小麦纹枯病拮抗菌HB-10的筛选及其发酵条件优化

doi:10.16409/j.cnki.2095-039x.2024.02.016

摘要/Abstract

摘要： 为开发对小麦纹枯病有防治效果的生防菌株，本研究筛选出一株对小麦纹枯病病菌有防治效果的HB-10菌株。并对菌株HB-10进行鉴定、发酵优化及盆栽防效试验。结果表明，菌株HB-10对禾谷丝核菌的抑制率为89.72%；通过形态学鉴定和分子鉴定分析得出，菌株HB-10为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa；抑菌谱试验表明，菌株HB-10对烟草赤星病菌、水稻恶苗病菌、稻瘟病菌和油菜菌核病菌都具有较强的拮抗作用。盆栽试验中菌株HB-10对小麦纹枯病相对防效为69.42%。通过正交试验和响应面分析，显示HB-10菌株最适在葡萄糖10 g/L、酵母粉20 g/L、KCl 10 g/L的培养基中生长；最佳的发酵条件为转速215 r/min、温度37℃、接种量为4%、初始pH 7.3、培养时间84 h。经优化后菌株HB-10在24 h的OD⁶⁰⁰平均值为5.92，比优化前提高了181.8%，对病原菌抑制率也有一定的提升。研究结果为铜绿假单胞菌HB-10生防菌剂的开发及其对小麦纹枯病的防治应用提供了理论依据。

关键词: 小麦纹枯病, 生防菌, 发酵优化, 铜绿假单胞菌

Abstract: To develop biocontrol strains with preventive and therapeutic effects against wheat sheath blight,this study screening HB-10 strain.HB-10 strain exhibited significant control effects against the Rhizoct.onia cerealis.The strain was identified,optimized for fermentation,and evaluated through pot experiments to assess its efficacy.Results showed that HB-10 strain achieved an inhibition rate of 89.72% against Rhizoctonia cerealis.Morphological and molecular identification confirmed HB-10 strain as Pseudomonas aeruginosa.Antimicrobial spectrum analysis demonstrated the strong antagonistic effects of HB-10 strain against various pathogens,including Magnaporthe oryzae,Fusarium moniliforme,Alternaria alternata and Sclerotinia Sclerotiorum.In pot experiments,HB-10 strain exhibited a relative preventive efficacy of 69.42% against wheat sheath blight.Orthogonal tests and response surface analysis revealed the optimal growth medium for HB-10 strain consisted of 10 g/L glucose,20 g/L yeast extract,and 10 g/L KCl.The optimal fermentation conditions included a rotational speed of 215 r/min,temperature of 37℃,inoculum size of 4%,initial pH of 7.3,and a culture time of 84 h.After optimization,the average OD⁶⁰⁰ value of HB-10 strain at 24 h increased by 181.8%(5.92) compared to the non-optimized condition,resulting in improved inhibition rate against the pathogenic bacteria.These research findings provide a theoretical basis for the development and application of a biocontrol agent using Pseudomonas aeruginosa HB-10,in the prevention and control of wheat sheath blight.

Key words: wheat sheath blight, biocontrol bacterium, fermentation optimization, Pseudomonas aeruginosa

中图分类号:

S476

程亮亮, 叶磊, 王文凯, 唐建林, 檀根甲. 小麦纹枯病拮抗菌HB-10的筛选及其发酵条件优化[J]. 中国生物防治学报, 2024, 40(2): 435-447.

CHENG Liangliang, YE Lei, WANG Wenkai, TANG Jianlin, TAN Genjia. Screening of Antagonistic Bacterium HB-10 Against Wheat Sheath Blight and Optimization of Fermentation Conditions[J]. Chinese Journal of Biological Control, 2024, 40(2): 435-447.

