CN114736825A - 一种多粘类芽孢杆菌、生化制剂及其应用 - Google Patents
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- A01N47/34—Ureas or thioureas containing the groups >N—CO—N< or >N—CS—N< containing the groups, e.g. biuret; Thio analogues thereof; Urea-aldehyde condensation products
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Abstract
本发明公开了一种多粘类芽孢杆菌、生化制剂及其应用,涉及病害防治技术领域。多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。本发明开发了集生物杀线虫和杀植物病菌功效于一体的、易于产业化的多黏类芽孢杆菌微生物菌株及其产品,以解决现有技术中防治根结线虫病及多种土传病害而采用的化学防治方法所存在的产品安全性、环境污染等问题。同时该多粘类芽孢杆菌还具有调节植物生长的功效。
Description
技术领域
本发明涉及病害防治技术领域,具体而言,涉及一种多粘类芽孢杆菌、生化制剂及其应用。
背景技术
根结线虫(Meloidogyne spp.)是严重威胁世界农业生产的一类植物病原线虫,目前已报道近百种根结线虫种,其可寄生植物种类超过3000种。常见的根结线虫种有南方根结线虫(Meloidogyne incognita)、北方根结线虫(Meloidogyne hapla)、爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)和花生根结线虫(Meloidogyne arenaria)。其中,遭受南方根结线虫危害的报道居多,该病害发生后可导致植物减产10%,严重的高达75%以上,更有甚者直接绝产。目前已登记的杀线虫农药制剂仍以化学类为主,其对环境、产量及产品品质的不利影响日趋严重,诱发了市场对以微生物为有效成分的产品的渴求。
微生物农药,是指以细菌、真菌、病毒和原生动物或经基因修饰的微生物活体为有效成分,针对农业有害生物(病菌、线虫、害虫等)进行杀灭或抑制的生物源农药。具有安全、高效、无污染、选择性强、不易产生抗性等优点。但目前已实现产业化的微生物农药种类却很少,这与微生物农药剂型单一、难培养、有效成分含量不稳定等因素有关。
而多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)是一类生防细菌,是目前微生物农药规模化生产的理想菌种之一,具有杀菌和杀线虫的功效。杀菌方面:已登记多粘类芽孢杆菌农药产品和报道的相关研究较多。如专利CN104877932B中公开了一株能有效抑制赤霉病菌孢子萌发、降解赤霉烯醇毒素的多粘性芽孢杆菌AFHXD7;武汉科诺生物科技股份有限公司生产的多粘类芽孢杆菌(可湿性粉剂)(农药登记证号为PD20151298)可用于防治大姜青枯病和西瓜枯萎病等。杀线虫方面:国内暂未有登记关于多粘类芽孢杆菌杀线虫的农药产品,而已登记的杀线虫农药产品仅有淡紫拟青霉、厚孢轮枝菌和芽孢杆菌属下物种,登记产品全为单剂,且大部分产品不可与特定农药混合使用;而报道的相关文献显示,不同来源的多粘类芽孢杆菌菌株杀线虫效果差异显著,专利CN106591203B中公开的多粘类芽孢杆菌KM2501-1发酵上清液对南方根结线虫的24h致死率仅为66.24%;CN112795510A中公开的多粘类芽孢杆菌J2-4菌株发酵原液对北方根结线虫的24h校正死亡率可达100%。可见,高效杀线虫性能和高化药兼容性能菌株的筛选成了阻碍多粘类芽孢杆菌杀线虫产品开发的关键因素。
鉴于此,特提出本发明,旨在提供一株发酵有效活菌量高、化药耐受度广、对根结线虫致死率高、适于工业化生产的天然菌株,以弥补多粘类芽孢杆菌杀线虫制剂和微生物杀线虫混剂产品的市场空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一株易活化培养且适于工业化生产、化药兼容性强、同时具备杀虫和杀菌功能的多粘类芽孢杆菌野生型菌株。该多粘类芽孢杆菌在工业生产中,既可以加工成单剂产品也可以与其他化药复配成混剂产品,用以有效防治植物细菌病害、植物真菌病害、植物土传病害和/或根结线虫病害。本发明提供了集生物杀线虫和杀植物病菌功效于一体、兼容性强、易于产业化的多黏类芽孢杆菌微生物菌株及其产品,扩充了多粘类芽孢杆菌的产品种类和功效、丰富了杀线虫微生物农药产品的数量和制剂类型,同时解决了现有技术中防治根结线虫病及多种土传病害而采用的化学防治方法所存在的产品安全性、环境污染等问题。同时该多粘类芽孢杆菌还具有调节植物生长的功效。
本发明是这样实现的:
本发明提供了一株易培养、化药耐受度广的多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)物种的细菌菌株在防治植物细菌病害、植物真菌病害、植物土传病害和/或根结线虫病害中的应用,多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。分类学名称为Paenibacillus polymyxa,保藏地址:广州市先烈中路100号大院59号楼五楼,广东省微生物研究所,鉴定结果为存活。
多粘类芽孢杆菌分离自广东省水稻的根际土壤,是一种产芽孢的革兰氏阳性细菌,在LB培养基上培养1天,其菌落多呈浅黄或白色的粘稠状,表面湿润光滑。该菌株可利用周生鞭毛运动,膨大孢子囊中产生椭圆形芽孢。
对该菌株的序列进行16S序列片段(扩增引物与测序引物均为27F:5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'与1492R:5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3')测定,测定结果参照SEQID NO.1所示,序列16SrRNA序列同源性分析、系统发育分析,通过BLAST同源比对,我们确定该菌株最近的种属为多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa),命名为多黏类芽孢杆菌M886。
