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拮抗酵母菌株筛选及异常威克汉姆酵母CAP5菌株对草莓灰霉病的生防效果认领

作者：

孔德婷

学位授予单位：

云南大学

摘要：

水果是人类饮食中不可或缺的重要资源,含有丰富的营养物质和膳食纤维。但是水果采收后处理不当极易造成腐烂,影响水果品质和经济价值。这些腐烂主要是由灰葡萄孢、扩展青霉、链格孢等植物病原真菌导致,且这些病原真菌所分泌的毒素容易引发食品安全问题。酵母菌由于不产生有害代谢物,对人体和环境友好,成为水果采后病害生物防治的重要微生物资源。本研究基于课题组前期从小粒咖啡鲜果和发酵液中分离获得的17个酵母菌株,通过鉴定其种属关系,分析其对5种果实采后病原菌的抑菌效果,筛选出了一株异常威克汉姆酵母CAP5菌株进行草莓灰霉病生防效果研究。结合该菌的生防指标和基因组数据,初步解析了异常威克汉姆酵母CAP5菌株对草莓灰霉病的生防机制,并挖掘了生防相关基因,为该菌株的代谢工程改造奠定了遗传基础。具体研究结果如下: 1.通过形态学和分子生物学鉴定发现,17个酵母属菌株分属于异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)、哈萨克斯坦酵母(Kazachstania humilis)、毕赤克鲁维酵母(Pichia kluyyceri)、葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)、半乳糖霉(Galactomyces reessii)、白地霉(Geotrichumcandidum)、德尔布有孢圆酵母(Torulaspora delbrueckii)、假丝酵母(Candidasaopaulonensis)、拉钱斯氏酵母(Lachancea lanzarotensis)、金黄隐球酵母(Papiliotremaflavescens)和维希尼克氏酵母(Vishniacozymasp.)。通过测定以上菌株分别对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)、意大利青霉(Penicilliumitalicum)、果生炭疽菌(Colletotrichumfructicola)、甜樱间座壳(Diaportheeres)和胶孢炭疽菌(C.gloeosporioides)的抑菌效果发现,酵母菌株对灰葡萄孢的抑菌效果最好(抑菌率为45.78%～93.69%),其中异常威克汉姆酵母CAP5菌株对灰葡萄孢的抑菌效果高达90.33%。 2.通过草莓灰霉病生防效果测定发现,异常威克汉姆酵母CAP5菌株对草莓果实灰霉病具有显著的预防效果(97.22%),并且CAP5菌悬液施用浓度在1×106 cells/mL以上为最适抑菌浓度。同时,施用CAP5菌株不会引起草莓贮藏品质的变化。另外,CAP5菌株对小鼠安全无毒。以上结果表明,异常威克汉姆酵母CAP5菌株是一株对草莓灰霉病具有良好生防潜力的菌株。 3.通过抑菌物质分析发现,异常威克汉姆酵母CAP5菌株可以产生挥发性抑菌物质,其中该菌株产生的苯乙醇相对含量较高。观察该菌株与灰葡萄孢拮抗互作时发现,CAP5菌株抑制了病原菌分生孢子梗形成,显著减少了病原菌的产孢量。另外,该菌株具有蛋白酶和细胞壁降解酶活性,可产嗜铁素,诱导植物防御酶活性增强。通过以上结果推测CAP5菌株的生防机制包括:产生苯乙醇等挥发性物质和嗜铁素,抑制病原菌生长和繁殖;产生蛋白酶和细胞壁降解酶破坏病原菌细胞壁;通过提高防御酶活性激活植物防御反应,提高寄主抗病性。 4.对异常威克汉姆酵母CAP5菌株进行基因组测序发现,该菌株基因组大小为14239962 bp,N50为2145380 bp,包含5415个编码基因。通过对基因组注释分析发现,CAP5菌株包含嗜铁素合成、次生代谢物合成、细胞壁降解酶等生防相关基因。对拮抗酵母比较基因组分析发现,CAP5菌株与酿酒酵母S288C菌株、葡萄汁有孢汉逊酵母H20菌株具有相似的嗜铁素、葡聚糖酶和几丁质酶合成相关基因,并且该菌株具有特有的嗜铁素合成(dhbE、dhbA)等生防相关基因,说明异常威克汉姆酵母与酿酒酵母、葡萄汁有孢汉逊酵母可能具有不同的生防特性。以上研究结果表明,以异常威克汉姆酵母CAP5菌株为代表的拮抗酵母是草莓果实灰霉病防治的重要微生物资源,本研究初步解析了异常威克汉姆酵母CAP5菌株对草莓灰霉病的生防机制,为该菌株的开发和利用提供了应用依据。

摘要译文

关键词：

水果采后病害; 拮抗酵母; 异常威克汉姆酵母; 草莓灰霉病; 生物防治

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

农艺与种业（专业学位）

导师：

张敬霭

中图分类号：

S476[生物防治];S436.68[多年生草本果类病虫害]

学科分类号：

090402[昆虫学];090904[草地保护学];090401[植物病理学]

D O I：

10.27456/d.cnki.gyndu.2024.002421