CN113943670B - 一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用 - Google Patents

一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用。本发明公开的防病促生长托拉斯假单胞菌为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293,其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.21829。实验证明,本发明的托拉斯假单胞菌具有稳定、高效、广谱的拮抗植物病原真菌和细菌的能力,对多种植物病原菌均具有良好的拮抗效果;还具有水解无机磷、有机磷,产蛋白酶、铁载体、NH3,以及分泌吲哚乙酸等功能,可用于土壤改良、植物促生等;还能够通过激发植物表层免疫反应引起细胞程序性死亡,激发植物产生抗病能力,培养条件简单、容易保存,适于工业化生产。

Description

一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用
技术领域
本发明涉及微生物领域中,一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用。
背景技术
粮食安全始终是关系国计民生的重大问题,每年由于植物病害发生造成的粮食产量损失、品质下降等问题严重制约我国粮食高产稳产和食品安全。长期以来,植物抗病育种被视为安全可靠的病害防控手段,然而,良好资源的发掘,以及育种周期等因素限制了该方法的高效实施。化学农药的问世,无疑在很大程度上解决了植物病害造成的产量损失,保障了粮食的产量,但化学制剂的长期使用对土壤、水体、大气等环境造成了诸多不良影响。随着人们对于绿色有机健康食品的追求,新型绿色制剂的开发和应用迫在眉睫。
利用有益微生物开发环境友好、安全高效的微生物制剂也更多的得到关注和广泛应用。生防微生物主要依赖于菌体及其代谢产物对于空间生态位、营养的竞争,对病原微生物的拮抗和抑制以及激发寄主植物的自身免疫系统来抵抗或防御病原微生物的侵染和病害发生。
植物根际环境是极其复杂且与植株直接密切相关的环境系统,其中定殖于根际环境的具有直接或间接促进植物生长的有益细菌被称为植物根际促生细菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)。假单胞菌普遍存在于植物根际环境,具有分布广,易定殖,代谢产物丰富的特点,是一类极为重要的植物防病促生细菌。目前,随着微生物制剂开发和商业化产品所呈现的防病促生的优良性状逐渐被人们接受和认可。而当今仍然存在商业化微生物制剂相对单一的问题,因此,挖掘和开发新的防病促生细菌,丰富有益微生物资源能够为微生物制剂的研究和开发提供极为重要的来源。
发明内容
本发明针对植物病原微生物难以可持续绿色防控的问题,分离得到了一株防病促生长的托拉斯假单胞菌。该菌株对水稻白叶枯病、小麦纹枯病、稻瘟病、辣椒疫病、烟草黑胫病、西瓜果斑病、烟草青枯病、小麦赤霉病等病害的病原菌均有良好的拮抗效果,还具备溶磷、产蛋白酶、分泌IAA等的能力,是一株功能多样,兼具防病促生效果的有益细菌。
本发明所提供的防病促生长的托拉斯假单胞菌为托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293,其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.21829。
托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293在LB平板上成乳白色菌体,菌落表面光滑,边缘整齐。菌体呈短棒状,菌体大小0.4—0.5μm×0.9—1.7μm,好氧型革兰氏阴性菌,单极生1-2根鞭毛,少数会出现3根以上多鞭毛,鞭毛长度为菌体大小的2—4倍,可产生荧光。该菌株可在pH 6—9和温度5-49℃范围内生长,最适pH为7,最适生长温度25-28℃,可在1%NaCl溶液中生长。
本发明还提供了所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的培养物,所述培养物是将所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293在微生物培养基中培养得到的物质(即发酵产物,如含有托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293和分泌到液体培养基内的物质即发酵液,或如含有托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293和分泌到固体培养基内的物质即固体发酵物)。
本发明还提供了一种菌剂,所述菌剂含有所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293或/和所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物或/和所述培养物。
