷镰孢菌WZ2-8A菌株共培养,验证FpgMBV1病毒粒子的体外侵染能力。结果表明,FpgMBV1病毒粒子可以使WZ2-8A菌株侵染的小麦茎基腐病的发病率从88.9%降到63.90%,病情指数从36.73降低到7.10,防治效果为80.67%具有生物防治潜力;FpgMBV1病毒粒子与假禾谷镰孢菌菌株WZ2-8A共培养后的纯化菌株中能够检测到FpgMBV1的dsRNA,说明FpgMBV1病毒粒子具有一定的体外侵染能力。
2、本申请的FpgMBV1病毒粒子的最低侵染浓度为63.3fg/μL,说明本申请的FpgMBV1病毒粒子的侵染能力很强,在低浓度时就能达到优异的防治效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1小麦发病情况调查柱状图。
图2为实施例1组织分离菌株DNA的PCR电泳图。
图3为实施例1共培养菌株菌落形态图。
图4为实施例2共培养纯化菌株菌落形态图。
图5为实施例2菌株FC136-2A所含dsRNA片段图。
图6为实施例2FpgMBV1与菌株共培养处理组琼脂糖凝胶电泳图。
图7为病毒粒子蛋白电泳图(A)和扫描电镜病毒粒子图(B)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
病毒粒子FpgMBV1粗提液的生物防治研究
一、FpgMBV1病毒粒子粗提取
1. 在超净工作台,使用打孔器打菌饼,把假禾谷镰孢菌菌株FC136-2A菌饼置于液体培养基PDB中,放入25℃,250rpm摇床摇培2周。
2. 把摇培之后的PDB培养基取出,在超净工作台用纱布过滤收集FC136-2A菌丝,把收集的FC136-2A菌丝放入研钵中用液氮快速冷冻研磨至粉末状。
3. 把FC136-2A菌丝粉末移入灭过菌的锥形瓶中,称量FC136-2A菌丝粉末的重量,每克菌丝粉末加入31mlPBS缓冲液溶解FC136-2A菌丝粉末,然后把锥形瓶放在摇床中震荡3h(10℃,90rpm)释放FpgMBV1病毒粒子。
4. 将锥形瓶中的溶液进行差速离心,把锥形瓶中的溶液分装到离心机对应的的离心管中,把离心管放入离心机3500rpm,4℃离心20min,离心结束用移液枪吸取上清于新的离心管中。
5. 再次把盛有上清液的离心管放入离心机12000rpm,4℃离心20min,离心结束用移液枪吸取上清与新的离心管中,该上清即为FpgMBV1病毒粒子粗提液,4℃保存后续实验备用。
6. 图7A为病毒粒子蛋白电泳图,上样量为10ul,病毒的CP蛋白为130kDa。根据阿伏伽德罗常量计算:蛋白浓度为63.3fg/μL。图7B为扫描电镜病毒粒子图。
二、粗提病毒粒子对小麦茎基腐病的防效
1. 小麦催芽:配制3%的次氯酸钠溶液,在无菌操作台把小麦种子放入烧杯中,倒入适量3%的次氯酸钠溶液,浸泡小麦种子9min,之后倒掉次氯酸钠溶液并用无菌水清洗小麦种子4次,然后均匀铺在垫有无菌水浸湿的吸水纸的托盘中,上面再盖一层有无菌水浸湿的吸水纸,最后再盖一层锡纸遮光,温室放置2d催芽,每天补充适量的无菌水。
2. 种小麦:然后挑选健康,长势一致的小麦,每个小花盆种12颗小麦。
3. 培养WZ2-8A菌株,待菌丝长满PDA培养基后,在超净工作台用打孔器打菌饼适量。
4. 第一组小麦空白对照,不做任何处理;第二组小麦茎基部只接WZ2-8A菌饼;第三组小麦茎基部接WZ2-8A菌饼,并喷洒PBS缓冲液;第四组小麦茎基部接WZ2-8A菌饼,并喷洒浓度为63.3fg/μL 的FpgMBV1病毒粒子粗提液;第五组小麦茎基部不接WZ2-8A菌饼,只喷洒PBS缓冲液;第六组小麦茎基部不接WZ2-8A菌饼,只喷洒63.3fg/μL 的FpgMBV1病毒粒子粗提液;每组三个重复,每天浇适量的水,并观察小麦茎基部发病情况。结果如表1:
表1小麦发病情况调查
Figure 962002DEST_PATH_IMAGE001
注:表中a、b、c表示5%显著水平
通过表1可知第一、二、三组中CK组发病率相对较低,发病率分别为11.10%、2.77%、2.77%,与其他处理组差异显著,其它组发病率均大于50%。第一、二、三、四、六组病情指数均小于8.00,第五组和第七组均在35.00左右,二者差异显著(周海峰,2014)。第五组发病率为88.90,病情指数为36.73,第六组发病率为63.90,病情指数为7.10,且发病多为1级。第四组发病率为55.57%,病情指数为6.17。
5. 25d后进行调查,分级,拍照记录,把发病严重的做组织分离,然后提DNA,电泳验证。
三、发病情况及实验记录
把各组小麦从土里小心拔出,用无菌水小心清洗根部和茎基部。
擦干水分后,进行调查,分级,记录数据,拍照,见图3。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure 285667DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
四、组织分离实验
小麦茎基腐病原菌分离,把小麦茎基部发病部位用灭菌剪刀小心剪成小段。用75%的酒精表面消毒之后用无菌水清洗,最后用灭过菌的吸水纸吸干水分(张向向等,2014)。在无菌操作台倒PDA平板,用镊子把小麦茎基部放入PDA平板中。培养箱培养,待长出菌丝后,挑菌丝到新的PDA平板上继续培养直至菌丝长满培养皿。然后用CTAB法提取DNA,并电泳检测结果如图2所示,将提取的基因组DNA,利用特异引物对进行扩増,1%琼脂糖凝胶电泳检测。其中各条带位置一致,且大小均为500bp左右。
