CN115521888A - 能高效防治水稻白叶枯病害的生物杀菌剂及所用菌 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水稻病害防治技术领域,具体地说涉及生物防治领域中一种防治水稻白叶枯病害的生物杀菌剂。本发明公开了一种贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv‑303,其保藏号为:CGMCC No.23395。本发明还同时公开了上述贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv‑303在防治水稻白叶枯中的应用。
Description
技术领域
本发明属于水稻病害防治技术领域,具体地说涉及生物防治领域中一种防治水稻白叶枯病害的生物杀菌剂。
背景技术
水稻是人类的主要粮食作物,水稻三大主要病害为稻瘟病、白叶枯病和纹枯病。其它重要病害有稻曲病、条斑病、霜霉病等。白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv.oryae,Xoo)又称白叶瘟,我国水稻种植区有发生,会导致水稻质量产量下降,通常可造成20%-40%的减产,严重的种植区可达50%-60%,甚至颗粒无收,在世界水稻细菌病害中位居首位。为了快速、有效地防治水稻病害,常使用化学杀菌剂。化学杀菌剂在防治农作物病害的过程中起到了关键作用。但是长期无节制的使用大量的化学农药会导致在农作物上造成农药的残留,人体食用后会危害人体健康,同时也会污染环境,农药不仅只杀死病原菌,田间土壤环境中的有益微生物它也是一视同仁,因此会对田间的生态系统造成损害。因此,开发高效的绿色环保生物杀菌剂势在必行。
CN114933995A的发明,涉及一种生防贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)ML21及其应用,贝莱斯芽孢杆菌ML21或微生物制剂对芒果细菌性角斑病菌、水稻条斑病菌、水稻白叶枯病菌、十字花科黑腐病菌、柑橘溃疡病菌和甘蔗白条病菌等多种植物病原细菌有抑制作用。
CN114736821A的发明告知:贝莱斯芽孢杆菌SF305对橡胶树胶孢炭疽病菌、橡胶树尖孢炭疽病菌、稻瘟病菌、黄瓜枯萎病菌、辣椒疫霉病菌、灰霉菌、水稻白叶枯病菌和水稻条斑病菌等植物病原菌均具有较好抑菌活性,还可以促进作物生长,增加作物鲜重。
CN114107124A的发明,涉及一株贝莱斯芽孢杆菌D-1及其制剂和应用,该菌株对引起芋头干腐病的3种镰刀菌均有显著的防治效果,还对茶双毛壳孢叶斑病菌、猕猴桃黑斑病菌、猕猴桃棒孢叶斑病菌、猕猴桃果腐病菌、猕猴桃溃疡病菌、辣椒细菌性斑点病菌、水稻白叶枯病菌和柑橘溃疡病菌等多种植物病原真菌和病原细菌有较好的抑制作用,表现为广谱的抑菌活性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防治水稻白叶枯病害的生物杀菌剂。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种贝莱斯芽孢杆菌菌株,为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303,其保藏号为:CGMCC No.23395。
本发明还同时提供了贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303在防治水稻白叶枯中的应用。
本发明还同时提供了一种能防治水稻白叶枯的生物杀菌剂的制备方法,包括以下步骤:
1)、斜面菌种:
将保藏号为:CGMCC No.23395的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303在NA斜面上于27.5-28.5℃培养18-36h(较佳为28℃培养24h);
备注:取出后于4℃冰箱中保存,严防杂菌污染;
2)、平板活化:
将上述NA斜面培养所得(保存)的菌种接种到平板培养基上,所述平板培养基为NA培养基;培养条件为27.5-28.5℃培养18-36h(较佳为28℃培养24h);
一般于相同条件下重复传代培养两次(即,共培养2次);
3)、液体发酵种子:
以PDB培养基作为种子培养基;
