CN117106647A - 一株摩加夫芽孢杆菌及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物技术领域,具体涉及一株摩加夫芽孢杆菌及其应用。本发明提供的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05‑1保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC No.24971。摩加夫芽孢杆菌HNWQ05‑1能够在植物中发挥持效作用,具有高效抑制植物病原菌的作用,对于实腐病和疮痂病等植物病害具有兼治作用,且防效高,同时具有增产促生效果,在植物病害防治中具有很好的应用前景,为开发高效的生防制剂奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,尤其涉及一株摩加夫芽孢杆菌及其应用。
背景技术
植物病害防治和促生增产是植物种植过程中的关键环节,也是影响植物产量和品质的关键因素。在植物规模化种植中,植物病害防治和促生增产尤为重要。以果树种植为例,果树种植过程相对漫长,出现病害风险较高,若病害防控措施不佳极易带来严重损失。然而利用传统化学药剂进行病害防治,虽然可能取得较好的效果,但势必会造成有害物质残留,导致水果品质及安全性下降,而针对果树病害防治的生物防治技术能够有效规避上述问题。
随着科技的进步,生物防治手段已经成为果树病害防治中最优先考虑的手段,对果树病害防治起到非常重要的作用。自然界中微生物种类繁多,开发可用于生物防治的有益微生物具有实用价值和重要意义。以拮抗微生物菌剂替代化学药物进行病害防治,主要目标是建立绿色环保的、无公害的、可持续发展的、追求更高经济效益的绿色生产体系,并将该技术体系逐步向各类果树等其他经济作物进行推广应用。
桃树作为中国最古老的果树之一,近年来随着需求量增加,其栽培规模不断扩大。但是,桃实腐病、桃疮痂病等桃树病害的发生严重阻碍了桃产业的发展。
桃实腐病的病原为扁桃拟茎点菌(Phomopsis amygdalina),主要危害果实,感染后桃果自顶部开始表现为褐色,并伴有水溃状,后迅速扩展,边缘变为褐色。感病部位的果肉也为黑色、且变软、有发酵味。感染初期病果看不到菌丝,后期果实常失水干缩形成僵果,表面布满浓密的灰白色菌丝。果实近成熟时,病情加重,严重影响产量和果实品质。该病原菌除可侵染桃树外,还可以侵染板栗、茄子、番茄等。
桃疮痂病的病原为嗜果黑星菌(Venturia carpophila)。桃疮痂病主要侵害果实,也侵害叶片和枝梢。果实受害,症状多发生在果肩部。感染后最初出现暗绿色的圆形小斑点,后扩大成黑褐色痣状病斑。严重时病斑聚合连片,呈疮痂状。病斑只限于果皮,不深入果肉。表皮组织染病坏死后,果内继续生长,致使果实表面发生龟裂,但裂口浅而小,果实一般不腐烂。果梗受害后变褐干缩,常引起落果。叶片受害,叶背出现不规则形或多角形灰绿色至紫红色的病斑,以后病斑干枯脱落,形成穿孔。枝梢受害,出现稍隆起、长圆形、浅褐色至黑褐色的病斑,并伴有流胶,病斑表面可密生黑色小粒点。多雨潮湿天气有利于病害的流行。由于桃疮痂病的潜育期较长,中晚熟品种在采收时症状已充分暴露,故发病重。该病原菌除可侵染桃树外,还可以侵染梅、杏、李、扁杏等核果类果树。
不同生防菌的抗菌谱、防治对象、防效和持效能力不同,因此需要筛选有效对应靶标的生防菌。目前,现有技术中尚没有能够高效抑制扁桃拟茎点菌(Phomopsisamygdalina)、嗜果黑星菌(Venturia carpophila)及其相应病害的生防菌。因此,筛选能够高效防治上述病害的生防菌对于作物的病害防治和产量提升具有重要意义。
发明内容
本发明提供一株摩加夫芽孢杆菌及其应用。
本发明从桃树中分离得到了用于桃树病害防治和促生增产的内生细菌,经鉴定该菌属于摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis),将其命名为摩加夫芽孢杆菌(Bacillusmojavensis)HNWQ05-1。摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1能够高效抑制扁桃拟茎点菌(Phomopsisamygdalina)和嗜果黑星菌(Venturia carpophila),对于上述病原菌引起的植物病害具有较高的防效,同时摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1具有较好的植物促生、增产和提质作用。
具体地,本发明提供以下技术方案:
本发明提供摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1,该菌株于2022年5月26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,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101),分类命名为摩加夫芽孢杆菌Bacillus mojavensis,保藏编号为CGMCC No.24971。
摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1为革兰氏阳性菌,需氧,菌体杆状,显微镜下观察呈淡黄色;其菌落呈乳白色,边缘圆整、略透明,表面光滑、微凸起。摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1可在含有常规碳氮源的培养基(例如:改良LB培养基)中生长,其适宜的培养温度为23~32℃、pH为6.3~7.2。
摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的16S rDNA基因序列如SEQ ID NO.1所示。摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1的gyrA基因序列如SEQ ID NO.2所示。摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1的phoPR基因序列如SEQ ID NO.3所示。
本发明提供一种微生物制剂,所述微生物制剂包含所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1。
上述微生物制剂可为固体制剂或液体制剂。
上述微生物制剂还可包含微生物制剂领域允许的载体或辅料,包括但不限于冻干保护剂(如甘油)、稻壳粉、草炭土、碳酸钙、滑石粉、凹凸棒土、硅藻土等。
本发明提供一种生防制剂,所述生防制剂包含所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1,或者,包含选自摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的发酵上清液、发酵液提取物中的一种或多种。
以上所述的生防制剂的活性成分可仅由摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1、其发酵上清液、发酵液提取物中的一种或多种的组合组成,或者,还可包含其他具有抑制植物病原菌作用的微生物、化合物或植物提取物。
本发明提供所述微生物制剂或生防制剂的制备方法,所述方法包括将所述摩加夫芽孢杆菌在23~32℃、pH 6.3~7.2以及通气条件下进行培养得到活菌体培养物的步骤。
作为本发明的一种实施方式,所述微生物制剂或所述生防制剂的制备方法包括如下步骤:
(1)菌种活化:将摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1接种至改良LB固体培养基上,27~30℃连续划线培养,挑取单菌落于改良LB液体培养基中,于23~32℃,130~180rpm摇床振荡培养36~48h,得到活化菌液;
(2)种子培养:向含有种子培养基的发酵罐中,按照体积比1:9的接种量接种步骤(1)得到的活化菌液,于23~32℃,130~180rpm振荡培养24~36h,得到液体种子;
(3)发酵培养:按体积比10~20%的接种量向种子培养基中接种步骤(2)得到的液体种子,于通气条件下,23~32℃,130~180rpm摇床振荡下培养36~48h,得到活菌体培养物。
将上述步骤(3)得到的活菌体培养物调节至菌含量为1.0×1010~2.0×1010cfu/mL,得到液体菌剂,或再加入辅料得到液体菌剂。
将上述步骤(3)得到的活菌体培养物加入载体、分散剂、湿润剂和保护剂,得到含有摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的可湿性粉剂。
采用离心或过滤等方法去除上述步骤(3)得到的活菌体培养物的菌体,得到摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的发酵上清液。
本发明通过实验证明,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对于扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌等植物病原菌具有高效的抑制作用,对于由扁桃拟茎点霉菌、嗜果黑星菌引起的植物病害(例如桃实腐病、疮痂病)具有较高的防效。同时,对于植物具有明显的促生、增产和提质作用。
基于上述功能,本发明提供摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的以下应用:
本发明提供所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂或所述生防制剂在抑制植物病原菌中的应用。
优选地,所述植物病原菌为扁桃拟茎点霉菌(Phomopsis amygdalina)和/或嗜果黑星菌(Venturia carpophila)。
本发明提供所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂或所述生防制剂在植物病害防治中的应用。
其中,所述植物病害包括果树病害。
优选地,所述植物病害为桃实腐病和/或疮痂病,或者,所述植物病害为除桃实腐病、疮痂病以外的由扁桃拟茎点霉菌(Phomopsis amygdalina)和/或嗜果黑星菌(Venturiacarpophila)感染导致的植物病害。
本发明提供所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂或所述生防制剂在促进植物生长、提高植物产量和/或提高植物果实品质中的应用。
本发明提供所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂在选育农用微生物中的应用。
其中,所述农用微生物包括具有植物病害防治、促生、增产、提高果实质量中的一种或多种功能的农用微生物。
上述应用可为将摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1通过诱变、遗传改造等方式选育农用微生物。