上述菌剂具有如下任一用途:
1)抑制植物病原菌;
2)防治植物病原菌所致植物病害;
3)促进植物生长;
4)提高植物生物量;
5)激发植物免疫能力;
6)制备植物生长激素;
7)制备NH3
8)制备蛋白酶;
9)制备嗜铁素或铁载体;
10)水解无机磷;
11)水解有机磷。
本文中,所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物可从托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的发酵液中获得。所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物可为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的无菌代谢物或托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的含菌代谢物。托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的无菌代谢物(无菌发酵滤液)具体可按照如下方法制备,在液体培养基中培养托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293,过滤除去液体培养物(发酵液)中的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293即得到托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的无菌代谢物。托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的含菌代谢物具体可按照如下方法制备,在液体发酵培养基中培养托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293,收集发酵液(含有托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293和分泌到液体培养基内的物质),该发酵液即为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的含菌代谢物。
上述菌剂的活性成分可为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293或/和托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物或/和上述培养物,上述菌剂的活性成分还可含有其他生物成分或非生物成分,上述菌剂的其他活性成分本领域技术人员可根据菌剂的效果确定。
上述菌剂中,所述菌剂还可包括载体。所述载体可为固体载体或液体载体。
所述固体载体可为矿物材料、生物材料;所述矿物材料可为草炭、粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石和硅藻土中的至少一种;所述生物材料可为各类作物的秸秆、松壳、稻草、花生壳、玉米粉、豆粉、淀粉、草炭和动物的粪便中的至少一种;所述液体载体可为水;所述菌剂中,托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293或/和托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物可以以被培养的活细胞、活细胞的发酵液、细胞培养物的滤液或细胞与滤液的混合物的形式存在。所述菌剂的剂型可为多种剂型,如液剂、乳剂、悬浮剂、粉剂、颗粒剂、可湿性粉剂或水分散粒剂。
根据需要,所述菌剂中还可添加表面活性剂(如吐温20、吐温80等)、粘合剂、稳定剂(如抗氧化剂)、pH调节剂等。
本发明还提供了微生态制剂或生物肥料,所述微生态制剂或生物肥料含有所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293、所述培养物或/和所述菌剂。
所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293、所述培养物或/和所述菌剂的下述任一种应用,也属于本发明的保护范围:
X1)抑制植物病原菌;
X2)防治植物病原菌所致植物病害;
X3)促进植物生长;
X4)提高植物生物量;
X5)激发植物免疫能力;
X6)制备植物生长激素;
X7)制备NH3
X8)制备蛋白酶;
X9)制备嗜铁素或铁载体;
X10)水解无机磷;
X11)水解有机磷;
X12)制备用于抑制植物病原菌的产品;
X13)制备用于防治植物病原菌所致植物病害的产品;
X14)制备用于促进植物生长的产品;
X15)制备用于提高植物生物量的产品;
X16)制备用于激发植物免疫能力的产品;
X17)制备用于制备植物生长激素的产品;
X18)制备用于制备NH3的产品;
X19)制备用于制备蛋白酶的产品;
X20)制备用于制备嗜铁素或铁载体的产品;