SEQ ID NO.1:
GTCGTAGCGAAGGGTTAACTCTGATGAAGCTTGCTTCTAATCTAACCTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTAGGCAACCTGCCCACAAGACAGGGATAACTACCGGAAACGGTAGCTAATACCCGATACATCCTTTTCCTGCATGGGAGAAGGAGGAAAGGCGGAGCAATCTGTCACTTGTGGATGGGCCTGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGGCGAAAGCCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGTTTTCGGATCGTAAAGCTCTGTTGCCAGGGAAGAACGCTTGGGAGAGTAACTGCTATTGAGGTGACGGTACCTGAGAAGAAAGCCCCGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGCGCGCGCAGGCGGCTCTTTAAGTCTGGTGTTTAATCCCGAGGCTCAACTTCGGGTCGCACTGGAAACTGGGGAGCTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCACGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTCTCTGGGCTGTAACTGACGCTGAGGCGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAATGCTAGGTGTTAGGGGTTTCGATACCCTTGGTGCCGAAGTTAACACATTAAGCATTCCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGACTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGACCCGCACAAGCAGTGGAGTATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCCTTTGACCGGTCTAGAGATAGACCTTTCCTTCGGGACAGAGGAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATGCTTAGTTGCCAGCAGGTCAAGCTGGGCACTCTAAGCAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTACTACAATGGCCGGTACAACGGGAAGCGAAGCCGCGAGGTGGAGCCAATCCTAGAAAAGCCGGTCTCAGTTCGGATTGTAGGCTGCAACTCGCCTACATGAAGTCGGAATTGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGTCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAGAGTTTACAACACCCGTAAGTCGGTAG。
经实验验证,本发明提供的多黏类芽孢杆菌菌株易活化、培养方法简单易操作、发酵培养物中的有效成分含量高、产品性质稳定,为易培养菌株,适于工业化生产。
经实验验证,本发明提供的多黏类芽孢杆菌对于根结线虫具有强致死性,能够有效防治根结线虫对作物的侵害。还能与化药联用,具有良好的化药的兼容性(化药耐受度广),能在化药环境中快速定植,且不会产生抗药性,对环境无害,产业化前景高。同时本发明提供的多黏类芽孢杆菌可以稳定高效的防治植物病原性细菌、真菌的危害。此外,本发明提供的多黏类芽孢杆菌具有显著的促生作用。本发明提供的多粘类芽孢杆菌可制成具有杀菌和杀虫功效的单剂或混剂产品,产品类型多样、功效广、环境适应能力强。
在本发明应用较佳的实施方式中,上述根结线虫病害包括不限于南方根结线虫(Meloidogyne incognita)、北方根结线虫(Meloidogyne hapla)、爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)和/或花生根结线虫引起的结线虫病害。
发明人研究发现,本发明提供的多黏类芽孢杆菌发酵液的10倍稀释液对于根结线虫具有强致死率,其24h校正死亡率都达到100%。表明M886菌株发酵液具有良好的防治根结线虫效果,且当发酵液处于高浓度时,甚至具备跟阿维菌素乳油相媲美的杀线虫效果。
在本发明应用较佳的实施方式中,上述植物细菌病害包括不限于青枯劳尔氏菌、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae)、水稻白叶枯病菌(Xanthomonascampestris)、白菜软腐病菌(Erwiniacarotorora)、核桃黑斑病菌(Xanthomonascampestris)、魔芋软腐病菌(Erwiniacarotovora)和/或金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)引起的细菌病害。
在一种可选的实施方式中,应用温度为2-40℃;更在一种可选的实施方式中,应用温度为20-35℃。例如28-30℃。