实施例2
一、FpgMBV1病毒粒子的精提
1. 携带FpgMBV1病毒粒子的假禾谷镰孢菌菌株FC136-2A在液体培养基PDB中25℃,250rpm下摇培2周。
2. 在超净工作台用纱布过滤收集菌丝,用液氮快速冷冻碾磨至粉末状(20g左右)加入灭过菌的500ml锥形瓶中。
3. 加入100ml磷酸钠溶液(0.1mol/l,PH=7.0),放入4℃冰箱用磁悬浮搅拌器搅拌2h,混匀。
4. 将锥形瓶中的混匀液体分装于灭过菌的离心管中,低转速3500rpm,4℃离心20min,将大块杂质离下。
5. 用移液枪吸取上清液于新的离心管中,加入等体积的氯仿,轻轻转动离心管使混合液混合均匀,然后12000rpm,4℃离心20min,吸取上清于新的离心管中。
6. 重复5的操作一遍,然后把上清全部倒入灭菌的锥形瓶中。
7. 向锥形瓶中加入氯化钠和PEG6000到终浓度1%和8%。
8. 放入4℃冰箱用磁悬浮搅拌器(35rpm)搅拌过夜;悬浮液16000×g,4℃离心20min。
9. 小心弃掉上清,在沉淀中加入10ml磷酸钠缓冲液(0.05mol/l,PH=7.0),混匀使其悬浮。
10. 7000×g离心20min,取上清,上清即病毒粒子精提液见图5,图5显示弱毒菌株FC136-2A存在FpgMBV1病毒粒子,Trizol法提取FC136-2A菌株RNA经琼脂糖凝胶电泳检测在大于5000bp处存在两条电泳条带,目标条带清晰。
二、病毒粒子精提液和WZ2-8A共培养
病毒粒子精提取
1. 倒PDA平板,打菌饼(WZ2-8A)放在平板中间,培养皿选择大皿。
2. 第一组最外圈用移液枪滴加一圈病毒粒子精提液400 L,在菌饼直径内加小皿盖,两天后去掉小皿盖。
第二组最外圈用移液枪滴加一圈磷酸钠缓冲液400 L在菌饼直径内加小皿盖,两天后去掉小皿盖。
第三组PDA培养基只接菌饼,在菌饼直径内加小皿盖,两天后去掉小皿盖。
第四组PDA平板上只滴加病毒粒子精提液400 L。
第五组PDA平板上只滴加磷酸钠缓冲液400 L。
3. 每组两个重复。待菌长满整个培养基4d后,如图4所示打菌饼接到新的培养基上继续培养至菌丝长满培养皿。
4. 超净工作台内收集菌丝用Trizol法提RNA。
5. 每组用滤纸片、甘油、斜面保存,以便后续实验。
三、测序验证
参照Trizol试剂盒说明书步骤提取共培养菌株的RNA,之后琼脂糖凝胶电泳检测;胶回收RNA后,经反转录后,进行RT-PCR验证,结果如6所示,A图中RNA电泳条带不清晰,在B图中300bp处可看见样品5条带清晰,且与标准条带2位置大致一致,可用于后续的测序。
应用效果:
生物防治结果表明:FpgMBV1病毒粒子可以一定程度降低WZ2-8A菌株的致病力,使小麦茎基腐病害减轻,但并不能完全防治小麦茎基腐病;实验中通过观察人工接种后小麦发病症状,发现与小麦茎基腐病的病状一致,进一步从小麦茎基部的病健部做组织分离提DNA,用特异引物进行PCR扩增,结果表明它与直接用WZ2-8A菌丝提DNA后扩增的产物完全相同,从而从分子水平证实,人工接菌后做组织分离所得到的病原菌与接种前一致,从而完成柯赫氏法则的验证。实验中还发现带绿色荧光的WZ2-8A菌株相对不带荧光的菌株致病力减弱,初步猜测GFP基因的插入可能破坏了WZ2-8A菌株的致病基因,使其致病力减弱。本实验中,强致病力菌株WZ2-8A的发病率虽然很高,但病情指数只有36.73%,推测原因可能是温室培养条件没有达到WZ2-8A病菌株最适温度湿度等培养条件。
本申请选取假禾谷镰孢菌强毒力菌株WZ2-8A和弱毒菌株FC136-2A进行实验,RNA电泳图可观察到弱的目的RNA条带,而通过RT-PCR扩增条带后,可在大概300bp处观察到目的DNA条带,由此可推知FpgMBV1病毒粒子可体外侵染WZ2-8A菌株,但有的共培养菌株并没有检测出FpgMBV1病毒粒子,可能原因是FpgMBV1病毒粒子的侵染需要一定的条件,或者是体外侵染能力不稳定导致在培养过程中丢失。FpgMBV1病毒粒子的弱毒因子,具有一定的生防潜能,为假禾谷镰孢菌的的防治开辟了新的防治途径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.FpgMBV1病毒粒子在防治小麦茎基腐病中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述FpgMBV1病毒粒子是从假禾谷镰孢菌弱毒菌株FC136-2A中提取的双链RNA病毒。
3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,使用方法为:
(1)于无菌条件下培养假禾谷镰孢菌弱毒菌株FC136-2A,并收集菌丝,然后从菌丝中提取FpgMBV1病毒粒子;
(2)将FpgMBV1病毒粒子用于侵染假禾谷镰刀菌的小麦。
4.根据权利要求3所述应用,其特征在于:所述步骤(2)中FpgMBV1病毒粒子的侵染浓度为63.3fg/μL。
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