X21)制备用于水解无机磷的产品;
X22)制备用于水解有机磷的产品;
X23)改良土壤或制备用于改良土壤的产品。
上文中,所述植物病原菌可为植物病原真菌或植物病原细菌。进一步,所述植物病原真菌可为小麦立枯丝核菌、稻瘟病菌、辣椒疫霉菌、烟草疫霉菌或禾谷镰刀菌;所述植物病原细菌可为稻黄单胞菌、西瓜嗜酸菌或烟草青枯雷尔氏菌。
上文中,所述促进植物生长可为促进植物根或地上部分的生长(如植物侧根的生长或形成)。进一步,所述植物可为下述a1)-a7)中的任一种:
a1)双子叶植物或单子叶植物;
a2)原始花被亚纲植物;
a3)罂粟目植物;
a4)白花菜亚目植物;
a5)十字花科植物;
a6)鼠耳芥属植物;
a7)拟南芥。
上文中,所述激发植物免疫能力可为激发植物表层免疫能力。进一步,所述植物可为下述b1)-b6)中的任一种:
b1)双子叶植物或单子叶植物;
b2)合瓣花亚纲植物;
b3)管状花目植物;
b4)茄科植物;
b5)烟草属或番茄属植物;
b6)烟草或番茄。
本发明还提供了培养所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的方法,所述方法包括将所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293在用于培养托拉斯假单胞菌的培养基中培养实现所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的培养。
本发明还提供了制备所述菌剂的方法,包括将所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293或/和所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的代谢物或/和所述培养物作为菌剂的成分,得到所述菌剂。
实验证明,本发明的托拉斯假单胞菌的菌株号为FP2293菌株具有稳定、高效、广谱的拮抗植物病原真菌和细菌的能力。该菌株对引起水稻白叶枯病的病原稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae)、小麦纹枯病的病原立枯丝核菌(Rhzoctonia solani)、稻瘟病的病原稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)、辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)、烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica)、西瓜嗜酸菌(Acidovorax citrulli)、青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)和禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)(Fusariumgraminearum)等病原真菌和细菌具有良好的拮抗效果。托拉斯假单胞菌FP2293具有水解无机磷、有机磷,产蛋白酶、铁载体、NH3,以及分泌吲哚乙酸等功能,可用于土壤改良、植物促生等方面。除此之外,该菌株还能够通过激发植物表层免疫反应引起细胞程序性死亡,激发植物产生抗病能力。对人、畜安全,没有环境污染问题,培养条件简单、容易保存,适于工业化生产。
生物材料保藏说明
分类命名:托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)
菌株编号:FP2293
保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心
保藏单位简称:CGMCC
保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,邮政编码:100101
保藏日期:2021年2月25日
保藏中心登记入册编号:CGMCC No.21829
附图说明
图1为基于16S rDNA序列构建菌株FP2293与近源假单胞菌的系统进化树。
图2为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的抑菌谱。其中,A为稻黄单胞菌、B为小麦纹枯病的病原立枯丝核菌、C为稻瘟病的病原稻瘟病菌、D为辣椒疫霉菌、E为烟草疫霉菌、F为西瓜嗜酸菌、G为青枯雷尔氏菌、H为禾谷镰刀菌。
图3为接种培养7d后拟南芥的生长情况。A为接种LB液体培养基,B为接种浓度为1×108cfu/ml的托拉斯假单胞菌FP2293发酵液,每株拟南芥下方接种2μl。
图4为托拉斯假单胞菌FP2293激发本氏烟和番茄叶片免疫反应。A为本氏烟叶片,B为番茄叶片。两个叶片左侧均为接种10mM MgCl2,右侧均为接种1×108cfu/ml的托拉斯假单胞菌的菌悬液。
图5为Salkowski比色法测定托拉斯假单胞菌FP2293产IAA检测结果。上排左一为植物生长素IAA标准样品,上排左二为培养基阴性对照,上排左三为不产IAA的细菌对照,下排三个为托拉斯假单胞菌FP2293发酵液的三个重复。