将活化所得的菌种接种到装有PDB培养基的摇瓶中,于27.5~28.5℃(较佳为28℃)、150~250rpm(较佳为200rpm)振荡器中培养22~26h(较佳为24h);得液体发酵种子;
4)、液体发酵:
将上述液体发酵种子以1%(体积%)的接种量接种于PDB培养基中,在27.5~28.5℃(较佳为28℃)、150~250rpm(较佳为200rpm)振荡器中培养46~50h(较佳为48h),得发酵液,该发酵液为能防治水稻病害的生物杀菌剂;
备注说明:步骤3)和步骤4)均为“有氧无菌培养”,即,满足“透气”的条件;
5)、离心过滤:
将上述步骤4)所得的发酵液12 000~14 000rpm条件下离心18~22min(较佳为13000rpm条件下离心20min),去除沉淀得到上清液,用0.22μm无菌滤膜过滤获得无菌发酵上清液,该上清液也即为生物杀菌剂上清液;
6)、菌体重悬:
将上述步骤5)所得沉淀,加入无菌水,使菌体均匀分散(短暂斡旋30s),得到生物杀菌剂的菌悬液。
本发明的贝莱斯芽孢杆菌Bv-303,保藏名称为贝莱斯芽孢杆菌Bacillusvelezensis,保藏号为:CGMCC No.23395,保藏日期:2021年9月13日;保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
本发明具有如下技术优势:
1、生物杀菌剂微生物易于培养,生长周期短,生物杀菌剂收集方便;
2、本发明所得生物杀菌剂具有较好的热稳定性、耐酸碱、保存稳定和耐紫外线等特点;
3、本发明所得的生物杀菌剂对多种白叶枯小种均具有显著的抑制效果。
4、本发明所得的生物杀菌剂高效防治各白叶枯小种引起的水稻病害(白叶枯病害),效果显著。
本发明的能防治水稻病害的生物杀菌剂实际使用时,其用法和用量具体如下,将生物杀菌剂(发酵液)与无菌水按照1:10~50的体积比混合后,种子处理:播种前用该生物杀菌剂进行浸种4小时,再闷种12小时,洗净后再催芽。苗期处理:在每年7-8月(大田一般于孕穗至抽穗期)进行喷洒。一般而言,每亩使用作为有效成分的生物杀菌剂5~15L。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为贝莱斯芽孢杆菌Bv-303在NA上的菌落和菌体形态特征;
图1中,A和B为单菌落形态,C为革兰氏染色图,D为芽孢染色图,E为扫描电镜图。
图2为贝莱斯芽孢杆菌Bv-303多基因序列构建的系统发育树。
图3为生物杀菌剂上清液对多种白叶枯病菌的体外平板抑制效果;
图3中,A-E分别为PXO86、PXO71、PXO99、浙173和C2的抑菌圈图,图F为抑菌圈直径统计结果图。
图4为不同稀释倍数的生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌菌体的影响;
图4中,A为白叶枯病菌体扫描电镜图,B-C分别为经稀释50倍、10倍的生物杀菌剂上清液处理后的菌体扫描电镜图。
图5为不同培养时间所得的生物杀菌剂上清液对水稻白叶枯病菌的体外平板抑制效果。
图6为不同保存条件下生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌的体外平板抑制;
图6中,A为不同温度处理,B为不同酸碱度处理,C为不同紫外线照射时长处理,D为不同保存时长处理。
图7为生物杀菌剂上清液、生物杀菌剂菌悬液与生物杀菌剂对白叶枯病害的体内防治;
图7中,A和C为接种PXO86的水稻白叶枯病斑情况,B、D为接种浙173的水稻白叶枯病斑情况。
图8为生物杀菌剂对水稻生长发育的影响分析;
图8中,A为发芽率,图B为地上部分长度,图C为根长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
在本发明中,NA培养基和PDB培养基等均属于常规培养基。如,NA培养基为:牛肉膏3g,蛋白胨5g,酵母粉1g,蔗糖10g,琼脂粉18g,水1 000ml,调pH 7.0-7.2,121℃灭菌20min;PDB培养基为:马铃薯200g,葡萄糖20g,水1 000ml,121℃灭菌20min。
实施例1、贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303的获取:
