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近年来,由稻曲病菌引起的稻曲病成为水稻产区的主要病害之一,它不但影响粮食的产量,而且由病原菌产生的稻曲菌素对人类和动物具有明显毒性。利用拮抗微生物防治植物病害是生防领域研究热点之一,具有广泛的应用前景。
本研究从实验室保存的微生物菌株中筛选到一株对稻曲病菌具有高效拮抗作用的真菌KF-25,根据显微形态和18S rDNA序列分析表明,该真菌属于产黄青霉(Penicillium chrysogenum)。使用琼脂扩散法生测表明,菌株KF-25的发酵上清液对稻曲病菌具有较强的抑制活性,但对意大利青霉、指状青霉、棉花枯萎菌、棉花黄萎菌、小麦赤霉菌、水稻纹枯病菌、胡萝卜软腐欧文氏菌没有抑制作用,说明KF-25的抑菌谱较窄,专一性比较强。初步作用机理研究表明,KF-25的发酵上清液能够强烈抑制稻曲病菌分生孢子萌发,并导致病原菌菌丝体形态异常,菌丝顶端分枝增多,原生质膨大形成囊泡。KF-25抑菌活性物质有较好贮存稳定性,-20℃和4℃储存4个月样品抑菌活性基本没有变化。温度敏感性实验表明,60℃处理上清液1h后抑菌活性基本没有变化,但90℃处理1h或121℃处理20min后其抑菌活性完全丧失。发酵上清液的抑菌活性在pH3-9范围内比较稳定,但强酸(pH=1)或强碱(pH=13)条件会导致其抑菌活性完全丧失。发酵上清液对Mg2+,Ca2+,K+,Na+等金属离子和蛋白酶K不敏感,而利用胰蛋白酶和胃蛋白酶处理2h后其抑菌活性完全丧失。动物毒性实验表明,KF-25发酵上清液对实验大鼠不具有明显毒性,属于微毒级。
在活性物质有机溶剂萃取分离试验中,苯和乙醚萃取获得的物质抑菌能力最强。进一步的透析分离试验表明抑菌活性成分的相对分子质量小于3500Da。利用半制备RP-HPLC分离纯化透析外液,抑菌活性物质主要集中在2.5-4.0min收集的洗脱液中,对该部分洗脱液进行LC/MS分析,结合抑菌活性物质对温度,pH、蛋白酶的耐受性,推测KF-25抑制稻曲病菌的活性物质可能是含有两个连续赖氨酸的小分子多肽或其衍生物。
综上所述,菌株KF-25可作为一种潜在的微生物农药运用于稻曲病的防治。