本发明提供所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂在制备农用制剂中的应用。
优选地,所述农用制剂具有选自植物病害防治、促生、增产、提高果实质量中的一种或多种功能。
上述农用制剂的制备可采用选自摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的菌体、菌粉、菌悬液、发酵上清液、发酵液提取物中的一种或多种。
本发明提供一种防治植物病害、促进植物生长、提高植物产量和/或提高植物果实品质的方法,所述方法包括:将所述摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1或所述微生物制剂或所述生防制剂施用于所述植物。
优选地,所述施用方法包括喷雾、穴施等。
优选地,喷雾施用时,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的用量为每株1.0×1010cfu~2.5×1010cfu;穴施时,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的用量为每株1.2×1010cfu~4.0×1010cfu。
具体地,用于防治病害时,在植株病害零星发病时,以浓度为106~107cfu/mL的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌液喷雾,100~150L/亩。用于增产壮苗时,在植物春季展叶期,以每株1.2×1010~4.0×1010cfu的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1于25~30cm的土层进行混土撒施于穴中。
本发明所述的植物为双子叶植物或单子叶植物,包括但不限于核果类植物,可选自桃、杏、李、樱桃、蓝莓、猕猴桃、山楂、苹果、梨、葡萄、木瓜、枣、番茄、黄瓜、茄子、南瓜、马铃薯、烟草、甘蓝、拟南芥等。
优选地,所述植物为桃。
本发明提供的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1至少具有以下有益效果:
(1)能够高效抑制植物病原菌:摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌等植物病原菌具有优异的抑制作用,抑菌率高达93.42%~95.77%;
(2)对于植物病害具有兼治作用且防效高:摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对扁桃拟茎点霉菌、嗜果黑星菌引起的桃实腐病和疮痂病等植物病害具有较高的防效,平均防效在90.0%以上;
(3)摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1可稳定地定殖于植物植株中,在植物植株中的存活能力强,在植物中发挥持效作用;
(4)摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对植物具有较好的增产、促生、提高果实质量的作用;
(5)利用摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1防治植物病害不易产生抗药性,药效持久性好,且对人、畜安全,不会造成环境污染;
(6)摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌剂、生防制剂的制备方法简单、成本低、使用简便。
综上所述,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1在植物病害防治、增产促生中具有很好的应用前景,为植物病害生物防治提供新的菌种资源,为开发高效广谱的生防制剂奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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为本发明实施例1中液体培养状态下摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1现制切片在电镜下的菌体形态观察结果图。
图2为本发明实施例1中摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的16SrDNA、gyrA和phoPR基因的PCR扩增产物电泳图,其中,左图为DNA marker条带大小示意图,右图为16S rDNA、gyrA和phoPR基因的PCR扩增产物电泳图,泳道1为16S rDNA的扩增产物,泳道2为gyrA基因的扩增产物,泳道3为phoPR基因的扩增产物,M为DNA marker。
图3为本发明实施例1中根据16S rDNA序列获得的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌株的系统发育树。
图4为本发明实施例1中根据gyrA基因序列获得的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌株的系统发育树。
图5为本发明实施例1中根据phoPR基因序列获得的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌株的系统发育树。