图6为托拉斯假单胞菌FP2293产NH3检测结果。上排左一为对照CK,上排左二和左三为未加任何物质的对照,下排三个为托拉斯假单胞菌FP2293处理的三次重复。
图7为托拉斯假单胞菌FP2293产蛋白酶检测结果。
图8为托拉斯假单胞菌FP2293产嗜铁素检测结果。
图9为托拉斯假单胞菌FP2293水解无机磷检测结果。
图10为托拉斯假单胞菌FP2293水解有机磷检测结果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南,并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂、仪器等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。下述实施例中,如无特殊说明,序列表中各核苷酸序列的第1位均为相应DNA/RNA的5′末端核苷酸,末位均为相应DNA/RNA的3′末端核苷酸。
以下实施例中所用菌株的信息如下:
1)引起小麦纹枯病的病原小麦立枯丝核菌(Rhzoctonia solani)(魏海雷,王烨,张力群,唐文华.生防菌株2P24与CPF-10的鉴定及其生防相关性状的初步分析.植物病理学报,2004,34:80-85),以下简称立枯丝核菌。
2)引起稻瘟病的稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)(厉晓东,卢建平,刘小红,林福呈.稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的凋亡诱导和检测.植物病理学报.2011,41(4):361-370),以下简称稻瘟病菌。
3)引起水稻白叶枯病的稻黄单胞菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)(杨雅云,张敦宇,陈玲,陈越,殷富有,蒋春苗,肖素勤,柯学,余腾琼,王波,付坚,钟巧芳,陈功友,程在全.云南药用野生稻对四种水稻主要病害的抗性鉴定.植物病理学报.2019,1:101-112),以下简称稻黄单胞菌。
4)烟草青枯病病菌-青枯雷尔氏菌(Rastonia solanacearum)(魏海雷,王烨,张力群,唐文华.生防菌株2P24与CPF-10的鉴定及其生防相关性状的初步分析.植物病理学报,2004,34:80-85),以下简称青枯雷尔氏菌。
5)烟草黑胫病病菌-烟草疫霉(Phytophthora parasitica var.nicotianae)(王万能,全学军,肖崇刚.烟草疫霉的产孢和接种方法研究.植物保护学报,2005,32(1):18-22),以下简称烟草疫霉菌。
6)西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)(阚玉敏,云晓敏,李玉文,李健强,罗来鑫.Bio-PCR方法检测葫芦科作物种子携带西瓜嗜酸菌的特异性引物筛选.植物病理学报,2018,48(2):263-270),以下简称西瓜噬酸菌。
7)辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)(许静,张美祥,叶廷跃,沈丹宇,窦道龙.辣椒疫霉菌PiAvr3a-like基因的鉴定及功能分析.植物病理学报,2016,46(2):160-168)。以下简称辣椒疫霉菌。
8)禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)(史文琦,杨立军,冯洁,张旭,曾凡松,向礼波,汪华,喻大昭.小麦赤霉病流行区镰刀菌致病种及毒素化学型分析.植物病理学报,2011,41(5):486-494)以下简称禾谷镰刀菌。
以下实施例中所用培养基均为无菌培养基,配制方法如下:
PDA培养基:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂18g,蒸馏水定容至1000ml。
LB液体培养基:酵母提取物5g,胰蛋白胨10g,NaCl 10g,蒸馏水定容至1000ml,pH7.0-7.2。
LB固体培养基:酵母提取物5g,胰蛋白胨10g,NaCl 10g,琼脂18g,蒸馏水定容至1000ml,pH 7.0-7.2。
营养琼脂培养基(NA培养基):牛肉浸膏3g,蛋白胨5g,葡糖糖2.5g,琼脂18g,pH7.0,蒸馏水定容至1000ml。
营养肉汤培养基(NB培养基):牛肉浸膏3g,蛋白胨5g,葡糖糖2.5g,pH 7.0,蒸馏水定容至1000ml。
V8培养基:V8果汁100ml,CaCO3 1g,蒸馏水定容至1000ml。
实施例1托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的分离和鉴定。
一、菌株FP2293的分离。
托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293由谷医林于2019年7月分离自西藏林芝县青稞根围土中。步骤如下:称取1g根际土壤样品,加入盛有9ml无菌蒸馏水的试管中,在28℃,200rpm条件下,摇培震荡1h。室温静置5min后,取1ml上层清液,通过10倍梯度稀释至10-5。每个浓度取100μl涂布于NA培养基平板,每个浓度梯度重复3个平板,置于28℃培养箱培养48h。挑取菌落单一且形态不同的菌落重新划线纯化,并编号FPXXXX,FP2293即为其中之一。
