发明内容
针对目前缺乏能够在蔬菜根际定植、促生并防治辣椒灰霉病、辣椒根腐病、辣椒枯萎病、辣椒叶斑病的铜绿假单胞菌的技术问题,本发明提供一种铜绿假单胞菌及其制备的微生物育苗基质和应用,本发明提供的铜绿假单胞菌及以其制备的微生物育苗基质具有防病、促生作用。
第一方面,本发明提供一种铜绿假单胞菌,所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌G5,已于2021年9月8日保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心,保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏编号为CGMCC No.23375,分类命名为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa。
第二方面,本发明提供一种上述铜绿假单胞菌在制备微生物育苗基质上的应用。
第三方面,本发明提供一种含有上述铜绿假单胞菌的微生物育苗基质。
进一步的,所述微生物育苗基质中,铜绿假单胞菌G5的活菌数≥2.5×108CFU/基质重量g。
进一步的,所述微生物育苗基质由铜绿假单胞菌G5的发酵液和辅料混合而成,所述发酵液与辅料的质量比为1:(15~30),所述发酵液中铜绿假单胞菌G5的活菌数≥8×109CFU/mL。
进一步的,所述微生物育苗基质中,有机质含量≥30%,总养分(N+P2O5+K2O)含量2%~5%,游离水≤36%,pH6~7,EC≤2ms/cm。
进一步的,所述发酵液按照如下制备方法制得:
(1)将铜绿假单胞菌G5在LB固体培养基上划线活化,获得纯化的单菌落;
(2)将铜绿假单胞菌G5单菌落接种至LB液体培养基,并在25~32℃下150~200rpm培养8~12h,得到种子液;
(3)将种子液按照5%~10%(v/v)接种至LB液体培养基,并在25~32℃下150~200rpm培养48~72h,得到发酵液。
进一步的,所述辅料包括如下重量份组分:
颗粒状蛭石5~10份,珍珠岩5~10份,无机盐溶液0.5~1份,腐熟物料5~15份。
以铜绿假单胞菌G5的发酵液及上述辅料制成的微生物育苗基质疏松、透气性好,有利于根系发育,促使根系发达;育苗基质氨基酸含量高、有机质丰富能显著促进幼苗生长、提高幼苗存活率,定植后无缓苗期。
进一步的,所述颗粒状蛭石的直径为3~6mm,所述珍珠岩的直径为3~6mm。
进一步的,所述无机盐溶液中含有2~3g/L的(NH4)3PO4和0.5~1g/L的MgSO4·7H2O。
进一步的,所述腐熟物料按照如下制备方法制得:
将大蒜秸秆、小麦秸秆、大姜秸秆、蘑菇渣和平菇渣用机械粉碎机粉碎至0.5~1cm的秸秆菇渣颗粒,然后将秸秆菇渣颗粒和腐叶土投入转速为400~450r/min的混合搅拌机搅拌16~30min,混合均匀后加入水至含水量为50%~60%,通风条件下堆肥发酵20~25天,每2~3天翻堆一次,得到腐熟物料。
进一步的,所述腐熟物料按照如下制备方法制得:
以重量份数计,将2~3份大蒜秸秆、8~10份小麦秸秆、3~5份大姜秸秆、5~8份蘑菇渣和7~10份平菇渣用机械粉碎机粉碎至0.5~1cm的秸秆菇渣颗粒,然后将秸秆菇渣颗粒和33~40份腐叶土投入转速为400~450r/min的混合搅拌机搅拌16~30min,混合均匀后加入水至含水量为50%~60%,通风条件下堆肥发酵20~25天,每2~3天翻堆一次,得到腐熟物料。
第四方面,本发明提供一种上述微生物育苗基质在种植辣椒上的应用。
本发明的有益效果在于:
本发明提供的铜绿假单胞菌G5从设施大棚辣椒根内分离、筛选而来,该菌株及含有该菌株的微生物育苗基质可有效防治辣椒苗期发生的辣椒枯萎病、辣椒根腐病、辣椒叶斑病和辣椒灰霉病。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明具体实施方式所使用的LB固体培养基,每升组分如下:蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g、琼脂15g,水定容至1L,pH自然,121℃高压蒸汽灭菌30min;