拮抗菌株Bv-303,分离自浙江省金华市赤松镇樱桃园短柄樱桃健康叶片。采用稀释分离法,以白叶枯病菌浙173为指示菌进行筛选获得。实验步骤如下:选择健康叶片,划2×2cm2的范围,用剪刀剪成小段,依次用0.1%升汞、75%乙醇分别进行0.5-1min的表面消毒,再用无菌水换洗3次,放在灭菌EP管中研碎,加入1mL的无菌水,让组织液在水中浸泡30min,再用无菌水梯度稀释10-1、10-2、10-3、10-4,各取100μL涂布于NA平板,28℃培养1~2d。挑取各个平板的单菌落,接种到装有NB培养基的摇瓶中,于28℃、200rpm振荡器中培养24h,所得的发酵液14 000rpm,离心20min,去除沉淀得到上清液,用0.22μm无菌滤膜过滤获得无菌发酵上清液,以浙173为指示病原菌,测定分离得到的内生菌对白叶枯病菌的抑制活性。
在分离得到的菌株中,Bv-303对白叶枯病菌浙173具有显著的抑制效果。此菌特性如下:在NA培养基上的菌落乳白色不透明,表面褶皱,边缘不规则,粘稠不易挑起(图1的A-B);经革兰氏染色呈紫色,为革兰氏阳性菌(图1的C);能产生芽孢,呈椭圆形,中生(图1的D)。电镜下观察,菌体呈长杆状(图1的E)。通过构建16S rDNA、gyrA、gyrB、rpoB、purH五个基因的联合进化树(图2),鉴定该菌为贝莱斯芽孢杆菌。
将菌株Bv-303进行了保藏,保藏信息如下:保藏名称为:贝莱斯芽孢杆菌Bacillusvelezensis,保藏号为:CGMCC No.23395,保藏日期:2021年9月13日;保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
实施例2、一种防治水稻病害的生物杀菌剂,其制备方法为依次进行以下步骤:
1)、斜面菌种:
将保藏号为CGMCC No.23395的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303在NA斜面上培养24h(培养温度为28℃),于4℃冰箱中保存,严防杂菌污染。
2)、平板活化:
将上述NA斜面保存的菌种接种到平板培养基上,所述平板培养基为NA培养基。培养条件为于28℃下培养24h,相同条件下重复传代培养两次(即,共培养2次)。
3)、液体发酵种子:
以PDB培养基作为种子培养基;
将活化所得的菌种1环接种到装有50ml PDB液体培养基的摇瓶中,于28℃、200rpm条件下培养24小时;得液体发酵种子。
4)、液体发酵:
将液体发酵种子以1%(体积%)的接种量接种于PDB培养基(于摇瓶中),在28℃、200rpm振荡器中培养48小时;获得发酵液(发酵产物)。所述发酵液为能防治水稻白叶枯病害的生物杀菌剂。
即,液体发酵种子与PDB培养基的体积比为1%。
步骤3)和步骤4)均为常规的有氧无菌培养。
5)、离心过滤:
将上述步骤4)所得的发酵液离心(转速为13000rpm,时间为20min),去除沉淀得到上清液,用0.22μm无菌滤膜过滤,获得无菌发酵上清液,该上清液即为生物杀菌剂上清液。
6)、菌体重悬:
将上述步骤5)离心所得沉淀,加入无菌水直至同离心前的原发酵液的体积,短暂斡旋30s,使菌体均匀分散,即得到生物杀菌剂菌悬液。
实验1、实施例2所得的生物杀菌剂上清液对多种白叶枯病菌的体外平板抑制
(1)将中国生理小种浙173、C2以及菲律宾生理小种PXO86、PXO71、PXO99等白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)按照常规方法进行活化;
(2)将融化的PDA培养基倒入培养皿中,制备30个平板;6个一组共分5组。
(3)分别挑取活化好的白叶枯病菌于无菌水中混匀,测其OD600值约为0.3。吸取100μL上述菌液到制备好的平板中,用涂布棒将菌液涂匀涂开;每个菌种涂布6个平板。
对于每个菌种而言,分别进行以下实验步骤:
(4)用镊子夹取牛津杯垂直插入平皿中央,勿接触平皿底部(牛津杯不宜插入培养基太深也不宜太浅);
(5)吸取200μL生物杀菌剂上清液于牛津杯中,分别放到3个平板中,作为处理;吸取200μL无菌水于牛津杯中,分别放到3个平板中,作为对照;因此重复操作5组。
(6)平皿封口并置于28℃培养箱中培养(有氧)2天;