二、菌株FP2293的鉴定。
对上述分离得到的菌株FP2293经形态观察,生理生化特性分析和遗传进化分析鉴定,方法如下:
菌落的形态、大小、凹凸度、边缘,革兰氏染色及生理生化特征检测具体方法参照《常见细菌系统鉴定手册》。该菌全基因组测序委托金唯智生物科技有限公司进行。
结果表明,菌株FP2293在LB平板上成乳白色菌体,菌落表面光滑,边缘整齐。菌体呈短棒状,菌体大小0.4—0.5μm×0.9—1.7μm,好氧型革兰氏阴性菌,单极生1-2根鞭毛,少数会出现3根以上多鞭毛,鞭毛长度为菌体大小的2—4倍,可产生荧光。该菌株可在pH 6—9和温度5-49℃范围内生长,最适pH为7,最适生长温度25-28℃,可在1%NaCl溶液中生长。菌株FP2293的生理生化指标见表1所示。
表1菌株FP2293的生理生化特征
生理生化指标 结果 生理生化指标 结果 生理生化指标 结果
赤藓糖醇 + 海藻糖 + L-甲硫氨酸 W
L-阿拉伯糖 木糖醇 + L-色氨酸 +
D-木糖 D-来苏糖 + 葫芦巴碱
核糖醇 + L-阿拉伯醇 + L-鸟氨酸 +
D-半乳糖 + 2-酮基葡糖酸 + L-赖氨酸 +
D-果糖 + 5-酮基葡糖酸 + L-瓜氨酸 +
D-甘露糖 + 甘氨酸 W 肌氨酸 +
L-鼠李糖 L-亮氨酸 W 丁胺
内消旋肌醇 + 戊氨酸 W 戊胺
山梨醇 + 氨基丁酸 W 组胺
N-乙酰氨基葡萄糖 + 蔗糖 葡萄糖胺 +
其中,“+”表示可利用该碳氮源生长,“—”表示不可利用,“W”表示在该碳氮源基础上菌株FP2293生长较弱。
通过对菌株FP2293全基因组测序,从中分析拼接获得序列表中序列1所示的16SrDNA序列,基于该序列在NCBI BLAST比对分析并构建系统进化树(图1)。发现菌株FP2293与托拉斯假单胞菌的相似性达到99%以上。
通过菌株的形态特征、培养特征、生理生化特性和系统进化分析将菌株FP2293鉴定为托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii),记为托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293。托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293已于2021年2月25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)。其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的登记入册编号为CGMCC NO.21829。
实施例2托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293的抑菌谱测定。
供试植物病原真菌:立枯丝核菌、稻瘟病菌、辣椒疫霉菌、烟草疫霉菌、禾谷镰刀菌;
供试植物病原细菌:稻黄单胞菌、西瓜嗜酸菌、青枯雷尔氏菌。
采用平板对峙培养法对上述植物病原菌分别进行拮抗实验。植物病原真菌对峙实验方法如下:用直径0.7cm的打孔器,取于25℃条件下,在PDA平板或V8平板(辣椒疫霉菌和烟草疫霉菌)上新鲜培养的植物病原真菌菌饼,用接种针挑取菌饼,菌丝朝下接种于对应平板中心处,然后在菌饼两侧约2.5cm处分别接种10μl托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293发酵液(LB液体摇培),晾干后于25℃倒置培养,以仅接种病原菌的平板为对照,每个处理设置3次重复。培养3-5天后观察并测量抑菌带宽度。植物病原细菌对峙实验方法如下:将琼脂含量为1%的NA培养基融化后,水浴冷却至45℃。将在NB培养液中新鲜摇培的病原细菌浓度调至1×108cfu/ml,按照1%的浓度加入冷却的NA培养基中,倒平板。晾干后,在平板上接种10μl托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293发酵液(LB液体摇培)。晾干后于28℃倒置培养,以仅接种病原菌的平板为对照,每个处理设置3次重复。培养48h后观察并测量抑菌圈直径。
结果(图2)发现,托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293对稻黄单胞菌、立枯丝核菌、稻瘟疫霉、辣椒疫霉、烟草疫霉等病原菌具有较强的抑制能力;对西瓜嗜酸菌、青枯雷尔氏菌和禾谷镰刀菌的抑制效果相对较弱。说明,托拉斯假单胞菌(Pseudomonastolaasii)FP2293具有较为广谱、高效的抑菌活性,在植物防病中可有针对性的使用。
实施例3托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293对小麦纹枯病的防治实验。
