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随着世界人口的增加,马铃薯已成为第四大粮食作物,其产量已被列为国民经济的一个重要部分。而由致病疫霉引起的马铃薯晚疫病已被普遍认为是世界第一大作物病害。现如今,生产中对马铃薯晚疫病传统的防治方法主要有化学防治、农业防治、抗病育种等。其中农业防治手段耗时费力,抗病育种成本高,化学防治虽然见效快、操作简便被广泛应用,但化学农药的过度使用已使病菌产生了抗药性,且越来越强,同时化学农药已造成环境污染并影响人类健康,而生物防治因绿色环保无污染等优点受到人们的广泛关注。现阶段,利用细菌、真菌、放线菌及其代谢产物抑制致病疫霉的报道层出不穷,但在生产中成功用于防治马铃薯晚疫病并作为生防制剂广泛应用还未见报道,其中对拮抗菌抑制致病疫霉的生理生化机理不清楚可能是造成这种现状的重要原因之一。HT-6菌株是本研究室前期从西藏壮族自治区林芝州的感病核桃树叶片上分离获得的一株内生细菌,本实验室前期已证实其菌体及其经一定条件培养的菌液对致病疫霉有很强的抑制作用,并测试了菌液的抑菌稳定性,且优化了该菌液的发酵条件,还明确了其分类地位,但其无菌体发酵液对致病疫霉并没有抑制作用。
为了进一步了解拮抗菌HT-6在抑制致病疫霉方面的潜力以及可能的抑菌机理,本试验延长对峙培养时间后检测了HT-6活体菌株、菌液原液对致病疫霉的持续抑菌作用,并从其对马铃薯离体组织的防病效果、引起致病疫霉菌体形态变化、生理变化以及阻断部分HT-6生化进程对致病疫霉抑菌作用的影响等方面进行了探讨。获得的主要研究结果如下:
1.在HT-6活体菌株、菌液原液对致病疫霉长达15天的抑制效果中,前者的抑菌率为84.00%,后者的抑制效果仅为67.71%;活体菌株的抑制效果强于菌液原液。
2.在对马铃薯离体组织的防病过程中,HT-6菌液浓度大约为2.88×108个/mL时,防病效果最佳。HT-6可以引起致病疫霉孢子囊和菌丝体的形态发生变化,其畸变率分别高达44.13%和37.80%,菌丝体畸变主要包括分枝过多、菌丝体壁严重内陷、不规则凸起、菌丝体内含物聚集等畸变现象;孢子囊的畸变主要包括从柠檬状变为棒球状、扇形、内含物分布不均及外泄、孢子囊壁增厚等畸变现象,并对各种畸变形态做了统计学分析。
3.致病疫霉在受到拮抗菌HT-6抑制后,其菌丝体内可溶性糖和淀粉均随着对峙培养时间的延长而增加,但增加的幅度均远远低于对照,且均与对照组有极显著的差异(P<0.01);可溶性蛋白质的含量随培养时间的延长而降低,至对峙培养15d时下降幅度最大,与对照达到极显著差异(P<0.01);表明HT-6减慢了可溶性糖和淀粉的合成,加速了菌丝体内蛋白质的分解。
4.受到拮抗菌HT-6抑制后的致病疫霉菌丝体内的抗性酶PAL、POD、PPO的活性均有所提高,且随着对峙培养时间的延长,其活性不断增加,在12d时3种酶活均达到最高;拮抗菌HT-6还能够提高致病疫霉菌丝体的电导率,使致病疫霉菌丝体细胞膜的相对透性有所提高,菌丝体受到的伤害程度为32.58%;HT-6还能降低菌丝体的呼吸速率,对致病疫霉呼吸速率的抑制作用是15.99%。
5.利用盐酸氨基葡萄糖、ATP和柠檬酸等试剂阻断HT-6部分生化进程后,探究其对致病疫霉的抑制效果。结果表明,在阻断HT-6糖酵解的预试验中,虽然浓度梯度设置的比较低,但也能看出用供试试剂能干扰HT-6的糖酵解过程中的3种关键酶(己糖激酶(HxK)、磷酸果糖激酶(PFK)和丙酮酸激酶(PK),确实能够削弱HT-6对致病疫霉的抑制强度,且供试试剂和HT-6混合培养12h时达到的削弱效果最好。