在本发明应用较佳的实施方式中,上述植物真菌病害或植物土传病害包括不限于由立枯丝核菌、镰刀菌、油菜菌核病菌(Sclerotiniasclerotiorum)、番茄灰霉病菌(Botrytis cirerea)、黄瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporum.sp.cucumebrium Owen)、小麦全蚀病菌(Gaeumannomycescritici)、小麦赤霉病菌(Fusariumgraminearum)、苹果树腐烂病菌(Valsamali)、苹果炭疽病菌(Glomerellacingulata)、水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolan)、稻瘟病菌(Pyriculariagrisea)、番茄早疫病菌(Alternariasolani)、草莓灰霉病菌(Botrytis cirerea)、马铃薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)、玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum)、玉米小斑病菌(Bipolariamaydis)、西瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.niveum)、茄子黄萎病菌(Verticilliumdahliae)、棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum)、辣椒疫霉病菌(Phytophthoracapsici)和/或烟草疫霉病菌(Phytophthoranicotianae)引起的植物病害。
在一种可选的实施方式中,镰刀菌为小麦禾谷镰刀菌;
在一种可选的实施方式中,应用温度为2-40℃;更在一种可选的实施方式中,应用温度为20-35℃。例如28-30℃。
本发明还提供了一种多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株在促进植物生长中的应用,多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。
发明人发现,多粘类芽孢杆菌可以促进种子的萌发、提高植株干重等作用。
在本发明应用较佳的实施方式中,上述植物为禾本科作物或经济作物。
在一种可选的实施方式中,禾本科作物包括不限于玉米、小麦、稻、高粱、大麦、燕麦、黑麦、谷子、黍、稗、荞麦。
经济作物选自如下经济作物中的至少一种:茄科、蔷薇科、芸香科、芭蕉科、葫芦科、蝶形花科、菊科、百合科、姜科、西番莲科、凤梨科、五加科和仙人掌科。
在一种可选的实施方式中,茄科选自如下至少一种的茄科作物:马铃薯、辣椒和番茄;蔷薇科选自如下至少一种的蔷薇科作物:草莓和木瓜;芸香科选自如下的芸香科作物:柑橘;芭蕉科选自如下的芭蕉科作物:香蕉;葫芦科选自黄瓜;蝶形花科选自大豆,菊科选自生菜,百合科选自大蒜,姜科选自生姜,西番莲科选自百香果,凤梨科选自金菠萝,五加科选自三七,仙人掌科选自火龙果。
本发明还提供了一种多粘类芽孢杆菌,多粘类芽孢杆菌于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。
本发明还提供了一种菌剂,其包括活性成分,活性成分包括上述的多粘类芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌的发酵培养物、多粘类芽孢杆菌的菌体、多粘类芽孢杆菌的芽孢或多粘类芽孢杆菌的菌丝。
上述菌剂包括不限于乳液、乳浊液、悬浮液、溶液、粉剂、片剂、颗粒剂、微粒剂、可湿性粉剂等形态。
在一种可选的实施方式中,菌剂为多粘类芽孢杆菌的发酵培养物,且发酵培养物中多粘类芽孢杆菌的浓度为1010-1011CFU/mL。
本发明还提供了一种生化制剂、农药或肥料,其包括上述的多粘类芽孢杆菌。发明人发现,M886极易培养,与化药的兼容性好、能在化药环境中快速定植,且不会产生抗药性,因此,M886既可做单剂也可做混剂使用,产业化前景高。
在一种可选的实施方式中,生化制剂、农药或肥料还包括化学药剂。
在一种可选的实施方式中,化学药剂为根结线虫防治化学药剂、细菌性防治化学药剂和/或真菌性防治化学药剂。
在一种可选的实施方式中,根结线虫防治化学药剂选自卤代烃类、硫代异硫氰酸甲酯、有机磷类、氨基甲酸酯类和阿维菌素中的至少一种;更在一种可选的实施方式中,有机磷类选自噻唑膦;阿维菌素在生化制剂中的质量百分比为0.1%-0.5%;多粘类芽孢杆菌OD600的值为0.8-1,优选为1。
在一种可选的实施方式中,细菌性防治化学药剂包括不限于可杀得、中生菌素、噻菌铜、噻枯唑、乙蒜素、氢氧化铜、春雷霉素、菌毒清、王铜、氯溴异氰尿酸、三氯异氰尿酸、乙酸铜或琥珀肥酸铜;
在一种可选的实施方式中,真菌性防治化学药剂包括不限于多菌灵、代森锰锌、乙磷铝、甲霜灵、瑞毒霉、霜脲氢、烯酰吗啉、氟吗啉、银法利、苯脒甲环唑、腈菌唑、戊唑醇或丙环唑。在一种可选的实施方式中,真菌性防治化学药剂选自多菌灵,多菌灵与多粘类芽孢杆菌的混合体积比例为1:160-16000。
本发明还提供了一种种衣菌剂、灌根剂、浸种剂或植物生长调节剂,种衣菌剂包括种衣剂和上述的多粘类芽孢杆菌;灌根剂、浸种剂或植物生长调节剂包括上述的多粘类芽孢杆菌。
在一种可选的实施方式中,上述种衣剂的配方如下:蔗糖5%,PVPK30 10%,PEG3%,分散剂MF 2%,聚乙二醇5%。各组分按照质量分数进行配比。取50mL离心管,先按上述比例加入PVPK30和少量水,振荡溶解,再按比例加入其它试剂,溶解完全,定容,即得所需常规种衣剂。
在一种可选的实施方式中,浸种剂、灌根剂或植物生长调节剂是指多粘类芽孢杆菌的培养液或多粘类芽孢杆菌的冻干粉。
在一种可选的实施方式中,种衣剂和多粘类芽孢杆菌的混合体积比为8-10:1;在一种可选的实施方式中,多粘类芽孢杆菌OD600的值为0.8-1。例如多粘类芽孢杆菌OD600的值为0.9。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的多黏类芽孢杆菌菌株易培养、发酵有效活菌数高、化药耐受度广,可将其制成具有杀菌和杀虫功效的单剂或混剂等多类型、多用途产品,有效防治根结线虫、植物病原性细菌、真菌对作物的侵害。同时本发明提供的多黏类芽孢杆菌具有良好的化药兼容性,能在化药环境中快速定植,且不会产生抗药性,对环境无害,产业化前景高。此外,本发明提供的多黏类芽孢杆菌具有显著的促生作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为多黏类芽孢杆菌M886菌株的菌落形态图;