小麦:西农529,陕西长丰种业有限公司。
小麦纹枯病病原菌:引起小麦纹枯病的病原小麦立枯丝核菌(Rhzoctoniasolani)。
小麦种子催芽:挑选颗粒饱满,大小均一的小麦种子,经2%次氯酸钠浸泡3-5min,然后用无菌水冲洗2-3次,完成表面消毒。将表面消毒后的小麦种子用无菌水浸泡16h,保湿催芽24h。
发酵种子液的制备:挑取新鲜培养的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293,用接种针转接于5ml LB液体培养基,在28℃,200rpm下摇培过夜,获得种子液。
发酵液制备:将种子液按照0.1%的浓度接种在装有200ml LB液体培养的三角瓶中,在28℃,200rpm下摇培48h,获得FP2293发酵液。
防治实验:选取发芽一致的小麦种子,等量分为三组,其中两组浸泡于LB液体培养基中30min;另一组浸泡于FP2293发酵液中30min。然后分别将浸泡于LB液体培养基(发病对照组)和FP2293发酵液(处理组)的两组小麦种子种植于拌有小麦纹枯病病原菌的花盆中,每个花盆中种植10棵,另外一组(浸泡于LB液体培养基中)种植于没有拌入病原菌的花盆中,作为健康对照组。每个处理重复3次。置于温室培养,7天后观察发病情况,并计算发病率、病情指数和防治效果(表2)。病情指数分级标准如下:
0级:无发病症状;
1级:1个或多个小病斑,病斑长度小于0.5cm;
2级:1个或多个中等大小病斑,长度0.5-1.5cm;
3级:病斑较大,长度1.5-2.5cm;
4级:1个或多个大病斑,病斑长度大于1.5cm且幼苗萎蔫;
5级:幼苗枯死。
发病率(%)=发病植株数/处理植株总数×100%;
病情指数=[∑(各级病株数×对应病级)]/(调查总株数×最高病级)×100;
防治效果(%)=(发病对照组病情指数-处理组病情指数)/发病对照组病情指数×100%。
表2托拉斯假单胞菌FP2293对小麦纹枯病的防治效果
处理 发病率(100%) 病情指数 防治效果(100%)
发病对照组 80% 24
FP2293处理组 20% 4 83%
健康对照组 0 0
结果显示,托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293可以显著降低小麦纹枯病的发病率,与发病对照组相比,托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293处理组的病情指数显著下降。
实施例4托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293显著促进拟南芥侧根形成和提高生物量。
拟南芥(col-0)种子经2%次氯酸钠表面消毒5min,用无菌水冲洗3遍。均匀点接于MS平板一侧,每板8颗种子,然后用锡箔纸包裹置于4℃,遮光春化2d。取出后,于22℃培养箱(光暗时长16/8h,光照强度100μmol/m2·s,湿度约65%)培养5d,待种子出芽约0.5cm。在每棵幼苗下方接种实施例3得到的FP2293发酵液(浓度为1×108cfu/ml)各2μl,如图3所示。以接种等量的LB液体培养基为对照,每个处理重复3次。然后置于上述条件下培养7d。测量各处理拟南芥的根系长度、侧根数量及植株鲜重。
结果表明,接种托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293后,拟南芥的侧根形成数量显著增加,而对照组几乎没有侧根分化;且处理组的地上部分生长量也明显大于对照组(图3)。说明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够拟南芥促进侧根发育,并提高拟南芥的生物量。
实施例5托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够激发本氏烟和番茄表层免疫引起细胞坏死。
刮取LB平板上新鲜培养的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293菌体,重悬浮于灭菌的10mM MgCl2溶液中,浓度调至1×108cfu/ml,分别注射接种生长6周的本氏烟和番茄叶片,以单独接种10mM MgCl2为对照,每个处理重复7次。然后将处理植株置于22℃光照培养箱(光暗时长16/8h,光照强度100μmol/m2·s,湿度约65%)培养1-2d,观察记录接种部位坏死情况。
结果发现,经托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293菌体悬浮液接种后,在本氏烟和番茄叶片的接种部位均能引起明显的细胞坏死现象(图4)。说明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具备激发本氏烟和番茄表层免疫的能力。
实施例6托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够分泌IAA。
