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寡氧单胞菌J-0在兰州百合采后病害防治中的应用及机制研究认领

作者：

王圆圆

学位授予单位：

西北师范大学

摘要：

兰州百合是甘肃省兰州市的特色产品,口感甜嫩,富含氨基酸、蛋白质、碳水化合物等多种营养物质,及生物碱、皂苷等药用成分,具有抗氧化、抗肿瘤和降血糖等生物医学功能,被誉为“蔬菜人参”。百合鳞茎鲜嫩多汁,在采收、运输和贮藏期间容易造成机械损伤,为病原菌在伤口处入侵定殖创造条件,造成大面积兰州百合采后腐烂变质。利用微生物产生的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)来防治病原菌造成的果蔬病害已成为近些年的研究热点。VOCs具有渗透性强,扩散距离远,不与果蔬直接接触,不易造成果蔬化学品残留的特点,在果蔬采后保鲜方面有巨大应用潜力。本研究从腐烂的兰州百合中分离得到病原菌,通过科赫氏回接验证其致病性,形态学和分子生物学鉴定病原菌;以天南星内生细菌为供试菌株,通过平板对扣法筛选出对百合采后致病菌有高效抑菌活性的拮抗菌;结合形态学、生理生化及分子生物学水平鉴定拮抗菌;通过熏蒸法探究拮抗菌VOCs对病原菌的抑菌机制;利用HS-GC-IMS分析鉴定拮抗菌产生的VOCs成分;通过熏蒸法探究单体对病原菌的抑菌活性及对百合的保鲜效果。论文的主要结果如下: (1)从腐烂的兰州百合中分离得到一株致病力强的病原真菌BH-7,在平板上该菌菌丝呈放射状,大型分生孢子呈镰刀形,小型分生孢子呈卵圆形,厚垣孢子呈球形,经分子生物学鉴定,BH-7为Fusarium oxysporum。 (2)以F.oxysporum BH-7为指示菌,筛选出一株产VOCs且有显著抑菌活性的天南星内生拮抗细菌J-0,经过形态学、生理生化及分子生物学鉴定,最终确定该菌为Stenotrophomonas geniculata。 (3)通过熏蒸法探究S.geniculata J-0产生的VOCs对F.oxysporum BH-7的抑菌机制,结果显示,S.geniculata J-0的接种时间对F.oxysporum BH-7的菌丝生长抑制率有显著影响,提前2 d接种S.geniculata J-0时,对F.oxysporum BH-7的菌丝生长抑制率可以达到100%,并发现两板对扣时间越长,对F.oxysporum BH-7的孢子萌发和产孢量抑制率越高;扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)显示,经S.geniculata J-0产生的VOCs熏蒸过的病原菌,其菌丝由细长均匀管状变为塌陷、皱缩状;S.geniculata J-0产生的VOCs会增大病原菌细胞膜的通透性,诱导胞内核酸和蛋白质泄露,使细胞膜受损;PI染色结果表明,大量荧光染料进入到了膜内,病原菌细胞膜完整性被破坏。综上S.geniculata J-0产生的VOCs主要是通过抑制菌丝生长,抑制孢子产生和孢子萌发,增大细胞膜通透性,诱导细胞发生渗漏,破坏细胞膜完整性来达到对病原菌的抑制作用。随后通过气相色谱-离子迁移谱联用技术(Headspace gas chromatography-ion mobility spectrometry,HSGC-IMS)分析鉴定出S.geniculata J-0产生了15种VOCs,包括2种酮,3种酯,3种醛,7种醇。熏蒸法筛选出1-戊烯-3-酮为抑菌效果最好的单体。 (4)熏蒸法探究了1-戊烯-3-酮对F.oxysporum BH-7的抑菌活性,结果显示,1-戊烯-3-酮能显著减少病原菌的生物量;改变病原菌细胞膜的通透性,渗漏酸性物质到胞外;经1-戊烯-3-酮处理,F.oxysporum BH-7的MDA含量增加,麦角甾醇含量减少,使细胞膜不能发挥正常生理功能。体内试验表明,1-戊烯-3-酮在浓度为4μL/L,熏蒸时间为0.5 h时对百合采后病害有较好的防治效果。综上,通过上述试验结果可以得出:S.geniculata J-0产生的VOCs及单体1-戊烯-3-酮对F.oxysporum BH-7有显著抑制作用,其抑菌机制主要为抑制菌丝生长、破坏菌丝形态、增大细胞膜通透性和破坏细胞膜完整性。此外1-戊烯-3-酮在最佳保鲜条件下对延长百合货架期有着潜在的应用价值。

摘要译文

关键词：

兰州百合; 采后病害; 内生细菌; 挥发性有机化合物; 生物防治

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

微生物学

导师：

令利军

中图分类号：

S436.8[观赏园艺类病虫害]

学科分类号：

090203[观赏园艺学];090401[植物病理学];090402[昆虫学]

D O I：

10.27410/d.cnki.gxbfu.2024.001529