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作物灰霉病生防木霉菌株筛选及生防机制研究认领

被引量： 12

作者：

尤佳琪

学位授予单位：

华中农业大学

摘要：

作物灰霉病是由葡萄孢属(Botrytis)及类似属真菌(Botrytis-like fungi)引起的一类病害。灰葡萄孢(B.cinerea)是最常见的作物灰霉病病原,寄主广泛,在作物生长期和储藏期常造成巨大的经济损失。这种病菌属于典型的死体营养类型,在栽培的果蔬作物中缺乏有效抗病品种。使用杀菌剂化学防治是当今控制灰霉病的主要手段。虽然反复使用杀菌剂可以取得好的防病效果,但容易导致灰霉病菌产生抗药性,并且对环境和食品安全造成隐患。利用有益微生物防治果蔬灰霉病是一种值得探讨的防治方法。木霉(Trichoderma)是一类常见的土壤真菌和重要生防微生物资源,对包括灰葡萄孢在内的多种植物病原真菌有生物防治潜力。鉴此,本研究针对灰葡萄孢,筛选本土木霉菌株,用以防治保护地果蔬灰霉病。研究内容包括:本土木霉分离、鉴定及筛选,生防潜力评估及生防机制探讨等。此外,对一种引起木霉重寄生作用和竞争作用衰退相关的真菌病毒进行了研究。取得的研究结果如下:从湖北省恩施市、鄂州市和武汉市等地采集的土壤样品中分离到72个木霉菌株,通过ITS-r DNA序列分析,明确了它们的分类地位,共分为11个种。其中,拟康宁木霉(T.koningiopsis)(17个菌株)、钩状木霉(T.hamatum)(15个菌株)和短密木霉(T.brevicompactum)(13个菌株)为优势种类。在菌株筛选方面,建立了多指标筛选体系,即综合考虑木霉对低温(15℃和20℃)的适应性、重寄生能力、抗真菌作用和促进植物生长等。通过筛选获得了4个木霉菌株,即拟康宁木霉T-35和T-51,以及哈茨木霉T-21和T-68。在室内和温室评估了4株木霉的生防潜力。除灰葡萄孢外,4株木霉对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、核盘菌属真菌(Sclerotinia spp.)和尖镰孢(Fusarium oxysporum)等土传植物病原真菌均有重寄生作用。用它们的分生孢子浸种处理番茄种子,对番茄种子出苗以及出苗之后番茄植株生长有显著的促进作用;用木霉分生孢子灌根处理番茄幼苗后,显著降低灰葡萄孢对番茄地上部叶片的侵染,与对照处理相比,灌根处理后番茄叶片灰霉病病情指数下降49.68%～62.77%。木霉菌株T-21、T-51和T-68在番茄叶圆片上显著抑制灰葡萄孢产孢,抑制效果分别为62.78%、66.05%和63.70%。在温室条件下,用木霉T-51分生孢子灌根处理移栽的番茄幼苗,加上花期用链霉菌3-10抗菌物质(10 mg/L)喷雾处理(2次),显著(P<0.05)降低了番茄果实发病率。在草莓坐果期喷施T-51分生孢子悬浮液(10～7个孢子/m L),对草莓果实灰霉病的防效达到65%,与杀菌剂嘧霉胺的防效相当。对木霉菌株的生物防治机制和促进植物生长的机制进行了探讨。结果表明:4个木霉菌株均能产生重寄生相关酶类,包括几丁质酶、葡聚糖酶和蛋白酶。从菌株克隆了一个几丁质酶基因Tkchit42,发现灰葡萄孢菌丝提取物对T-51产生几丁质酶有显著诱导作用。菌株T-21、T-35和T-51能产生抗真菌物质,其中菌株T-51抗真菌活性最强。菌株T-51产生抑制灰葡萄孢菌丝生长,但促进拟南芥生长的挥发性物质。结果还表明:4个木霉菌株能产生植物生长素与赤霉素,菌株T-51还具有溶磷及分泌嗜铁素的能力。专门探讨了木霉菌株T-51诱导植物系统抗性(ISR)的信号通路。结果表明:菌株T-51处理可能诱导植物产生一种未知的信号物质,激发下游的茉莉酸、乙烯、水杨酸和甘油三磷酸等信号通路。发现菌株T-51处理诱导的ISR信号通路与病原菌诱导的系统获得抗性(Systemic acquired resistance,SAR)信号通路重叠,暗示两种信号通路存在对话(cross-talk)。发现哈茨木霉菌株T-70在继代培养过程中菌丝生长速度减慢,形成异常菌落,将其中的一个衍生后代命名为T-70D。从菌株T-70中克隆到了一种新的真菌病毒,命名为Trichoderma harzianum hypovirus 1(Th HV1)。在菌株T-70D中除Th HV1外,还存在一种缺陷型病毒,命名为Th HV1-S。Th HV1和Th HV1-S传播能力较强,通过无性繁殖传播给分生孢子的效率达到100%。水平传播试验显示:菌株Th HV1和Th HV1-S可以通过菌丝接触传播给拟康宁木霉T-51和哈茨木霉菌株T-68,获得了携带两种真菌病毒的衍生菌株51-12和51-13(源于T-51),以及68-1和68-3(源于T-68)。这些衍生菌株菌丝生长减慢,形成的菌落形态异常、重寄生能力减弱。这些结果表明:Th HV1演化成Th HV1-S时,对其竞争能力和重寄生能力均有弱化效果。上述研究获得的高效木霉生防菌株T-51为防治作物灰霉病奠定了基础。关于木霉T-51诱导ISR信号通路的研究结果拓宽了对木霉与植物互作的认知。关于木霉病毒Th HV1和Th HV1-S及其生物学的研究结果为筛选和利用高效木霉生防菌提供了重要参考。

摘要译文

关键词：

灰葡萄孢; 番茄; 草莓; 木霉; 生物防治; 诱导系统抗病性; 真菌病毒

学位年度：

2018

学位类型：

博士

学科专业：

植物病理学

导师：

李国庆Pradeep Kachroo

中图分类号：

S476.12[昆虫真菌]

学科分类号：

090402[昆虫学];090904[草地保护学]

D O I：

10.27158/d.cnki.ghznu.2018.000195