图2为各处理对黄瓜植株生长的影响效果对照图;
图3为各处理条件下黄瓜植株病情等级分布情况对照图(0-4分别代表病情等级)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了多黏类芽孢杆菌M886菌株的分离、纯化及鉴定方法。
1.多黏类芽孢杆菌M886菌株的分离纯化
样本采集自广东省水稻的根际土壤。
称取4g土样,加入到灭过菌的36mL浓度为0.1%(v/v)的吐温水中,涡旋振荡10min,获得10-1浓度稀释液。用吐温水将土壤液体梯度稀释至10-4、10-5和10-6浓度,然后涂布于LB固体培养基上,于30℃恒温培养箱中培养,1天后挑取单菌落,继续接种于LB固体培养基上,于30℃恒温培养箱中倒置培养1天,然后观察菌落形态,并用光学显微镜观察菌体型态(1000×)。
LB固体培养基:胰蛋白胨10g,酵母粉5g,NaCl 10g,琼脂粉15g,补水至1L,121℃高压蒸汽灭菌20分钟。
2.多黏类芽孢杆菌M886菌株的鉴定
多黏类芽孢杆菌M886菌株在LB培养基上的菌落形态如图1所示。该菌株是一种产芽孢的革兰氏阳性细菌,其菌落多呈浅黄或白色的粘稠状,表面湿润光滑。该菌株可利用周生鞭毛运动,膨大孢子囊中产生椭圆形芽孢。
随后,对该菌株的序列进行16S序列片段(扩增引物与测序引物均为27F:5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'与1492R:5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3')测定,测定结果见序列表SEQ ID NO.1所示,序列16SrRNA序列同源性分析、系统发育分析,通过BLAST同源比对,我们确定该菌株最近的种属为多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa),命名为多黏类芽孢杆菌M886。此多黏类芽孢杆菌M886已送至广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)进行保藏,保藏地址:广州市先烈中路100号大院59号楼五楼,保藏编号:GDMCC No:61436,保藏日期:2021年01月15日。
实施例2
本实施例提供了多黏类芽孢杆菌M886菌株发酵培养物制备方法及其有效活菌数情况。
将M886菌种活化后,用液体培养基进行液体发酵,制得发酵培养物。该发酵培养方法简便易操作,且M886菌株易活化和发酵培养,极适于工业化生产。发酵方法具体如下:
用涂布法将-80℃冰箱保存的M886菌株涂于LB平板(配方为:胰蛋白胨10g,酵母粉5g,NaCl 10g,琼脂粉15g,补水至1L,121℃高压蒸汽灭菌20分钟)上,30℃培养1天。挑取LB平板上长出的M886单菌落接种于LB液体培养基(配方为:蛋白胨10g,酵母粉5g,氯化钠5g,葡萄糖1g,加水至1L,121℃灭菌20min)中,30℃培养1天,获得活化的M886菌种。再将1mL活化的M886菌种接种于LB液体培养基,在30℃摇床无菌培养3天,获得M886菌株发酵培养物,测得其活菌数为7.2~9.5×1010cfu/mL。将活化菌株放到中试车间进行放大培养后,测得其活菌数为6.7×1010~1.2×1011cfu/mL,符合慕恩生物关于工业菌株发酵难易程度的判定指标:一般将产孢量或活菌数≥100亿孢子/g或cfu/mL的菌株定为易发酵菌株。
有效活菌数的同向比较:
M886实验室发酵测定的有效活菌数高于专利CN114058542A中公开的多粘类芽孢杆菌WSL8菌株发酵液的孢子数3~5×109个孢子/mL发酵液。
M886中试车间放大培养后测定的有效活菌数同样高于江西禾益化工股份有限公司登记的同类产品——蜡质芽孢杆菌杀线虫悬浮制剂(产品登记证号PD20142395)中的有效活菌数10亿cfu/mL。
实施例3
本实施例进行了多黏类芽孢杆菌M886菌株对根结线虫二龄幼虫体外致死效果实验。
1.制备试验用线虫
根结线虫采自慕恩(广州)生物科技有限公司农业组温室。将根结线虫发病的黄瓜根系取出,用水轻轻冲洗,从根系表面小心取下卵块,放在0.5%的次氯酸钠中消毒3min,再用无菌水冲洗3次,放在含有少量无菌水的培养皿中,在25℃恒温箱中培养,24h-48h收集孵化的根结线虫二龄幼虫,用无菌水悬浮用于试验研究。
2.M886菌株发酵上清液的杀线虫效果
按实施例2所述方法制备M886菌株发酵培养物。将获得的发酵培养物经8000rpm离心10分钟后,获得菌株发酵上清液。然后用清水作为稀释液将发酵上清液进行稀释处理,制得10倍和50倍发酵液稀释液。分别记为“10×发酵液”和“50×发酵液”。向24孔细胞培养板中加入450μL“10×发酵液”和“50×发酵液”后,再每孔加入50μL线虫悬浮液(100条线虫二龄幼虫),室温下静置。分在3h,6h和24h时,在体视显微镜下观察并记录二龄幼虫的死亡情况。判断标准:僵直不动的为死虫,弯曲蠕动的为活虫。24h时,用1mol/mL NaOH溶液刺激各处理中的线虫后,计数仍然僵直或者无变化的虫子数,并计算校正死亡率。以无菌水为空白对照,LB液体培养基10倍稀释液作为阴性对照,1.8%阿维菌素乳油1500倍稀释液作为阳性对照。每个处理重复5次,每个实验重复3次。
校正死亡率(%)=(处理组线虫死亡率-对照组线虫死亡率)/(1-对照组线虫死亡率)×100%
表1 M886菌株发酵液杀线虫效果(%)