参考文献

[1] 张春良,赵佳. 2022年国内麦市展望[J].粮食问题研究, 2022(2):18-20.
[2] 朱云,朱孔志,赵鹏.硅肥对江苏沿海地区不同土壤类型小麦产量及抗病性的影响[J].浙江农业科学, 2021, 62(12):2405-2406.
[3] 张会云,陈荣振,冯国华,等.中国小麦纹枯病的研究现状与展望[J].麦类作物学报, 2007(6):1150-1153.
[4] 朱光,彭敏,刘健,等.湖北省小麦品种(系)对赤霉病、条锈病、白粉病和纹枯病的抗性评价[J].植物保护, 2020, 46(3):204-209.
[5] 范海燕.小麦主要病害及其防治技术[J].新农业, 2021(21):9-10.
[6] 何迎春,高必达.立枯丝核菌的生物防治[J].中国生物防治, 2000(1):31-34.
[7] 曹坳程,刘晓漫,郭美霞,等.作物土传病害的危害及防治技术[J].植物保护, 2017, 43(2):6-16.
[8] 李长松.拮抗性细菌生物防治植物土传病害的研究进展[J].生物防治通报, 1992, 8(4):168-172.
[9] 李美霖,徐建强,杨岚,等.中国小麦纹枯病化学防治研究进展[J].农药学学报, 2020, 22(3):397-404.
[10] 张国荣,翟丽霞,王燕萍,等.药用植物内生菌次级代谢产物药理作用研究进展[J].中国药房, 2021, 32(7):880-884.
[11] 石晶盈,陈维信,刘爱媛.植物内生菌及其防治植物病害的研究进展[J].生态学报, 2006(7):2395-2401.
[12] 杨海莲,孙晓潞,宋未.植物内生细菌的研究[J].微生物学通报, 1998(4):224-227.
[13] 林福呈,李德葆.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) S9对植物病原真菌的溶菌作用[J].植物病理学报, 2003(2):174-177.
[14] Vessey J K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers[J]. Plant and Soil, 2003, 255(2):571-586.
[15] 赵卫松,李社增,鹿秀云,等.解淀粉芽胞杆菌PHODB35对小麦的促生作用及产量影响[J].中国生物防治学报, 2019, 35(3):399-406.
[16] 杨瑞先,陶玉凤,宋美仙,等.银杏内生细菌防治辣椒疫病研究[J].中国生物防治学报, 2012, 28(4):552-559.
[17] 孙建波,王宇光,李伟,等.产几丁质酶香蕉枯萎病拮抗菌的筛选、鉴定及抑菌作用[J].果树学报, 2010, 27(3):427-430.
[18] 夏龙荪.白僵菌和绿僵菌对几种植物病原真菌的拮抗作用研究[D].合肥:安徽农业大学, 2013.
[19] 杨春云,邓渊钰,李伟,等.小麦全蚀病生防细菌的筛选和鉴定[J].中国生物防治学报, 2018, 34(6):873-881.
[20] 姚丽瑾,王琦,付学池,等.小麦纹枯病生防芽孢杆菌的筛选及鉴定[J].中国生物防治, 2008, 24(1):53-57.
[21] 东秀珠主编.常见细菌系统鉴定手册[M].北京:科学出版社, 2001.
[22] 布坎南主编.伯杰细菌鉴定手册[M].北京:科学出版社, 1984.
[23] 张雷,汪霞,李相汉,等.安徽省茶树细菌性梢枯病病原鉴定[J].植物保护, 2021, 47(1):143-147.
[24] Kim O S, Cho Y J, Lee K, et al. Introducing EzTaxon-e:a prokaryotic 16S rRNA gene sequence database with phylotypes that represent uncultured species[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2012, 62:716-721.
[25] Wang J, Guo M Z, Xing L L. FastJoin, an improved neighbor-joining algorithm[J]. Genetics and Molecular Research, 2012, 11(3):1909-1922.
[26] 史建荣,王裕中,陈怀谷,等.小麦纹枯病拮抗细菌的筛选[J].中国生物防治, 1996, 12(4):161-164.
[27] 林波.蚯蚓粪中烟草赤星病拮抗菌的筛选、防效验证及发酵条件优化[D].杨凌:西北农林科技大学, 2021.
[28] 何明川,王志江,谢永辉,等.烟草黑胫病拮抗菌的筛选、鉴定及发酵条件优化[J].中国生物防治学报, 2022, 38(2):428-439.
[29] 刘虎,侯贞,易建华,等.一株烟草根际溶磷细菌的筛选鉴定及其培养基优化[J].山东农业大学学报(自然科学版), 2016, 47(4):514-519.
[30] 施兆荣,孙述俊,张广荣,等.甜瓜黑斑病菌的拮抗细菌筛选、鉴定及发酵条件优化[J].生物技术通报, 2022, 38(1):115-124.
[31] 赵誉强,朱三荣,刘天波,等.抗烟草花叶病毒(TMV)生防菌的鉴定及其发酵条件优化[J].烟草科技, 2022, 55(2):24-31.
[32] 杨可,司文,林海,等.利用响应面分析法优化贝莱斯芽孢杆菌TCS001的发酵条件[J].农药学学报, 2019, 21(4):444-452.
[33] 曾庆才.生防菌哈茨木霉FJAT-9040固体发酵工艺的研究[D].福州:福州大学, 2014.
[34] 雷蕾,张莉,孟祥红.响应面分析法在海洋生防细菌变形斑沙雷氏菌增殖培养基优化中的应用[J].中国农学通报, 2016, 32(17):25-34.
[35] 杨传旭,赵迪,谭卓,等.响应面法优化根结线虫生防真菌Snef5的发酵工艺[J].中国生物防治学报, 2016, 32(4):503-510.
[36] 李纪顺,杨合同,陈凯等.两株多功能生防细菌在小麦根际定殖及其对小麦病害的防治效果[J].山东农业科学, 2005(4):38-39.
[37] 葛玉力,刘兆良,陈玲,等.小麦纹枯病生防海洋放线菌的筛选与鉴定[J].农药, 2018, 57(2):111-113.
[38] 李娜.小麦纹枯病生防菌的分离鉴定及抑菌物质分析[D].合肥:安徽农业大学, 2022.
[39] 康贻军,程洁,梅丽娟,等.植物根际促生菌的筛选及鉴定[J].微生物学报, 2010, 50(7):853-861.
[40] 杨海君,谭周进,肖启明,等.假单胞菌的生物防治作用研究[J].中国生态农业学报, 2004(3):163-166.
[41] 何明川,钮徐融,曾舒泉,等.一株烟草黑胫病拮抗菌Y12的鉴定及发酵条件优化[J].山东农业科学, 2022, 54(8):130-136.
[42] 李勇昊,周长海,丁雷,等.发酵培养基优化策略[J].北京联合大学学报(自然科学版), 2011, 25(2):53-59.
[43] 刘辉,魏祥法,井庆川,等.一株枯草芽孢杆菌发酵培养基的优化:第三届第八次全国学术研讨会暨动物微生态企业发展战略论坛[C]//中国广东广州, 2006.