本发明具体实施方式所使用的LB液体培养基,每升组分如下:蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g,水定容至1L,pH自然,121℃高压蒸汽灭菌30min。
本发明具体实施方式所使用的铜绿假单胞菌G5的孢子悬液采用如下制备方法制得:
将铜绿假单胞菌G5的发酵液在5000rpm条件下离心10min,丢弃上清液,使用无菌水重悬铜绿假单胞菌G5细胞,稀释得到铜绿假单胞菌G5浓度为108CFU/mL的孢子悬液。
实施例1
菌株分离采集设施大棚辣椒新鲜根系,用无菌水清洗至无肉眼可见的土壤颗粒附着。将根系转移至新的50mL Falcon离心管,加入30mL灭菌的1×PBS(pH=7),在室温下180r/min振荡15min。重复PBS清洗3次。将清洗后的根系取出并置于灭菌的滤纸上吸干根系表面的PBS。将根系切分成约2mm小段并混合,称出重量为1g的根系组织转移至50mL离心管。在无菌环境中加入10mL 10mM的灭菌MgCl2溶液重悬,然后用无菌捣杵研磨直至均质。用无菌水在无菌试管中梯度稀释至102、103、104、105、106、107和108倍,从各梯度中吸取100μL均匀涂布在LB固体培养基上。平板倒置培养于30℃微生物培养箱内1~2天,观察菌落生长情况。根据菌落形态特征,将差异菌落在新LB固体培养基上划线获得单菌落,重复划单菌落操作三次纯化株系。
菌株鉴定菌株G5在LB固体培养基上划线获得单菌落,单菌落近圆形,边缘不整齐,较扁平,淡黄绿色,不光滑,不透明,革兰氏染色反应显阴性,能利用D-葡萄糖、柠檬酸盐、甲基红,可使硝酸盐还原、氧化酶阳性、接触酶阳性、过氧化氢酶阳性,V-P试验为阴性,不能利用淀粉,属于好氧菌等生理生化特性。将菌株G5的16S rDNA测序序列(如SEQ ID No.1所示),在Genbank中Blast比对结果表明,菌株G5与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的同源性达到100%。根据菌株的形态理化特征结合16S rDNA测序比对分析,将菌株G5鉴定为铜绿假单胞菌。
实施例2
一种含有铜绿假单胞菌G5的微生物育苗基质,按照如下制备方法制得:
1.发酵液制备:
(1)将铜绿假单胞菌G5在LB固体培养基上划线活化,获得纯化的单菌落;
(2)将铜绿假单胞菌G5单菌落接种至LB液体培养基,并在30℃下180rpm培养8h,得到种子液;
(3)将种子液按照5%(v/v)接种至LB液体培养基,并在30℃下180rpm培养72h,得到发酵液,经检测,发酵液中铜绿假单胞菌G5的活菌数为8.33×109CFU/mL;
2.辅料制备:
(4)配制含有2g/L的(NH4)3PO4和1g/L的MgSO4·7H2O的无机盐溶液;
(5)按重量份数计,将2份大蒜秸秆、8份小麦秸秆、3份大姜秸秆、5份蘑菇渣和7份平菇渣用机械粉碎机粉碎至1cm左右的秸秆菇渣颗粒,然后将秸秆菇渣颗粒和33份腐叶土投入转速为400r/min的混合搅拌机搅拌20min混合均匀,加入水至含水量50%,通风条件下堆肥发酵25天,每3天翻堆一次,得到腐熟物料;
(5)将重量比为5:5:1:10的颗粒状蛭石、珍珠岩、无机盐溶液和腐熟物料混合均匀并高压灭菌,室温自然冷却后得到辅料;
3.基质制备:
按照重量比1:16混合铜绿假单胞菌G5的发酵液和辅料,混合均匀后晾干制得微生物育苗基质,经测定,微生物育苗基质中铜绿假单胞菌G5的活菌数为4.90×108CFU/基质重量g。
实施例3
对实施例2制备的微生物育苗基质及市售的鲁青育苗基质产品(山东芯喜乐生物科技有限公司)进行理化性质检测,检测结果见表1。
表1育苗基质产品的理化性质
项目 |
鲁青育苗基质 |
实施例2微生物育苗基质 |
容重(g/cm<sup>3</sup>) |
0.31 |
0.46 |
总孔隙度(%) |
70.00 |
89.50 |
持水孔隙(%) |
58.33 |
71.60 |
通气孔隙 |
11.67 |
17.90 |
pH |
7 |
6-7 |
对比发现,本发明微生物育苗基质的总孔隙度和持水孔隙显著提高,说明本发明微生物育苗基质的理化性质已经达到了育苗基质产品的要求。
实施例4