表1结果显示,M886菌株发酵液10倍稀释液同阿维菌素乳油稀释液一样对根结线虫具有强致死率,其校正死亡率都达到100%,高于专利CN106591203B中公开的多粘类芽孢杆菌KM2501-1发酵上清液和固态发酵产物对南方根结线虫的离体防治效果(24h致死率分别为66.24%、92.3%);且M886菌株发酵液50倍稀释液仍具备较强的根结线虫致死率,24h根结线虫校正死亡率可达86.6%,仍高于专利CN112795510A中公开的多粘类芽孢杆菌J2-4菌株的10倍稀释液的24h校正死亡率(61.54%)。表明M886菌株发酵液具有良好的防治根结线虫效果,且当发酵液处于高浓度时,甚至具备跟阿维菌素乳油相媲美的杀线虫效果。
实施例4
本实施例进行多黏类芽孢杆菌M886与化药兼容性测定实验。
在初步确定M886适于工业化生产,并具备理想的体外杀线虫效果后,鉴于目前多数作物种植的土壤中存在着不同程度的化学农药残留,而目前已登记的微生物杀虫农药产品多数存在不能与特定农药或者化学制剂共同使用的问题,为确保多黏类芽孢杆菌M886菌株投入田间使用时仍具备稳定而有效的杀虫、杀菌效果,特测试了多黏类芽孢杆菌M886菌株与化药兼容性测试,测试方法及结果如下。
(1)制备添加化药的LB平板
实验测试了M886菌株与细菌性病害常用化药可杀得和真菌性病害常用化药多菌灵,以及杀线虫剂阿维菌素和噻唑膦的兼容性。选择推荐用量的最高浓度稀释倍数和其10倍稀释浓度,将4种化药分别添加至50℃的液态LB琼脂培养基,摇匀,倒板。例如可杀得的田间推荐稀释倍数为1000倍,则我们选择1000倍和10000倍这2个稀释浓度。
(2)稀释涂板
按实施例2所述方式制得OD600=1的发酵培养物后,吸取1mL发酵培养物于15mL离心管内,加入9mL无菌吐温水稀释至10-1,然后采用梯度稀释法稀释至10-7,选取稀释至10-5-10-7的发酵培养物涂布于加了不同化药的平板上,以不加化药的LB平板为对照,30℃培养箱培养过夜后,采用平板计数法计算各处理组的抑菌率。
抑菌率=((对照平板菌数-加化药平板菌数)/对照平板菌数)×100%。
表2多黏类芽孢杆菌M886菌株的化药抑菌谱
化药处理 | 可杀得 | 多菌灵 | 阿维菌素 | 阿维菌素-10 | 噻唑膦 | 噻唑膦-10 |
抑菌率/% | 100.00 | -71.93 | 19.30 | -33.33 | -742.11 | -129.82 |
注:“可杀得”代表可杀得的田间推荐最高浓度稀释倍数;“可杀得-10”代表“可杀得”的10倍稀释液,其他以此类推。
抑菌率数值越大,表明M886对化药的敏感性越强。由表2可以看出,M886除对可杀得非常敏感外,对多菌灵、阿维菌素和噻唑膦都有着非常好的耐受能力。表明,菌株M886对不同功效的化药具有理想的耐受能力,其化药耐受度广,在多数化药存在的环境中,M886的生长不会受到化药的抑制,能快速进行定植,且不会产生抗药性,可在农业生产中作为单剂同多种不同功效的化药配合使用或者直接将M886同不同功效的化药复配制成不同功效的混剂增加功效,市场实用性强,产业化前景高。
实施例5
本实施例进行多黏类芽孢杆菌M886菌株对黄瓜根结线虫的盆栽体内防治效果实验
按实施例2所述方法制备M886菌株发酵培养物,用分光光度计测定其在600nm处的吸光值,再用LB液体培养基调整其OD600值为1,得到M886菌株发酵液。将黄瓜种子(粤秀3号)播种到灭菌的基质土中育苗。至第一片真叶长出时,移苗至装有灭菌基质土的塑料钵(7cm*7cm*10cm)中,每钵移栽1株。待黄瓜幼苗长至两片真叶,在幼苗土壤中接种15mL该菌株发酵液,1天后,接种根结线虫二龄幼虫,每株黄瓜幼苗接种300条,在室温下正常管理,并在30天后检测根结数量,计算对根结线虫的防治效果。每个处理10株黄瓜苗,每个处理重复3次。同时设置空白对照组、阳性对照组和阿维素·多粘菌混剂处理组(M886+0.5%阿维菌素),空白对照组浇灌与M886菌株发酵液等量的清水,阳性对照组则分别浇灌等量的“阿维菌素”和“淡紫拟青霉”。其中淡紫拟青霉为目前国内市场上登记和使用最多的一类微生物杀线虫农药产品,本实施例所用淡紫拟青霉菌剂为新龙惠线盾(200g冲施滴灌装),农药登记证号为PD20152015,其中的总有效成分含量为2亿孢子/克,且该产品不宜与杀菌剂混用。
防治效果计算公式:
防治效果(%)=(对照根结数-处理根结数)/对照根结数×100%表3不同处理条件下的根结数量及防治效果
处理方式 | 平均根结数 | 防治效果/% |
空白对照 | 109.83 | - |
阿维菌素 | 30.42 | 74.01 |
淡紫拟青霉 | 42.13 | 61.64 |
M886发酵液 | 36.57 | 66.70 |
阿维素·多粘菌混剂 | 23.46 | 78.64 |
通过表3试验结果可以看出,与空白对照组相比,M886发酵液处理后黄瓜根系上的根结数量显著降低,在空白对照中平均根结数量为109.83个/株,而M886发酵液处理的黄瓜中平均根结数量为36.57个/株,其对根结线虫的相对防效达到了66.70%,与目前市售同类产品淡紫拟青霉的相对防效相当(61.64%),略低于农药阿维菌素的相对防效为74.01%,但将M886与阿维菌素混合使用的防效明显提升(78.64%),且略高于单独使用阿维菌素时的防效。说明多黏类芽孢杆菌M886菌株做单剂使用时,比市售同类型产品具有更好/相当的线虫防治效果;且因其高效兼容性,在做混剂使用时能达到与传统化药或其他同类型混剂(如CN111387211A中公开的淡紫菌·多粘菌混剂对根结线虫防效最高可达77.54%)相当或更佳的防效。
另外,由图2可知,M886对黄瓜苗具有显著的促生长作用,且经阿维素·多粘菌混剂处理的黄瓜苗植株虽然促生效果不如M886单剂处理的效果,但也明显优于阿维菌素处理组的促生效果(图中未展示)。因此,在传统化药阿维菌素存在死苗率高、高毒性等缺点的前提下,M886菌株发酵液不仅完美避开了阿维菌素的不足,且在共同使用的情况下弱化阿维菌素的不足之处,展现出M886菌株与阿维菌素相当或更优的杀线虫效果和更佳的促生、保苗功效,M886替代/部分替代阿维菌素等传统农药用于农业生产弱化阿维菌素对植株生长的不利影响的可行性不言而喻。
实施例6
本实施例进行多黏类芽孢杆菌M886菌株对黄瓜立枯病的盆栽防治效果实验。