采用Salkowski比色法测定内生细菌分泌植物生长激素(IAA),将供试菌株(托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293和不产IAA的阴性对照菌株(大肠杆菌DH5α,北京擎科生物科技有限公司)分别接种于含有LB液体培养基(培养基中加入终浓度3mM的色氨酸)的三角瓶中,每瓶盛有20mL培养基,每菌株重复3次,置于28℃,200rpm摇床摇培4d。取100μL培养液滴于白色陶瓷板上,同时加100μLSalkowski比色液(50mL 35%HClO4+1mL0.5mol/L FeCl3)。在比色液中加入100μL100mg/L的IAA为阳性对照。将白色陶瓷板于室温避光放置30min后观察,比色液颜色变红表示能够分泌IAA(图5)。
结果表明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293使比色液变红,能产生植物生长素(IAA),图5。
实施例7托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具有产氨的能力。
将新鲜培养的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293转接到蛋白胨氨化培养基中(蛋白胨5g,K2HPO4 0.5g,NaCl 0.25g,MgSO4·7H2O 0.5g,FeSO4 0.01g,蒸馏水定容至1000mL),28℃,200rpm摇培48h。取200μL培养液滴于白色陶瓷板上,以200μL蛋白胨氨化培养基为对照。然后在培养液和蛋白胨氨化培养基中加入3滴纳氏试剂,出现黄色或棕红色沉淀则表明菌株具备产NH3的能力。
结果表明,对照中加入纳氏试剂后无黄色或棕红色沉淀出现,而托拉斯假单胞菌FP2293的培养液加入纳氏试剂后有明显的黄色或棕红色沉淀出现(图6)。说明托拉斯假单胞菌FP2293具有显著的产氨能力。
实施例8托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具有产蛋白酶的能力。
将活化的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293接种于LB液体培养基,在28℃,200rpm条件下过夜摇培。取2μl培养液点接于蛋白酶检测培养基平板(蛋白胨10.0g,NaCl 5.0g,CaCl2 0.1g,脱脂牛奶10.0mL,1.5%琼脂,蒸馏水定容至1000mL,pH7.2-7.4,115℃灭菌30min),以点接2μl LB液体为对照处理,每个处理重复3次。晾干后在28℃倒置培养2d,观察是否出现透明圈。
结果显示,对照组平板无任何变化,而接种FP2293培养液的检测平板上在接种菌落周围出现明显的水解透明圈(图7),说明平板中的蛋白被分解。证明托拉斯假单胞菌FP2293具有产蛋白酶的能力。
实施例9托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具有产嗜铁素的能力。
CAS蓝色定性检测平板的制备:
取0.012g CAS溶于10ml去离子水中,并与2ml 1mmol/l FeCl3溶液混匀,得溶液a。
取0.015g HDTMA溶于8ml去离子水中,得溶液b。
将a液缓慢加人b液中,充分混合均匀即得到染液c。
将0.1mol/l磷酸盐溶液(2.427g Na2HPO4·12H2O,0.5905g NaH2PO4·2H2O,0.075gKH2PO4,0.125g NaCl,0.25g NH4Cl,去离子水100ml,使用时10倍稀释)10ml、哌嗪二乙醇磺酸(pipes)6.04g加入盛有150ml蒸馏水的干净三角瓶中,混匀并用50%(质量百分比)NaOH溶液将pH调至6.8,最后加入4g琼脂粉,得培养基d。
将染液c、培养基d及1mmol/l CaCl2溶液、1mmol/l MgSO4·7H2O溶液、20%(质量百分比)葡萄糖溶液、10%(质量百分比)酪蛋白氨基酸溶液灭菌(1l5℃,20分钟)。分别量取上述1mmol/l CaCl2溶液0.2ml、1mmol/l MgSO4·7H2O溶液4ml、10%酪蛋白氨基酸溶液6ml、20%葡萄糖溶液2ml加入培养基d中。再缓慢加入染液c,充分摇匀后倒平板,即可获得蓝色嗜铁素定性检测平板。
将活化的托拉斯假单胞菌FP2293接种于LB液体培养基,在28℃,200rpm条件下过夜摇培。
取2μl培养液点接于嗜铁素检测平板上,28℃培养24、48、60、72h观察菌落外围是否产生黄色晕圈。由于嗜铁素竞争培养基中EDTA螯合的铁离子,使培养基由蓝色变成黄色,因此菌落周围黄色晕圈出现表明嗜铁素的产生。
结果表明托拉斯假单胞菌FP2293菌落周围黄色晕圈出现,证明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具备显著的产生嗜铁素的能力(图8)。
实施例10托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够水解无机磷。