测定铜绿假单胞菌G5在实施例2制备的微生物育苗基质中长时间储存后的活性,并以加入同等量的铜绿假单胞菌G5的鲁青育苗基质产品为对照,将两处理育苗基质存放于无菌透气罐中(每处理设6个重复),置于室温阴凉通风处存放。分别于存放后0天、90天、180天和365天检测铜绿假单胞菌菌株G5的活菌数,检测方法为稀释涂LB平板法,检测结果见表2。
表2育苗基质对铜绿假单胞菌G5活菌数的影响(单位:×108CFU/基质重量g)
样品 |
0天 |
90天 |
180天 |
365天 |
实施例2微生物育苗基质 |
4.90±0.00a |
4.65±0.52a |
4.28±0.14a |
3.23±0.67a |
鲁青育苗基质 |
4.90±0.00a |
3.72±0.13b |
2.94±0.06b |
1.84±0.35b |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
对比发现,利用本发明微生物育苗基质进行长时间存放时,铜绿假单胞菌G5的活菌数保持较高水平,而鲁青育苗基质产品中铜绿假单胞菌G5的活菌数在长时间存放后显著下降。
实施例5
以实施例2制备的微生物育苗基质为实验组,以仅含有实施例2辅料的育苗基质为空白对照,以加入80%多菌灵500倍液的鲁青育苗基质产品为药剂对照组,测定不同育苗基质对辣椒枯萎病的防病效果。
试验条件:辣椒(长丰101线椒)种子用温汤浸种法在28℃、黑暗条件下催芽,三个处理事先装入育苗钵中,每个育苗钵播种一粒露白种子,待辣椒长到4~5片真叶,三个处理各挑选苗齐的6株为重复。然后将铜绿假单胞菌G5孢子悬液喷雾到实验组的辣椒苗上,空白对照组辣椒苗喷雾清水,药剂对照组辣椒苗喷雾80%多菌灵500倍液。后续浇水管理常规,1天后,通过喷雾接种辣椒枯萎病菌,然后将接种后的辣椒植株放于温度28℃、相对湿度90%、白天光照晚上黑暗的人工气候室中培养。14天后观察并记录不同处理辣椒苗的生长与发病情况,并对结果进行统计分析。
辣椒枯萎病病情分级标准:0级,无症状;1级,1~2片真叶变黄或真叶萎焉下垂;2级,3~4片真叶变黄或萎焉下垂;3级,5~6片真叶变黄或真叶萎焉下垂;4级,全株严重萎焉,以致枯死。
病情指数=∑(各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)×100。
防治效果(%)=(空白对照病情指数-处理病情指数)/空白对照病情指数×100。
表3育苗基质对辣椒枯萎病的防效
处理 |
病情指数 |
防治效果% |
实验组 |
12.75±0.23b |
82.61±0.52b |
空白对照组 |
73.33±0.12a |
— |
药剂对照组 |
10.95±0.34c |
85.07±0.52a |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表3中可以看出:本发明微生物育苗基质和空白对照组相比,药后14天病情指数显著降低;本发明微生物育苗基质对辣椒枯萎病的防治效果为82.61%,略低于药剂对照组的85.07%,这说明含有铜绿假单胞菌G5的育苗基质能显著减轻辣椒枯萎病的发生,达到防病效果。
实施例6
以实施例2制备的微生物育苗基质为实验组,以仅含有实施例2辅料的育苗基质为空白对照组,以加入80%多菌灵500倍液的鲁青育苗基质产品为药剂对照组,测定不同育苗基质对辣椒根腐病的防病效果。
试验条件:辣椒(长丰101线椒)种子用温汤浸种法在28℃、黑暗条件下催芽,三个处理事先装入育苗钵中,每个育苗钵播种一粒露白种子,待辣椒长到4~5片真叶,三个处理各挑选苗齐的6株为重复。然后将1mL铜绿假单胞菌G5孢子悬液接种到实验组的辣椒苗根围,空白对照组辣椒苗根围接种1mL清水,药剂对照组辣椒苗根围接种1mL80%多菌灵500倍液。后续浇水管理常规,1天后,通过灌根法接种辣椒根腐病菌,然后将接种后的辣椒植株放于温度28℃、相对湿度90%、白天光照晚上黑暗的人工气候室中培养。14天后观察并记录不同处理辣椒苗的生长与发病情况,并对结果进行统计分析。
病株率(%)=病株数/调查总株数100。
防治效果(%)=(对照病株率-处理病株率)/对照病株率。
表4育苗基质对辣椒根腐病的防效
处理 |
病株率% |
防治效果% |
实验组 |
14.20±0.20b |
79.07±0.22b |
空白对照组 |
67.85±0.11a |
— |