(1)立枯丝核菌的准备
利用打孔器,在无菌环境条件下在长满立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的培养基上打孔得到直径5mm的菌饼,将其接到PDA培养基平板上,每皿一个菌饼,28℃恒温培养箱中培养7d备用。
(2)立枯生防效果
按实施例2所述方法制备M886菌株发酵培养物,用分光光度计测定其在600nm处的吸光值,再用LB液体培养基调整其OD600值为1,得到M886菌株发酵液。将粤秀3号黄瓜种子播种到装有灭菌基质土的塑料钵(7cm*7cm*10cm)中,每钵3颗。至第一片真叶长出时(播种后12d),用园艺小花铲破坏植株根系后,每钵浇灌50mL M886菌株发酵液。2h后,接种病原菌立枯丝核菌,在每盆相对位置上戳两个小孔,每孔接一个直径5mm的病原菌菌饼,然后置于28~30℃温室棚中发病。1周后,将黄瓜苗根部泥土清洗干净,观察记录植株病级并测量干重等生理指标,并计算病情指数及相对防效。每个处理6钵,实验重复3次。并以浇灌清水替代浇灌M886菌株发酵液作为空白对照,以浇灌农药“甲基托布津1000倍稀释液”替代浇灌M886菌株发酵液作为阳性对照。
病级分级指标:
0级:黄瓜苗茎基部无病斑
1级:黄瓜苗茎基部有小病斑,所占茎围的比例小于1/4
2级:黄瓜苗茎基部病斑较大,约占茎围比例的1/4~1/2之间
2级:黄瓜苗基部病斑所占比例大于1/2,但未破坏整个茎围
4级:黄瓜苗根茎相接处出现凹陷或断裂,腐烂变褐等症状
病情指数计算公式:
病情指数(%)=(∑(各级病情等级×各级病株数))/(调查总株数×最高发病等级)×100%
相对防效计算公式:
相对防效(%)=(空白对照病情指数-处理病情指数)/空白对照病情指数×100%。
表4不同处理病情指数及防治效果
由表4和图3可知,空白对照组接种立枯丝核菌后的发病率极高,绝大部分黄瓜苗病情等级为4级,仅少部分处于2级和3级,平均病情指数高达82.65%。与空白对照组相比,M886菌株处理后黄瓜植株的病情指数将为45.15%,虽高于阳性对照组病情指数(12.04%),但M886处理后的黄瓜苗病情等级绝大部分处于0-2级之间,说明多黏类芽孢杆菌M886菌株对立枯丝核菌有一定的防治效果。
表5不同处理对黄瓜植株的促生效果
处理方式 | 干重(mg) | 干重增长率(%) |
空白对照 | 145.4 | - |
阳性对照 | 147.8 | 1.66 |
M886发酵液 | 175.7 | 20.87 |
由表5可知,M886发酵液处理的黄瓜苗比空白对照组黄瓜苗的干重增长了20.87%,而阳性对照组仅增长1.66%,M886的干重增长率是阳性对照组的10倍以上。虽然M886对立枯丝核菌的防效不及甲基托布津,但其对植株的促生长效果却远高于甲基托布津。因此,农业上可考虑用M886跟甲基托布津或其他农药混合使用,在高效防控病原菌的同时,还能促进作物生长,提高经济效益。
实施例7
本实施例进行多黏类芽孢杆菌M886菌株对小麦禾谷镰刀菌的盆栽防治效果实验。
(1)禾谷镰刀菌悬液制备
将禾谷镰刀菌F.g(Fusarium graminearum)在PDA平板(配方为:马铃薯浸出粉300g,葡萄糖20g,琼脂15g,加水至1L)活化,28℃培养5d后,再用CMC培养基(配方为:CMC20g,蛋白胨2g,酵母粉0.5g,Na2HPO4 2.5g,K2HPO4 2.5g,加水至1L)在25~28℃,200rpm条件下培养7d后用纱布过滤得到孢子悬液,用血球计数板计数,然后配制成浓度为106CFU/mL的孢子菌悬液。
(2)常规种衣剂制备
常规种衣剂配方:蔗糖5%,PVPK30 10%,PEG 3%,分散剂MF 2%,聚乙二醇5%。各组分按照质量分数进行配比。
取50mL离心管,先按上述比例加入PVPK30和少量水,振荡溶解,再按比例加入其它试剂,溶解完全,定容,即得所需常规种衣剂。
(3)种衣菌剂的制备
按实施例2所述方法制备M886菌株发酵培养物,用分光光度计测定其在600nm处的吸光值,再用LB液体培养基调整其OD600值为1,得到大量M886菌株发酵液。再按1:9(v:v)的比例取M886菌株发酵液和常规种衣剂混匀后制得种衣菌剂。
(4)种子包衣处理
根据种子包衣所用制剂的不同,设置空白对照组、阴性对照组、阳性对照组、菌剂处理组和多粘菌·多菌灵混剂处理组。菌剂处理组使用种衣菌剂作为包衣制剂对小麦种子进行包衣处理,使M886附着在小麦种子表面。而空白对照组种子不做任何处理;阴性对照组直接使用常规种衣剂作为包衣制剂对小麦种子进行包衣处理;阳性对照组使用农药多菌灵1600倍稀释液和常规种衣剂按1:9(v:v)混合后的包衣制剂对小麦种子进行包衣处理;多粘菌·多菌灵混剂处理组是将M886和多菌灵1600倍稀释液按照1:1(v:v)与常规种衣剂混匀后制成包衣制剂使用。(按照400uL包衣制剂每20g小麦种子的用量进行包衣处理)。
(5)播种
将基质土121℃灭菌60min,用106cfu/mL的禾谷镰刀菌孢子菌悬液与土壤拌匀进行种植(20mL/盆)。将包衣处理后的种子播种于混有病原菌的育苗钵中,14d后统计小麦病情等级。每个处理6钵,实验重复3次。
病情等级分级指标:
0级,未发病;
1级,第一叶鞘出现轻度症状(第一叶鞘出现褐色条纹至黑化,但黑化程度不超过50%);
2级,第一叶鞘发病严重(第一叶鞘黑化程度超过50%以上);
3级,第二叶鞘出现轻度症状(第二叶鞘出现褐色条纹至黑化,但黑化程度不超过50%);
4级,第二叶鞘发病严重(第二叶鞘黑化程度超过50%以上);
5级,第三叶鞘轻度发病(第三叶鞘出现褐色条纹至黑化,但黑化程度不超过50%);
6级,第三叶鞘发病严重至植株接近死亡。
病情指数计算公式:
病情指数(%)=(∑(各级病情等级×各级病株数))/(调查总株数×最高发病等级)×100%
相对防效计算公式:
相对防效(%)=(空白对照组病情指数-处理组病情指数)/空白对照组病情指数×100%
表6不同处理病情指数及防治效果