(7)拍照并测量抑菌圈直径。
所得结果如图3所示。
通过生物杀菌剂上清液的体外拮抗试验,发现其具有广泛的抑菌性(图3A-E)。尽管对不同毒性生理小种没有表现出一定抑菌趋势,但抑菌圈直径平均值在4.8~5.3cm(图3F),抑菌效果显著。
综上,本发明的生物杀菌剂上清液(为微生物发酵上清液,无贝莱斯芽孢杆菌)对多种白叶枯病菌小种(如中国生理小种浙173、C2以及菲律宾生理小种PXO86、PXO71、PXO99)均有显著抑菌效果,能够普遍拮抗各种生理小种导致的白叶枯病,更具高效性和针对性。
实验2、实施例2所得的不同稀释倍数的生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌菌体的影响
(1)将生物杀菌剂发酵上清液稀释10倍、50倍,分别与PXO86白叶枯病菌共培养24h,进行直接接触拮抗实验,以无菌水为对照。
(2)在扫描电镜下观察白叶枯菌菌体形态。
所得结果如图4所示。
白叶枯菌属革兰氏阴性细菌,外有膜脂和膜蛋白组成的细胞膜。在扫描电镜下观察,对照白叶枯病菌的菌体呈杆状,两端钝圆,菌体表面光滑、饱满无皱褶,而经过不同稀释度生物杀菌剂上清液处理的菌体表面明显变粗糙、皱缩甚至破损,菌体形态异常,稀释10倍(图4C)的生物杀菌剂上清液对白叶枯菌体的破坏更严重。
因此,根据图4,可得知:抑菌剂中的有效抗菌物质能够对白叶枯病菌菌体产生较大的破坏作用,其浓度越高,抑制作用越强。
实验3、不同培养时间生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌的体外平板抑制
(1)将活化好的Bv-303用接种环挑取一环接种于装有20ml PDB培养基的三角瓶中,28℃,200r/min振荡培养24h,获得母液。然后按1%(母液体积/培养基体积)接种于PDB培养基中,28℃,200r/min振荡培养,分别于培养24、48、72、96、120、144h时,取发酵液,于13000r/min离心20min,收集上清,用0.22μm微孔过滤器过滤,获得不同培养时间生物杀菌剂上清液。
(2)鉴于实验1的结果,选取一种白叶枯病菌小种-中国生理小种浙173进行该实验,其余内容等同于实验1。
所得结果如图5所示。
由实验结果分析可得,48h的生物杀菌剂上清液的对浙173的抑菌效果最好,与其它培养时间的生物杀菌剂上清液的抑菌效果有显著性差异。因此,选择48h作为培养Bv-303菌株的培养时间。
实验4、不同保存条件下生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌的体外平板抑制
(1)同实验3培养方法,取最佳培养时间(48h)的Bv-303菌株生物杀菌剂上清液。
(2)分别进行如下条件处理:
①酸碱:用1mol/L的HCL或NaOH溶液将其pH值调至偏酸(1~2、5~6)、偏碱(9~10、11~12、13~14)或中性(7~8),静置24h后调回生物杀菌剂上清液原pH(6.8);
②紫外线:在紫外灯(波长:254nm)下照射0.5、1、2h;
③热处理:于20、30、40、50、60℃恒温水浴1h;
④保存时间:在4℃下保存1、5、10、20、30、40d。
以未处理的上清液作为对照。
(3)用牛津杯法测定以上不同处理后的生物杀菌剂上清液对白叶枯病菌的抑制。选取一种白叶枯病菌小种-中国生理小种浙173进行实验,其余同实验1方法。
所得结果如图6所示。
结果表明,Bv-303生物杀菌剂上清液具有良好的热稳定性和较好的酸碱耐受性,紫外线照射2h内或保存时间40d内对白叶枯病菌浙173的抑菌效果均无显著性影响。具体表现为:20~40℃热处理对抑菌效果无显著影响,50~60℃热处理使抑菌效果有小幅下降(图6的A);在偏酸性的条件下有更好的稳定性,即,pH在5~8之间,抑菌效果稳定,而在偏碱性条件下,抑菌效果显著下降(图6的B);紫外线照射0~2h无显著性差异(图6的C);不同保存时间对抑菌效果影响不大,10d后虽有下降趋势,但直至40d,其抑菌圈仍能达到4.3cm左右(图6D,无显著性区别)。
对比实验1:贝莱斯芽孢杆菌D-1、贝莱斯芽孢杆菌SF305、贝莱斯芽孢杆菌ML21参照上述实施例以及实验4等所述方法,将所得的生物杀菌剂上清液4℃保存40d后,发现针对中国生理小种浙173抑菌圈显著减小(抑菌圈<2cm),抑菌效果对比未保存前显著降低。