药剂对照组 |
12.34±0.19c |
81.81±0.53a |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表4中可以看出:本发明微生物育苗基质和空白对照组相比,14天的病株率显著降低;本发明微生物育苗基质14天的防效为79.07%,药剂对照组14天的防效为81.81%,两者的防治效果相当,这说明含有铜绿假单胞菌G5的育苗基质能显著抑制辣椒根腐病菌对辣椒植株的侵染,减轻病害发生,达到防病效果。
实施例7
以实施例2制备的微生物育苗基质为实验组,以仅含有实施例2辅料的育苗基质为空白对照组,以加入80%多菌灵500倍液的鲁青育苗基质产品为药剂对照组,测定不同育苗基质对辣椒叶斑病的防病效果。
试验条件:辣椒(长丰101线椒)种子用温汤浸种法在28℃、黑暗条件下催芽,三个处理事先装入育苗钵中,每个育苗钵播种一粒露白种子,待辣椒长到4~5片真叶,三个处理各挑选苗齐的6株为重复。采用喷雾接种法将1×108CFU/mL的辣椒叶斑病菌孢子悬浮液接种于辣椒植株上。24h后,实验组的辣椒苗上喷含有1×108CFU/mL的辣椒叶斑病菌孢子悬浮液,空白对照组辣椒苗喷雾清水,药剂对照组的辣椒苗喷雾80%多菌灵500倍液。后续浇水管理常规,将接种后的辣椒植株放于温度28℃、相对湿度90%、白天光照晚上黑暗的人工气候室中培养。14天后观察并记录不同处理辣椒苗的生长与发病情况,并对结果进行统计分析。
辣椒叶斑病病情分级标准:分级以叶片为单位。0级,无病斑;1级,病斑面积占整个叶面积5%以下;3级,病斑面积占整个叶面积6%~10%;5级,病斑面积占整个叶面积11%~20%;7级,病斑面积占整个叶面积21%~50%;9级,病斑面积占整个叶面积50%以上。
病情指数=∑(各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)×100。
防治效果(%)=(空白对照病情指数-处理病情指数)/空白对照病情指数×100。
表5育苗基质对辣椒叶斑病的防效
处理 |
病情指数 |
防治效果% |
实验组 |
21.17±0.28b |
75.16±0.40b |
空白对照组 |
85.21±0.11a |
— |
药剂对照组 |
16.76±0.30c |
80.33±0.526a |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表5中可以看出:本发明微生物育苗基质14天病情指数显著低于空白对照组,本发明微生物育苗基质防效为75.16%,略低于药剂对照组的80.33%。这说明含有铜绿假单胞菌G5的育苗基质能显著抑制辣椒苗期叶斑病的发生。
实施例8
以实施例2制备的微生物育苗基质为实验组,以仅含有实施例2辅料的育苗基质为空白对照组,以加入80%多菌灵500倍液的鲁青育苗基质产品为药剂对照组,测定不同育苗基质对辣椒叶斑病的防病效果。
试验条件:辣椒(长丰101线椒)种子用温汤浸种法在28℃、黑暗条件下催芽,三个处理事先装入育苗钵中,每个育苗钵播种一粒露白种子,待辣椒长到4~5片真叶,三个处理各挑选苗齐的6株为重复。采用喷雾接种法将1×108CFU/mL的辣椒灰霉病菌孢子悬浮液接种于辣椒植株上。24h后,实验组的辣椒苗上喷含有1×108CFU/mL的辣椒灰霉病菌孢子悬浮液,空白对照组辣椒苗喷雾清水,药剂对照组辣椒苗喷雾80%多菌灵500倍液。后续浇水管理常规,将接种后的辣椒植株放于温度28℃、相对湿度90%、白天光照晚上黑暗的人工气候室中培养。14天后观察并记录不同处理辣椒苗的生长与发病情况,并对结果进行统计分析。
辣椒灰霉病分级标准:0级,叶片(果实)无病斑;1级,病斑占整个叶片(果实)面积的5%以下;3级,病斑占整个叶片(果实)面积的6%~10%,并带有小面积霉层;5级,病斑或霉层占整个叶片(果实)面积的11%~25%;7级,病斑或霉层占整个叶片(果实)面积的26%~50%;9级,整片叶片水侵状萎蔫,果实霉层附着面积50%以上。
病情指数=∑(各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)×100。
防治效果(%)=(空白对照病情指数-处理病情指数)/空白对照病情指数×100。
表6育苗基质对辣椒灰霉病的防效