表6可知,与未做任何处理的空白对照组相比,阴性对照组种子使用常规种衣剂进行包衣处理后,能在一定程度上保护小麦种子免受禾谷镰刀菌毒性的侵害,相对防效为7.84%。而在常规种衣剂中混入农药和M886发酵液后,其相对防效分别提升至43.71%和29.96%。说明农药多菌灵和M886发酵液的加入能显著提升常规种衣剂对禾谷镰刀菌的抑制效果,且M886的效果虽不及农药多菌灵,但将M886与多菌灵混合使用后,便能达到与多菌灵单剂相当的防效,为开发防治禾谷镰刀菌侵害的微生物混剂/复配产品提供指导。
综上所述,本发明提供的多黏类芽孢杆菌易培养、发酵有效活菌数高、化药耐受度广、能在化药环境中快速定植,对根结线虫产生强致死性、对植物病原细菌和真菌有抑制作用,该多粘类芽孢杆菌可制成具有杀菌和杀虫功效的单剂或混剂产品,产品类型多样、功效广、环境适应能力强、且不会产生抗药性,对环境无害,产业化前景高。此外,本发明提供的多黏类芽孢杆菌具有显著的促生作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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。
SEQUENCE LISTING
<110> 慕恩(广州)生物科技有限公司
<120> 一种多粘类芽孢杆菌、生化制剂及其应用
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1403
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
gtcgtagcga agggttaact ctgatgaagc ttgcttctaa tctaacctag cggcggacgg 60
gtgagtaaca cgtaggcaac ctgcccacaa gacagggata actaccggaa acggtagcta 120
atacccgata catccttttc ctgcatggga gaaggaggaa aggcggagca atctgtcact 180
tgtggatggg cctgcggcgc attagctagt tggtggggta aaggcctacc aaggcgacga 240
tgcgtagccg acctgagagg gtgatcggcc acactgggac tgagacacgg cccagactcc 300
tacgggaggc agcagtaggg aatcttccgc aatgggcgaa agcctgacgg agcaacgccg 360
cgtgagtgat gaaggttttc ggatcgtaaa gctctgttgc cagggaagaa cgcttgggag 420
agtaactgct attgaggtga cggtacctga gaagaaagcc ccggctaact acgtgccagc 480
agccgcggta atacgtaggg ggcaagcgtt gtccggaatt attgggcgta aagcgcgcgc 540
aggcggctct ttaagtctgg tgtttaatcc cgaggctcaa cttcgggtcg cactggaaac 600
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cgaaagcgtg gggagcaaac aggattagat accctggtag tccacgccgt aaacgatgaa 780
tgctaggtgt taggggtttc gatacccttg gtgccgaagt taacacatta agcattccgc 840
ctggggagta cggtcgcaag actgaaactc aaaggaattg acggggaccc gcacaagcag 900
tggagtatgt ggtttaattc gaagcaacgc gaagaacctt accaggtctt gacatccctt 960
tgaccggtct agagatagac ctttccttcg ggacagagga gacaggtggt gcatggttgt 1020
cgtcagctcg tgtcgtgaga tgttgggtta agtcccgcaa cgagcgcaac ccttatgctt 1080
agttgccagc aggtcaagct gggcactcta agcagactgc cggtgacaaa ccggaggaag 1140
gtggggatga cgtcaaatca tcatgcccct tatgacctgg gctacacacg tactacaatg 1200
gccggtacaa cgggaagcga agccgcgagg tggagccaat cctagaaaag ccggtctcag 1260
ttcggattgt aggctgcaac tcgcctacat gaagtcggaa ttgctagtaa tcgcggatca 1320
gcatgccgcg gtgaatacgt tcccgggtct tgtacacacc gcccgtcaca ccacgagagt 1380
ttacaacacc cgtaagtcgg tag 1403
Claims (10)
1.一株易培养、化药耐受度广的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)物种的细菌菌株在防治植物细菌病害、植物真菌病害、植物土传病害和/或根结线虫病害中的应用,其特征在于,所述多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述根结线虫病害包括南方根结线虫(Meloidogyne incognita)、北方根结线虫(Meloidogyne hapla)、爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)和/或花生根结线虫引起的结线虫病害。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述植物细菌病害包括青枯劳尔氏菌、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae)、水稻白叶枯病菌(Xanthomonascampestris)、白菜软腐病菌(Erwiniacarotorora)、核桃黑斑病菌(Xanthomonascampestris)、魔芋软腐病菌(Erwiniacarotovora)和/或金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)引起的细菌病害;
