【摘 要】
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生物防治是近年来国内外植物病害防治的重要手段和发展方向.内生细菌是植物病害生物防治的重要菌种资源,能定殖在植物组织内而稳定发挥抗病促生作用.树树溃疡病是一类危害严重的杨树枝干病害.本研究室从杨树树体内分离到一株对3种杨树溃疡病病原真菌金黄壳囊孢菌(Cytospora chrysosperma)、拟茎点霉(Phomopsis macrospore)和七叶树壳梭孢菌(Fusicoccum aescul
【机 构】
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南京林业大学森林资源与环境学院,南京210037;长治学院生物科学与技术系,长治046011 南京
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生物防治是近年来国内外植物病害防治的重要手段和发展方向.内生细菌是植物病害生物防治的重要菌种资源,能定殖在植物组织内而稳定发挥抗病促生作用.树树溃疡病是一类危害严重的杨树枝干病害.本研究室从杨树树体内分离到一株对3种杨树溃疡病病原真菌金黄壳囊孢菌(Cytospora chrysosperma)、拟茎点霉(Phomopsis macrospore)和七叶树壳梭孢菌(Fusicoccum aesculi)具有强拮抗作用的吡咯伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pyrrocinia)JK-SH007菌株.该菌株为广谱性拮抗菌；对杨树溃疡病温室防治效果为82.8％～90.2％,野外防治效果可达到40.5％；大田、温室、组培苗接种实验均表明JK-SH007菌株对杨树具有明显的促生长作用；植物模型、动物模型接种试验及人体致病毒力基因检测结果表明该菌株对人、动物及植物无致病性；采用GFP标记、Cross Section等方法研究了该菌株在美洲黑杨体内的内生定殖部位和定殖周期,结果表明其可长期稳定地定殖于杨树体内；分别采用传统培养法、生物化学法、分子生物学等手段分析JK-SH007菌株对杨树根际土壤酶活性的变化以及对根际微生物功能多样性和种群数量、结构的变化,结果表明该菌株的引入提高了土壤酶活力,但对根际微生物数量和种群结构的影响较小,这意味着将其释放到环境中是安全可行的,符合国际Bcc菌的安全应用范围；采用化学萃取、硅胶柱层析、反相HPLC等技术获得该菌株的两种高效抗菌物质JK-SH007-1＃(2)和JK-SH007-1＃(3),其中前者分子量256,为带有2个氯离子,含有羟基、甲基和亚甲基、羰基的化合物,为非水溶性Ⅰ类抗生素；后者分子量为567；摸索了该菌株的基因组DNA提取体系,提取的基因组DNA浓度高、片段长、纯度高,为高通量测序大片段、小片段DNA文库的构建提供了良好的DNA样品保证；完成了该菌株的基因组DNA高通量测序,获得了该菌株的基因组完成图,并进行了相关生物信息学分析,该菌株的基因组DNA共注释到7507个基因,其中包含与抗病、促生相关的基因；成功克隆和表达了促生相关iaaH和gabY基因及抗病相关基因葡聚糖酶基因GL、几丁质酶基因CHi和产硝吡咯菌素基因簇prnABCD；筛选获得了在JK-SH007菌株中稳定表达的pyrG基因作为内参基因用于该菌株基因表达的定量研究；明确了细菌群体感应(Quorum Sensing,QS)对JK-SH007菌株在杨树树体内定殖能力存在重要影响；成功构建了含枯草芽孢杆菌几丁质酶基因的工程菌株JK-SH007E1,其几丁质酶活性及对杨树溃疡病菌的拮抗能力均得到显著增强,且释放到环境中后对杨树根际微生物的影响较小；确定了JK-SH007菌株对杨树具有诱导系统抗性(induced systemic resistance,ISR)作用,并明确了该菌株的主要诱抗物质为细胞壁脂多糖、挥发性气体,其诱抗效果为挥发性气体＞脂多糖,这表明挥发性气体在JK-SH007菌株对杨树ISR的诱导表达中具有决定性的作用；进行了895杨组培苗转录组的测定,将所得数据与nr数据库进行注释比对,与已知物种比对匹配率为99.11％.这为后续开展JK-SH007与组培苗的互作转录组测定奠定了良好的基础；建立了JK-SH007菌株小面积试验示范林.以上研究对充分利用植物内生菌资源,提高杨树病害的生物防治能力具有重要的理论意义和实践价值.
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