6.加大ATP的浓度能抑制丙酮酸激酶(PK)活性,且随着试剂浓度增加,HT-6对致病疫霉的抑制强度减弱;提高ATP和柠檬酸的复配浓度可抑制磷酸果糖激酶(PFK)活性,且随着试剂浓度的增加,HT-6对致病疫霉的抑制效果减弱;同样ATP与磷酸氢二钾以及硫酸铵复配在浓度为0.3g/mL时,对HT-6抑菌作用的效果与未加试剂相比有显著性提高,但随着试剂浓度的增加,其对HT-6的影响作用并不增强,即抑制效果与未加试剂没有显著性差异。
为了进一步了解拮抗菌HT-6在抑制致病疫霉方面的潜力以及可能的抑菌机理,本试验延长对峙培养时间后检测了HT-6活体菌株、菌液原液对致病疫霉的持续抑菌作用,并从其对马铃薯离体组织的防病效果、引起致病疫霉菌体形态变化、生理变化以及阻断部分HT-6生化进程对致病疫霉抑菌作用的影响等方面进行了探讨。获得的主要研究结果如下:
1.在HT-6活体菌株、菌液原液对致病疫霉长达15天的抑制效果中,前者的抑菌率为84.00%,后者的抑制效果仅为67.71%;活体菌株的抑制效果强于菌液原液。
2.在对马铃薯离体组织的防病过程中,HT-6菌液浓度大约为2.88×108个/mL时,防病效果最佳。HT-6可以引起致病疫霉孢子囊和菌丝体的形态发生变化,其畸变率分别高达44.13%和37.80%,菌丝体畸变主要包括分枝过多、菌丝体壁严重内陷、不规则凸起、菌丝体内含物聚集等畸变现象;孢子囊的畸变主要包括从柠檬状变为棒球状、扇形、内含物分布不均及外泄、孢子囊壁增厚等畸变现象,并对各种畸变形态做了统计学分析。
3.致病疫霉在受到拮抗菌HT-6抑制后,其菌丝体内可溶性糖和淀粉均随着对峙培养时间的延长而增加,但增加的幅度均远远低于对照,且均与对照组有极显著的差异(P<0.01);可溶性蛋白质的含量随培养时间的延长而降低,至对峙培养15d时下降幅度最大,与对照达到极显著差异(P<0.01);表明HT-6减慢了可溶性糖和淀粉的合成,加速了菌丝体内蛋白质的分解。
4.受到拮抗菌HT-6抑制后的致病疫霉菌丝体内的抗性酶PAL、POD、PPO的活性均有所提高,且随着对峙培养时间的延长,其活性不断增加,在12d时3种酶活均达到最高;拮抗菌HT-6还能够提高致病疫霉菌丝体的电导率,使致病疫霉菌丝体细胞膜的相对透性有所提高,菌丝体受到的伤害程度为32.58%;HT-6还能降低菌丝体的呼吸速率,对致病疫霉呼吸速率的抑制作用是15.99%。
5.利用盐酸氨基葡萄糖、ATP和柠檬酸等试剂阻断HT-6部分生化进程后,探究其对致病疫霉的抑制效果。结果表明,在阻断HT-6糖酵解的预试验中,虽然浓度梯度设置的比较低,但也能看出用供试试剂能干扰HT-6的糖酵解过程中的3种关键酶(己糖激酶(HxK)、磷酸果糖激酶(PFK)和丙酮酸激酶(PK),确实能够削弱HT-6对致病疫霉的抑制强度,且供试试剂和HT-6混合培养12h时达到的削弱效果最好。
6.加大ATP的浓度能抑制丙酮酸激酶(PK)活性,且随着试剂浓度增加,HT-6对致病疫霉的抑制强度减弱;提高ATP和柠檬酸的复配浓度可抑制磷酸果糖激酶(PFK)活性,且随着试剂浓度的增加,HT-6对致病疫霉的抑制效果减弱;同样ATP与磷酸氢二钾以及硫酸铵复配在浓度为0.3g/mL时,对HT-6抑菌作用的效果与未加试剂相比有显著性提高,但随着试剂浓度的增加,其对HT-6的影响作用并不增强,即抑制效果与未加试剂没有显著性差异。