图6为本发明实施例7中紫外线照射对菌株HNWQ05-1发酵液抑菌活性的影响,其中,显著性差异比较的是菌株发酵液对同一病原菌之间的抑菌率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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作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。
以下实施例中的百分含量,如无特别说明,均为重量百分含量。
以下实施例涉及的培养基配方具体如下:
改良LB固体培养基(菌种保藏培养基):蛋白胨5.0g,牛肉浸取物3.0g,氯化钠5.0g,琼脂15.0g,5mg MnSO4·H2O,pH 7.0,加水至1L,pH 6.5-7.5。
改良LB培养液(菌种活化培养基):蛋白胨5.0g,牛肉浸取物3.0g,氯化钠5.0g,5mgMnSO4·H2O,加水至1L,pH 6.3-7.2。
种子培养基(液体,1L):K2HPO4 4.8g,KH2PO4 3.5g,(NH4)2SO42g,MgCl2 0.16g,CaCl2 0.02g,Na2MoO4·2H2O 0.0024g,FeCl3 0.0018g,MnCl2·2H2O 0.0015g,氯化钠10g,pH 7.0。
以上培养基均在121℃灭菌15~30min。
改良LB平板:配制100mL上述改良LB固体培养基,高压灭菌后,将融化的LB固体培养基置于55℃的水浴中,待培养基温度降到55℃时倒板,将10mL LB固体培养基倒入一个灭菌培养皿中,打开盖子,紫外灯下照10~15分钟,冷却后用封口膜密封并倒置放于4℃冰箱中,备用。
PDA平板:马铃薯去皮200g切成小块放入锅中,加入1000mL水,加热煮沸持续20-30min,4层纱布趁热过滤去渣,加入20g琼脂粉,待琼脂融化,加入20g葡萄糖,加水补足至1000mL,在121℃灭菌15~30min后,取出冷却至55℃,每10mL培养基倒入一个灭菌培养皿中,打开盖子,在紫外灯下照10-15min,冷却后用封口膜密封并倒置放于4℃冰箱中备用。
MEA平板:麦芽浸粉30g,大豆胨3g,8层纱布过滤,加入20g琼脂粉,待琼脂融化,去离子水定容至1000mL,121℃高温高压灭菌20min,取出冷却至55℃,每10mL培养基倒入一个灭菌培养皿中,打开盖子,在紫外灯下照10-15min,冷却后用封口膜密封并倒置放于4℃冰箱中备用。
以下实施例中使用的病原菌菌株分别为:扁桃拟茎点霉菌(Phomopsisamygdalina)(菌株编号:ACCC 37078),购于中国农业微生物菌种保藏管理中心;嗜果黑星菌(Venturia carpophila)(Cytological observation of the infectious process ofVenturia carpophila on peach leaves,Yang Zhou等,Plant Disease,2022,106:79-86.),由华中农业大学提供。
以下实施例中使用的桃品种为映霜红(实腐病易感)、中油7号(疮痂病易感),均来自河北省保定市满城区苗圃场。
实施例1摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的获得及鉴定
1、摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1菌株的筛选及分离
(1)样品采集:采集河北省梅颂园农业发展股份有限公司桃树植株的新鲜叶片,用无菌水将其表面附带灰尘冲洗干净,然后将植株叶片进行表面消毒(依次用75%酒精浸泡1min和8% NaClO浸泡4min进行表面消毒处理),无菌水洗4次;
(2)分离筛选:将叶片切成1cm×1cm碎片,加水磨至糊状,静置10min后涂布在改良LB平板,均放置于28℃培养48h;
(3)纯化:待有培养物长出后,采用平板划线分离法纯化,挑取菌落在富集培养基上划线,直到分离获得纯培养物。
以桃实腐病害和疮痂病害为靶标,通过平板对峙法、田间小区试验法进行生防菌的筛选。最终筛选出一株对扁桃拟茎点霉菌、嗜果黑星菌分别引起的桃实腐病和疮痂病等病害均具有良好防治效果的菌株,命名为菌株HNWQ05-1。
2、菌株HNWQ05-1的分类鉴定
(1)形态特征鉴定
菌株HNWQ05-1在改良LB培养基上培养菌体为杆状(图1),革兰氏阳性,需氧,显微镜下观察呈淡黄色;其菌落呈乳白色,边缘圆整、略透明,表面光滑、微凸起。在营养琼脂斜面上划线培养,呈直线形。在液体培养基中静止培养,液体不透明、乳白。这些形态特征与《常见细菌系统鉴定手册》(东秀珠等编著,科学出版社,2001年)中描述的芽孢杆菌属形态特征基本一致,初步判断HNWQ05-1菌株属于芽孢杆菌。
(2)利用16S rDNA序列鉴定分类
以HNWQ05-1的基因组DNA为模板,以通用引物F27和R1492为引物进行PCR扩增,得到PCR扩增产物,引物F27和R1492序列如下:
27F:5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’(SEQ ID NO.4);
R1492:5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’(SEQ ID NO.5)。
16S rDNA扩增的PCR反应体系(20μL)为:10×Ex Taq buffer2.0μL;5U Ex Taq0.2μL;2.5mM dNTP Mix 1.6μL;27F 1μL;1492R1μL;HNWQ05-1基因组DNA 0.5μL;ddH2O补足至20μL。