将活化的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293接种于LB液体培养基,在28℃,200rpm条件下过夜摇培。取2μl培养液点接于无机磷培养基平板(葡萄糖10g,(NH4)2SO4 0.5g,NaCl 0.2g,KCl 0.2g,Ca3(PO4)2 5.0g,MgSO4·7H2O 0.03g,MnSO4 0.03g,FeSO40.003g,酵母膏0.5g,琼脂15g,蒸馏水定容至1000mL,调节pH至6.8-7.0),以点接2μl LB液体为对照处理,每个处理重复3次。晾干后在28℃倒置培养5-7d,观察是否出现水解晕圈。
结果显示,对照组平板无任何变化,而接种FP2293培养液的平板上在接种菌落周围出现明显的水解晕圈(图9),说明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293具有水解无机磷的能力。
实施例11托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够水解有机磷。
将活化的托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293接种于LB液体培养基,在28℃,200rpm条件下过夜摇培。取2μl培养液点接于蒙金娜有机磷培养基平板(葡萄糖10g,(NH4)2SO4 0.5g,NaCl 0.3g,KCl 0.3g,FeSO4·7H2O 0.03g,MnSO4·4H2O 0.03g,蛋黄卵磷脂0.2g,CaCO3 5g,酵母膏0.4g,琼脂15g,蒸馏水定容至l000 mL,pH 7.0),以点接2μlLB液体为对照处理,每个处理重复3次。晾干后在28℃倒置培养5-7d,观察是否出现水解晕圈。
结果显示,对照组平板无任何变化,而接种FP2293培养液的平板上在接种菌落周围出现明显的水解晕圈(图10),说明托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293能够水解有机磷,用于土壤改良。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围,以及无需进行不必要的实验情况下,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围,可以进行一些基本特征的应用。
<110>  中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
<120>  一株防病促生长托拉斯假单胞菌及其应用
<160>  1
<170>  PatentIn version 3.5
<210>  1
<211>  1541
<212>  DNA
<213>  托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)
<400>  1
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ggtagccgta ggggaacctg cggctggatc acctccttaa t                     1541

Claims (2)

1.微生态制剂或生物肥料,其特征在于:所述微生态制剂或生物肥料含托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293;
所述托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii)FP2293,其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No. 21829。
2.权利要求1所述的微生态制剂或生物肥料的下述任一种应用:
X1)抑制植物病原菌;
X2)防治植物病原菌所致植物病害;
X3)促进植物生长;
X4)提高拟南芥的生物量;
X5)激发植物免疫能力;
X6)制备植物生长激素;
X7)制备NH3
X8)制备蛋白酶;
X9)制备嗜铁素或铁载体;
X10)水解无机磷;
X11)水解有机磷;
X12)制备用于抑制植物病原菌的产品;
X13)制备用于防治植物病原菌所致植物病害的产品;
X14)制备用于促进植物生长的产品;
X15)制备用于提高拟南芥的生物量的产品;
X16)制备用于激发植物免疫能力的产品;
X17)制备用于制备植物生长激素的产品;
X18)制备用于制备NH3的产品;
X19)制备用于制备蛋白酶的产品;
X20)制备用于制备嗜铁素或铁载体的产品;
X21)制备用于水解无机磷的产品;
X22)制备用于水解有机磷的产品;
X23)改良土壤或制备用于改良土壤的产品;
所述植物病原菌为植物病原真菌或植物病原细菌;所述植物病原真菌为小麦立枯丝核菌、稻瘟病菌、辣椒疫霉菌、烟草疫霉菌或禾谷镰刀菌;所述植物病原细菌为稻黄单胞菌、西瓜嗜酸菌或烟草青枯雷尔氏菌;
所述促进植物生长为促进拟南芥根或地上部分的生长;
所述激发植物免疫能力为激发烟草和/或番茄表层免疫能力。
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