处理 |
病情指数 |
防治效果% |
实验组 |
6.85±0.17b |
73.16±0.29b |
空白对照组 |
25.52±0.25a |
— |
药剂对照组 |
5.61±0.38c |
78.02±0.446a |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表6中可以看出:本发明微生物育苗基质能够显著抑制灰霉病的发生,药后14天对辣椒灰霉病的防治效果达73.16%,和药剂对照组的防治效果相当。这说明含有铜绿假单胞菌G5的育苗基质能显著抑制辣椒灰霉病的发生。
实施例9
以实施例2制备的微生物育苗基质为待测样品,以加入同等量的铜绿假单胞菌G5的鲁青育苗基质产品为对照样品,进行铜绿假单胞菌G5在辣椒根围的定植试验。
试验条件:将辣椒种植在两种育苗基质中,分别在第7、14、21、30、40天采集辣椒根系,置于装有30mL 1×PBS缓冲液的离心管中,在摇床中160rpm清洗三次,每次25min,每次换新鲜PBS。无菌滤纸吸干根系表面水分,取出0.2g用无菌水充分研磨,以10倍梯度稀释至108后涂布于LB固体培养基上,30℃培养至长出肉眼可见的单菌落后进行计数。试验设三个重复。按照菌落形态对铜绿假单胞菌进行识别,并使用16S rDNA基因对菌株进行鉴定确定铜绿假单胞菌形态识别的准确性。
表7铜绿假单胞菌G5在辣椒根围的定植试验(单位:104CFU/根重g)
样品 |
7天 |
14天 |
21天 |
30天 |
40天 |
待测样品 |
4.26±0.12a |
2.37±0.35a |
3.45±0.17a |
3.05±0.34a |
2.83±0.20a |
对照样品 |
2.59±0.27b |
1.28±0.19b |
2.09±0.25b |
1.54±0.18b |
0.95±0.36b |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表7中可以看出:本发明微生物育苗基质,铜绿假单胞菌G5在辣椒根际定植后,在辣椒苗期铜绿假单胞菌G5的活菌数保持较高水平,而对照样品中铜绿假单胞菌G5的定植活菌数下降显著。
实施例10
以实施例2制备的微生物育苗基质为实验组,以仅含有实施例2辅料的育苗基质为空白对照组,以加入80%多菌灵500倍液的鲁青育苗基质产品为药剂对照组,测定不同育苗基质对辣椒的促生效果。
试验条件:辣椒(长丰101线椒)种子用温汤浸种法在28℃、黑暗条件下催芽,三个处理事先装入育苗钵中,每个育苗钵播种一粒露白种子,待辣椒长到4~5片真叶,三个处理各挑选苗齐的6株为重复。后续浇水管理为常规管理。
出苗后21天测量株高、茎粗、地上和地下部分干重,计算壮苗指数=(茎粗/株高+地下干重/地上干重)×单株干重。
表8育苗基质对辣椒的促生效果
样品 |
株高/cm |
茎粗/cm |
壮苗指数 |
待测样品 |
18.40±1.05a |
0.51±1.69a |
0.239±0.021a |
对比样品 |
16.05±2.14b |
0.47±2.33b |
0.205±0.043b |
对照样品 |
14.80±3.21c |
0.45±4.67c |
0.154±0.017c |
*表中数值后不同字母代表差异显著(one-way ANOVA,P<0.05)。
从表8中可以看出:和空白对照组及药剂对照组相比,利用本发明微生物育苗基质显著提高了辣椒生物量和壮苗指数。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心)
<120> 一种铜绿假单胞菌及其制备的微生物育苗基质和应用
<130> 2021
<160> 1
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<210> 1
<211> 1389
<212> DNA
<213> Pseudomonas aeruginosa
<400> 1
gaagggagct tgctcctgga ttcagcggcg gacgggtgag taatgcctag gaatctgcct 60
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