PCR的反应条件为95℃、5min;95℃、30s,56℃、30s,72℃、1.5min,25个循环;72℃、10min。将所得PCR扩增产物进行凝胶电泳,送交上海美吉生物工程有限公司测序,得HNWQ05-1的16S rDNA序列(如SEQ ID NO.1所示)。
PCR扩增产物的电泳检测结果如图2所示。
将菌株HNWQ05-1的16S rDNA序列利用MEGA软件(Molecular EvolutionaryGenetics Analysis,分子进化遗传分析)构建系统发育树系统发育分析图如图3所示,在Genbank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)网站,利用BLAST程序与已登录细菌菌株的16SrDNA基因序列进行比较,结果表明,该菌株的16S rDNA与摩加夫芽孢杆菌(Bacillusmojavensis)的相似性最高,可以达到97.5%以上。
(3)根据gyrA基因序列鉴定分类
以菌株HNWQ05-1基因组DNA为模板,利用芽孢杆菌gyrA基因简并引物gyrA-F和gyrA-R为引物进行PCR扩增,得到PCR扩增产物,gyrA-F和gyrA-R引物的序列如下:
gyrA-F:5’-ATGAGCGATCTGGCCAGAGA-3’(SEQ ID NO.6);
gyrA-R:5’-CGCGCCTTGTTCACCTGATA-3’(SEQ ID NO.7)。
gyrA扩增的PCR反应体系(50μL)为:10×PCR Buffer(Mg2+)5μL;dNTP混合液(2.5mM)5μL;Taq(5U/μL)1μL;gyrA-F(10μmol/L)1μL;gyrA-R(10μmol/L)1μL;HNWQ05-1基因组DNA 50ng;ddH2O补足至50μL。
PCR的反应条件为94℃、5min;94℃、30s,56℃、30s,72℃、1min,30个循环;72℃、7min。
将扩增产物送交上海生工生物工程有限公司测序,得HNWQ05-1菌株的gyrA基因序列(如SEQ ID NO.2所示)。将获得的HNWQ05-1菌株的gyrA基因序列在Genbank中进行同源性比较,结果发现HNWQ05-1与摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)的gyrA基因序列同源性最高,达到96.1%。同时利用MEGA软件(Molecular Evolutionary Genetics Analysis,分子进化遗传分析)构建gyrA基因的系统发育树(图4),结果表明,HNWQ05-1菌株与摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)聚合到一起,说明HNWQ05-1菌株为摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)。
(4)根据phoPR基因序列鉴定分类
以菌株HNWQ05-1基因组DNA为模板,利用芽孢杆菌phoPR基因简并引物phoPR-F和phoPR-R为引物进行PCR扩增,得到PCR扩增产物,phoPR-F和phoPR-R引物的序列如下:
phoPRF:5’-GG(G/C/T/A)TA(T/C)AAA(A/T/C/G)A(G/A)GAGGAGCC-3’(SEQ IDNO.8);
phoPR-R:5’-TT(C/T)A(G/A)(C/T)TCATG(A/G)GA(A/C/G)ACATT-3’(SEQ IDNO.9)。phoPR扩增的PCR反应体系(50μL)为:10×Buffer(Mg2+)5μL;dNTPs 8μL;phoPR-F 1μL;phoPR-R 1μL;HNWQ05-1基因组DNA(约10ng)1μL;rTaq DNA聚合酶1μL;ddH2O 33μL。
PCR的反应条件为95℃、5min;94℃、45s,48℃、45s,72℃、1min,35个循环;72℃、10min。
将扩增产物送交上海生工生物工程有限公司测序,得HNWQ05-1菌株的phoPR基因序列(如SEQ ID NO.3所示)。将获得的HNWQ05-1菌株的phoPR基因序列在Genbank中进行同源性比较,结果发现HNWQ05-1与摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)的phoPR基因序列同源性最高,达到96.7%。同时利用MEGA软件(Molecular Evolutionary GeneticsAnalysis,分子进化遗传分析)构建phoPR基因的系统发育树(图5),结果表明,HNWQ05-1菌株与摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)聚合到一起,说明HNWQ05-1菌株为摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)。
综合以上形态特征、16S rDNA、gyrA和phoPR基因序列同源性对比分析的结果,可知HNWQ05-1属于摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis),并且与现有的摩加夫芽孢杆菌菌株均不同,是一株新的摩加夫芽孢杆菌菌株。
摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1于2022年5月26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,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101),分类命名为摩加夫芽孢杆菌Bacillusmojavensis,保藏编号为CGMCC No.24971。