实验5、实施例2所得的生物杀菌剂、生物杀菌剂上清液与生物杀菌剂菌悬液对白叶枯病害(由PXO86、浙173白叶枯小种引起)的体内防治
(1)菌液制备:挑取活化好的白叶枯病菌PXO86于无菌水中混匀,测其OD600值约为0.5。
(2)将水稻植株分为4组,分别为生物杀菌剂组、生物杀菌剂上清液组、生物杀菌剂菌悬液组及清水处理组。每组10株,每个植株挑选3个叶片备用。
(3)用剪刀沾取白叶枯病菌菌液,在每组选取的水稻叶片叶尖2cm处剪叶接种。每次剪叶之前要重新浸菌液。
(4)对4组接种叶片分别喷施相应的生物杀菌剂、生物杀菌剂上清液、生物杀菌剂菌悬液(实施例2步骤4)、5)、6)所得)和清水,其中,清水组为对照(Mock)组,喷施至滴液为止。每天处理5次,每次间隔1h;连续处理5d。
(5)接种15d后,测量病斑长度,计算抗性提高率=(对照组病斑长度-实验组病斑长度)/对照病斑长度×100%。
另:白叶枯病菌浙173代替白叶枯病菌PXO86,其他操作不变,重复步骤(1)-(5)。
所得结果如图7所示。
由实验结果可得,喷施生物杀菌剂的水稻叶片病斑长度明显缩短,可使水稻对白叶枯病抗性提高53.8%~62.7%。
实验6、实施例2所得的生物杀菌剂对水稻生长发育的影响分析
(1)生物杀菌剂的制备:由实施例2所得生物杀菌剂。
(2)浸种:挑选籽粒饱满的水稻武运粳7号与南粳9108水稻种子,表面消毒后,用生物杀菌剂浸泡10h。
(3)发芽:转置于生物杀菌剂浸润的滤纸片的培养皿中,28℃恒温培养72h后,计算发芽率,以清水处理为对照。
(4)生长:分别在清水处理和生物杀菌剂处理的发芽种子中挑选发芽一致的种子,继续在清水或生物杀菌剂中28℃(光照16h/黑暗8h)培养箱培养7d后,测量植株的根长与地上部分长度。
所得结果如图8所示;Mock代表清水处理,CCB代表生物杀菌剂处理。
由实验结果可得,生物杀菌剂对水稻种子萌发并无显著影响,对幼苗的地上、地下部分生长均无负面影响,且对武运粳7号根的生长还有显著的促进效果。
对比实验2:
贝莱斯芽孢杆菌D-1、贝莱斯芽孢杆菌SF305、贝莱斯芽孢杆菌ML21按照上述实验6所述方式针对水稻武运粳7号进行实验,发现:对幼苗的地上、地下部分生长无任何促进效果。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303,其特征在于保藏号为:CGMCCNo.23395。
2.如权利要求1所述的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303在防治水稻白叶枯中的应用。
3.能防治水稻白叶枯的生物杀菌剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)、斜面菌种:
将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Bv-303在NA斜面上于27.5~28.5℃培养18~36h;
2)、平板活化:
将上述NA斜面培养所得的菌种接种到平板培养基上,所述平板培养基为NA培养基;培养条件为27.5~28.5℃培养18~36h;
3)、液体发酵种子:
以PDB培养基作为种子培养基;
将活化所得的菌种接种到装有PDB培养基的摇瓶中,于27.5~28.5℃、150~250rpm振荡器中培养22~26h;得液体发酵种子;
4)、液体发酵:
将上述液体发酵种子以1%的接种量接种于PDB培养基中,在27.5~28.5℃、150~250rpm振荡器中培养46~50h,得发酵液,该发酵液为能防治水稻病害的生物杀菌剂。
4.根据权利要求3所述的能防治水稻白叶枯的生物杀菌剂的制备方法,其特征在于还包括如下的步骤5)和6):
5)、离心过滤:
将上述步骤4)所得的发酵液于12000~14000rpm条件下离心18~22min,去除沉淀得到上清液,再用0.22μm无菌滤膜过滤,获得无菌发酵上清液,该上清液为生物杀菌剂上清液;
6)、菌体重悬:
将上述步骤5)所得沉淀加入无菌水,使菌体均匀分散,得到生物杀菌剂的菌悬液。
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