优选地,所述应用温度为2-40℃;更优选地,所述应用温度为20-35℃。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述植物真菌病害或植物土传病害包括由立枯丝核菌、镰刀菌、油菜菌核病菌(Sclerotiniasclerotiorum)、番茄灰霉病菌(Botrytiscirerea)、黄瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporum.sp.cucumebrium Owen)、小麦全蚀病菌(Gaeumannomycescritici)、小麦赤霉病菌(Fusariumgraminearum)、苹果树腐烂病菌(Valsamali)、苹果炭疽病菌(Glomerellacingulata)、水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolan)、稻瘟病菌(Pyriculariagrisea)、番茄早疫病菌(Alternariasolani)、草莓灰霉病菌(Botrytis cirerea)、马铃薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)、玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum)、玉米小斑病菌(Bipolariamaydis)、西瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.niveum)、茄子黄萎病菌(Verticilliumdahliae)、棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum)、辣椒疫霉病菌(Phytophthoracapsici)和/或烟草疫霉病菌(Phytophthoranicotianae)引起的植物病害;
优选地,所述镰刀菌为小麦禾谷镰刀菌;
优选地,所述应用温度为2-40℃;更优选地,所述应用温度为20-35℃。
5.一种多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株在促进植物生长中的应用,其特征在于,所述多粘类芽孢杆菌物种的细菌菌株于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述植物为禾本科作物或经济作物;
优选地,所述禾本科作物为玉米、小麦、稻、高粱、大麦、燕麦、黑麦、谷子、黍、稗、荞麦;
所述经济作物选自如下经济作物中的至少一种:茄科、蔷薇科、芸香科、芭蕉科、葫芦科、蝶形花科、菊科、百合科、姜科、西番莲科、凤梨科、五加科和仙人掌科;
优选地,所述茄科选自如下至少一种的茄科作物:马铃薯、辣椒和番茄;所述蔷薇科选自如下至少一种的蔷薇科作物:草莓和木瓜;所述芸香科选自如下的芸香科作物:柑橘;所述芭蕉科选自如下的芭蕉科作物:香蕉;所述葫芦科选自黄瓜;所述蝶形花科选自大豆,所述菊科选自生菜,所述百合科选自大蒜,所述姜科选自生姜,所述西番莲科选自百香果,所述凤梨科选自金菠萝,所述五加科选自三七,所述仙人掌科选自火龙果。
7.一种多粘类芽孢杆菌,其特征在于,所述多粘类芽孢杆菌于2021年1月15日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:61436。
8.一种菌剂,其特征在于,其包括活性成分,所述活性成分包括权利要求7所述的多粘类芽孢杆菌、所述多粘类芽孢杆菌的发酵培养物、所述多粘类芽孢杆菌的菌体、所述多粘类芽孢杆菌的芽孢或所述多粘类芽孢杆菌的菌丝;
优选地,所述菌剂为多粘类芽孢杆菌的发酵培养物,且所述发酵培养物中所述多粘类芽孢杆菌的浓度为1010-1011CFU/mL。
9.一种生化制剂、农药或肥料,其特征在于,其包括权利要求7所述的多粘类芽孢杆菌或权利要求8所述的菌剂;
优选地,所述生化制剂、农药或肥料还包括化学药剂;
优选地,所述化学药剂为根结线虫防治化学药剂、细菌性防治化学药剂和/或真菌性防治化学药剂;
优选地,所述根结线虫防治化学药剂选自卤代烃类、硫代异硫氰酸甲酯、有机磷类、氨基甲酸酯类和阿维菌素中的至少一种;更优选地,所述有机磷类选自噻唑膦;优选地,所述阿维菌素在所述生化制剂中的质量百分比为0.1%-0.5%;所述多粘类芽孢杆菌OD600的值为0.8-1;
优选地,所述细菌性防治化学药剂选自可杀得、中生菌素、噻菌铜、噻枯唑、乙蒜素、氢氧化铜、春雷霉素、菌毒清、王铜、氯溴异氰尿酸、三氯异氰尿酸、乙酸铜或琥珀肥酸铜;
优选地,所述真菌性防治化学药剂选自多菌灵、代森锰锌、乙磷铝、甲霜灵、瑞毒霉、霜脲氢、烯酰吗啉、氟吗啉、银法利、苯脒甲环唑、腈菌唑、戊唑醇或丙环唑;优选地,所述真菌性防治化学药剂选自多菌灵,所述多菌灵与所述多粘类芽孢杆菌的混合体积比例为1:160-16000。
10.一种种衣菌剂、灌根剂、浸种剂或植物生长调节剂,其特征在于,所述种衣菌剂包括种衣剂和权利要求7所述的多粘类芽孢杆菌;所述灌根剂、浸种剂或植物生长调节剂包括权利要求7所述的多粘类芽孢杆菌;
优选地,所述浸种剂、灌根剂或植物生长调节剂是指所述多粘类芽孢杆菌的培养液或多粘类芽孢杆菌的冻干粉;
优选地,所述种衣剂和所述多粘类芽孢杆菌的混合体积比为8-10:1;优选地,所述多粘类芽孢杆菌OD600的值为0.8-1。
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