实施例2摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的菌液和菌剂的制备
摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的菌液和菌剂的制备方法包括如下步骤:
(1)菌种活化:挑取摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1至菌种保藏培养基,28℃连续划线、挑单菌落培养两次后,挑取单菌落在菌种活化培养基中,于30℃,160r/min摇床振荡培养40h;
(2)液体种子制备:向装有高温灭菌的种子培养基的发酵罐中,按照10%(V/V)的接种量接种步骤(1)得到的HNWQ05-1活化菌液,于28℃,通空气培养30h,得到液体种子;
(3)液态发酵:向装有经高温灭菌的种子培养基中,按照体积分数10%的接种量接种液体种子,于30℃,160r/min下培养40h(对数生长期),得到活菌体培养物;
(4)菌剂制备:取活菌体培养物于4℃、5000r/min离心15min,取菌体沉淀用0.85%的无菌生理盐水冲洗3次,加入适量种子培养基调节菌含量至1010cfu/mL,即得HNWQ05-1菌液;加入甘油(体积分数50%),灌装保藏。
实施例3摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的抑菌作用
本实施例分析摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃的扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌的抑制作用,具体方法如下:
(1)将桃的扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌病菌分别接种于PDA和MEA平板上,扁桃拟茎点霉菌于25℃进行培养,嗜果黑星菌于21℃进行培养,分别培养长至平板三分之二后,用直径5mm的打孔器制成菌饼,将菌饼接分别种于PDA和MEA平板中央,同时在距中心30mm左右的四个角点上点接HNWQ05-1菌液(浓度108cfu/mL,20μL),以上操作处理作为实验组,同时以仅接种病原真菌的平板作为对照组,每个处理设置3个重复;
(2)将步骤(1)各处理接种后的PDA和MEA平板置于与(1)对应病原菌适宜温度环境中培养,扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌培养至对照组病原真菌菌落接近长满平板,测量各处理病原真菌菌落直径,并按如下公式计算抑菌率:抑菌率(%)=[(A-B)/(A-5)]×100%,其中,A为对照组病原真菌菌落直径,B为实验组病原真菌菌落直径;
(3)抑菌实验结果:结果如表1所示,菌株HNWQ05-1对扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌的抑菌率分别为93.42%和95.77%,表明摩加夫芽孢杆菌对桃的以上主要病原菌均具有很好的抑制作用。
表1菌株HNWQ05-1对扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌的抑菌作用
注:表1的实验结果为3个重复的平均值。
实施例4摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1防治桃实腐病和疮痂病的小区田间试验
本实施例提供摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1防治扁桃拟茎点霉菌引起的实腐病和嗜果黑星菌引起的疮痂病的小区田间试验,具体方法如下:
(1)于2021和2022年在河北省保定市满城区苗圃场地点进行,施用次数根据病害发生规律及程度和气候条件展开。桃树品种为映霜红(实腐病易感)、中油7号(疮痂病易感),树龄分别为4-5年、5-6年,行距2.5米,株距2.0米,树势中庸,历年发生对应病症病害。用药时间在桃树谢花后15天施药,间隔10-14天,同时设置常规化学药剂和清水对照,共喷3次,每处理4次重复,随机排列,每小区20株桃树。药剂处理:A:微生物菌剂组(HNWQ05-1):将实施例2制备的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1液体菌剂用水稀释2000倍至菌体浓度为5×106cfu/mL;B:化学杀菌剂组(苯醚甲环唑):10%苯醚甲环唑水分散粒剂(世高)用水稀释1000倍;C:空白对照组:清水。采用泰山-18型机动高压喷雾器均匀喷施,以果实湿润稍有药滴下淌为度,平均每株施药液2.5L。果实采收期调查发病情况,每小区调查10点,分东南西北中方向分别取样,每点取20个果实,按病斑面积占整个果片面积的百分率分级。分级方法:0级:无病;1级:病斑面积占整个果面积的10%以下;3级:病斑面积占整个果面积的11%~25%;5级:病斑面积占整个果面积的26%~40%;7级:病斑面积占整个果面积的41%~65%;9级:病斑面积占整个果面积的65%以上。根据调查结果,计算病情指数和防效,病情指数=[(病果数×相对级数)/(调查总果数×最高级数)]×100;防效(%)=[(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数]×100。
