球孢白僵菌紫外线诱变育种及其诱变机理研究

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球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一种主要的昆虫病原真菌,其具有可持续、不易产生抗性等优点。因受诸多因素的影响,白僵菌的防治效果不稳定,其中紫外线是影响白僵菌田间防效的主要原因之一,筛选抗紫外线能力强的高毒力菌株成为当前研究的热点。本论文在连续紫外线诱变5代筛选高毒力诱变菌株的基础上,测定了诱变前后菌株的菌落形态特性、胞外酶和田间防效等方面的变化。
  (1)筛选鉴定出球孢白僵菌B16-5-1菌株为亲本菌株。以黄粉虫为试虫采用浸虫法对10株白僵菌进行毒力测定,以致死中时LT50为指标,筛选出LT50为3.24d的高毒力菌株B16-5-1作为紫外诱变的亲本菌株,经形态学和分子生物学鉴定,B16-5-1菌株为球孢白僵菌。
  (2)紫外诱变选育出高毒力球孢白僵菌诱变菌株F5-B16-5-1-6。根据菌株B16-5-1紫外线照射不同时间后的孢子存活率确定诱变照射时间为20min,以B16-5-1为亲本菌株进行紫外诱变,得到10株F1诱变菌,以黄粉虫、花生蚜、蛴螬、甜菜夜蛾为试虫对诱变菌株进行毒力测定,筛选出F1-B16-5-1-3为F1代优良诱变菌株;以F1-B16-5-1-3为亲本菌株进行紫外诱变,得到F2代诱变菌,直至F5代诱变菌。各代诱变菌株对黄粉虫、花生蚜、蛴螬、甜菜夜蛾的毒力测定结果显示,F1-F5代高毒力诱变菌株分别为F1-B16-5-1-3、F2-B16-5-1-8、F3-B16-5-1-4、F4-B16-5-1-1、F5-B16-5-1-6,F5-B16-5-1-6。其中F5诱变菌F5-B16-5-1-6的毒力最高,对四种试虫的致死中时分别为1.48d、1.65d、1.60d、3.72d。
  (3)明确了球孢白僵菌诱变菌株F5-B16-5-1-6的生物学特性。在菌落培养特性方面,由亲本菌株B16-5-1的绒毛状变为F5-B16-5-1-6的粉末状,同心圆增多,背面由亲本菌株B16-5-1的淡黄色变为F5-B16-5-1-6的黄色。产孢量上,在第3d、第6d、第9d,F5-B16-5-1-6的产孢量(0.53×108个孢子/cm2、1.14×108个孢子/cm2、2.28×108个孢子/cm2)均显著高于亲本菌株B16-5-1(0.38×108个孢子/cm2、0.56×108个孢子/cm2、1.56×108个孢子/cm2)。生长速度上,在第2d、第4d、第6d,F5-B16-5-1-6的生长直径(15.33mm、29.00mm、55.00mm)均显著高于亲本菌株B16-5-1(11.67mm、24.67mm、45.00mm)。抗紫外线能力上,F5-B16-5-1-6在第5d的单菌落数量为60.23个,显著多于亲本菌株B16-5-1产孢量45.97个。
  (4)研究了胞外酶及相关基因在诱变育种过程中的变化。诱变菌株F5-B16-5-1-6的蛋白酶活性、几丁质酶活性(219.43IU/mL、53.99IU/mL)显著高于亲本菌株B16-5-1的蛋白酶活性、几丁质酶活性(177.96IU/mL、27.38IU/mL);诱变菌株F5-B16-5-1-6的脂肪酶活性为8.44IU/mL,与亲本菌株B16-5-1的脂肪酶活性7.95IU/mL无差异。经荧光定量PCR检测,诱变菌株F5-B16-5-1-6的蛋白酶基因CDEP-1和几丁质酶基因Chit1的表达量均高于亲本菌株B16-5-1,分别为亲本菌株B16-5-1的8.10倍和14.27倍。经序列对比发现蛋白酶基因CDEP-1和几丁质酶基因Chit1序列均发生改变。
  (5)评价了球孢白僵菌诱变菌株对花生害虫的防治效果。以对花生保叶效果、增产效果和对花生地下害虫蛴螬、花生地上害虫蚜虫的防治效果为指标,评价了诱变菌F5-B16-5-1-6对花生害虫的防治效果。研究结果表明:施用量为135.00万亿孢子/hm2时,诱变菌株F5-B16-5-1-6对蛴螬的防治效果高于亲本菌株。对花生保叶效果上,在施用量为18.00万亿孢子/hm2和36.00万亿孢子/hm2时,两菌株处理后药效均呈上升趋势,药后10-15d,F5-B16-5-1-6菌株对花生的保叶效果与2.5%溴氰菊酯乳油施用量为300mL/hm2无显著性差异,药后15d达最高值分别为34.36%和51.19%。蚜虫防治效果上,药后7d,F5-B16-5-1-6菌株在施用量为18.00万亿孢子/hm2和36.00万亿孢子/hm2对蚜虫防治效果与2.5%溴氰菊酯乳油施用量为300mL/hm2无显著性差异;药后10-15d,F5-B16-5-1-6菌株在施用量为18.00万亿孢子/hm2和36.00万亿孢子/hm2对蚜虫防治效果高于2.5%溴氰菊酯乳油施用量为300mL/hm2,药后15d达最高值分别为70.20%和79.36%。增产效果上,F5-B16-5-1-6菌株施用量为36.00万亿孢子/hm2处理增产效果为18.01%,与2.5%溴氰菊酯乳油增产效果14.30%无显著性差异。
  综上所述,紫外诱变球孢白僵菌可以得到高毒力菌株,并提高抗紫外线能力;紫外诱变改变了菌落形态和蛋白酶、几丁质酶相关基因的结构,提高了蛋白酶和几丁质酶活性。
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