(2)桃实腐病防治结果:结果如表2所示,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃实腐病的防效为92.84%,其防治效果高于化学杀菌剂苯醚甲环唑,表明摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1及其微生物菌剂对桃实腐病具有很好的防治效果。
(3)桃疮痂病防治结果:结果如表2所示,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃疮痂病的防效为91.94%,其防治效果高于化学杀菌剂苯醚甲环唑,表明摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1及其微生物菌剂对桃疮痂病具有很好的防治效果。
表2菌株HNWQ05-1防治桃实腐病和疮痂病的小区田间试验结果
注:表2的实验结果为4次重复(2年)的平均值;肩标为不同字母的数据存在显著性差异。
实施例5摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃的增产促生作用的小区田间试验
本实施例提供摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃的增产促生作用的小区田间试验,具体方法如下:
(1)试验于2021和2022年在河北省保定市满城区苗圃场地点进行,在桃树春季展叶期进行1次穴施,每间隔15-20天穴施1次,合计共穴施3次。桃树品种为映霜红、中油7号,树龄分别为4-5年、5-6年,行距2.5米,株距2.0米,树势中庸。同时设置清水对照,每处理4次重复,随机排列,每小区20株桃树。药剂处理:A:微生物菌剂组(HNWQ05-1):以实施例2制备的摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1每株1.2×1010cfu混土一公斤于桃树根部附近25~30cm的土层进行穴施;B:空白对照组:清水。果实采收期,进行叶片、枝梢和果实生物量的调查。每处理选择5棵树,选择树冠中部外侧的东、南、西、北4个方位生长中等的当年生春梢自顶部数第3~4的健康叶片,每棵采20片,将5棵树的叶片混合为一个样本,每个样本3个重复;果实采集方法与叶片相同,果实采集标准为大小相近的健康果。
(2)摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃的增产促生作用结果:结果如表3所示,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃树的叶片和新稍的促生作用为5.83%~15.70%,对果实的增产作用为2.80%~2.97%,对品质指标可溶性固形物提高5.51%~12.03%,表明摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1对桃具有很好的增产促生和提高果实品质的作用效果。
表3菌株HNWQ05-1穴施对桃的增产促生作用的小区田间试验结果
注:表3的实验结果为4次重复(2年)的平均值。
实施例6摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1在桃树中的定殖能力检测
本实施例对摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1分别以喷雾、穴施方式施用时在桃树叶片和根部定殖的基因拷贝数进行检测,具体方法如下:
选取桃树品种“映霜红”,分别对实施例4喷雾施用试验中末次施用摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1后24h~168h的桃树叶片内以及实施例5的穴施试验中末次施用摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1后7~30d的桃树根部在不同时间点取样;对叶片及根部进行表面消毒处理,用75%酒精漂洗1min后,用1%次氯酸钠浸泡2min,再用无菌水清洗4次,将最后1次无菌水冲洗液100μL涂布于改良LB培养基上,30℃培养24h,检验消毒效果,显微观测是否产生杂菌。吸干表面水后用2mL无菌水研磨至浆糊状,静置15min使组织内摩加夫芽孢杆菌充分释放出来后,置于离心管中,将其采用BacterialDNAKit D3350-02试剂盒抽提基因组DNA。
利用引物进行荧光定量PCR分析,引物如下:16SPO:AAGAGTTTGATCCTGGCTCAG(SEQID NO.10);16SP6:CTACGGCTACCTTGTTACGA(SEQ ID NO.11)(Antifungal activity andbioactive compounds produced by Bacillus mojavensis and Bacillus subtilis,Mounia YOUCEF-ALI et al.,African Journal of Microbiology Research,2014,8(6):476-484.)。基因克隆、筛选、质粒提取均参照分子克隆实验指南(M.R.格林和J.萨姆布鲁克著,科学出版社,2017)。荧光定量PCR扩增反应体系(20μL)如下:SYBR PremixExTaqTM(2×)(TaKaRa)10μL,ROXReference Dye(50×)0.4μL,上下游引物各0.4μL,DNA模板2μL,双蒸水6.8μL。反应程序如下:95℃、30s,95℃、5s,60℃、30s,72℃、30s,40个循环。熔解曲线步骤为:95℃、15s,60℃、1min,95℃、15s。将不同样品DNA作为扩增模板,根据上述荧光定量PCR反应体系和反应程序进行扩增反应,反应结束后确认扩增曲线和熔解曲线,记录每个样品的CT值,并将CT值代入标准曲线方程,计算出样品模板的初始基因拷贝数,最终换算出每克叶片/根的基因拷贝数。
摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1在不同施用方式下的荧光定量分析结果如表4所示。结果表明,不同施用方式下,摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的增殖能力均较强,喷施时叶内最高基因拷贝数为5919.36×104拷贝·g-1,穴施时根内最高基因拷贝数为6304.24×104拷贝·g-1;摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的定殖和增殖减少了病原菌在叶片和根部的占位空间,从而充分发挥了摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的空间竞争作用。
表4荧光定量PCR检测摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1在叶片和根内定殖的16SrDNA基因拷贝数
注:表4的实验结果为4次重复的平均值;±为4次重复的标准偏差;肩标为不同字母的数据存在显著性差异。
实施例7摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的紫外辐射稳定性检测
本实施例对摩加夫芽孢杆菌HNWQ05-1的紫外辐射稳定性进行测定,分别取10mL菌株HNWQ05-1发酵液置于7个试管中,垂直放置于18W紫外灯下20cm处照射12h,每隔2h及时取样制备平板检测抑菌活性(抑菌活性检测及调查方法同实施例3),对照组未经紫外照射处理,每个处理设置3个重复。
结果如图6所示,菌株HNWQ05-1发酵液在紫外灯下进行不同时长的照射后对扁桃拟茎点霉菌和嗜果黑星菌病菌仍有较高的抑菌活性,随着时间的增加,其抑菌作用略有下降,但是紫外辐射12h后抑菌率仍然保持在90%以上,抑菌率变化差异在2%以内,无显著差异(P>0.05),表明菌株HNWQ05-1的抑菌活性物质在紫外灯照射下稳定性较强。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1,其特征在于,其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC No.24971。
2.一种微生物制剂,其特征在于,所述微生物制剂包含权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1。
3.权利要求2所述的微生物制剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括将所述摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)在23~32℃、pH 6.3~7.2以及通气条件下进行培养得到活菌体培养物的步骤。
4.一种生防制剂,其特征在于,所述生防制剂包含权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1,或者,包含选自摩加夫芽孢杆菌(Bacillusmojavensis)HNWQ05-1的发酵上清液、发酵液提取物中的一种或多种。
5.权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂或权利要求4所述的生防制剂在抑制植物病原菌中的应用;
优选地,所述植物病原菌为扁桃拟茎点霉菌(Phomopsis amygdalina)和/或嗜果黑星菌(Venturia carpophila)。
6.权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂或权利要求4所述的生防制剂在植物病害防治中的应用;
优选地,所述植物病害为桃实腐病和/或疮痂病,或者,所述植物病害为除桃实腐病、疮痂病以外的由扁桃拟茎点霉菌(Phomopsis amygdalina)和/或嗜果黑星菌(Venturiacarpophila)感染导致的植物病害。
7.权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂或权利要求4所述的生防制剂在促进植物生长、提高植物产量和/或提高植物果实品质中的应用。
8.权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂在选育农用微生物中的应用。
9.权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂在制备农用制剂中的应用。
10.一种防治植物病害、促进植物生长、提高植物产量和/或提高植物果实品质的方法,其特征在于,所述方法包括:将权利要求1所述的摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)HNWQ05-1或权利要求2所述的微生物制剂或权利要求4所述的生防制剂施用于所述植物;
优选地,所述植物为桃。
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