棉花爛鈴病是一類由真菌或細菌引起的棉鈴病 害,包括疫病、紅腐病、炭疽病、黑果病、紅粉病、角斑 病、軟腐病、曲霉病、灰霉病和黑斑病等10余種(過 崇儉和羅張,1963;棉花鈴病聯合調查組,1986)。棉 鈴疫病是我國各主要產棉區棉花鈴期的主要病害, 其發病率和危害性居各種爛鈴病之首(沈其益, 1992;李社增等,2017),嚴重影響棉花的產量和 品質。
供試病原菌、菌株和植物:棉鈴疫病病原菌菌株 JP5-1,自河北省滄州市獻縣河城街鎮河城街村罹病 棉鈴上分離,在棉鈴上表現為強致病力,由河北省農 林科學院植物保護研究所植物病害生物防治實驗室 保存。在河北省邯鄲市、邢臺市棉田,辛集市玉米 田,定興縣番茄田和保定市黃瓜田分別采集作物根 圍土壤,采用常規系列稀釋法共分離純化獲得1 250株 供試細菌菌株。采用實驗室通用編號規則對其進行 編 號 并 于 - 80℃ 保 存 ,其 中 菌 株 HMB13496~ HMB13542、HMB15830~HMB15869、HMB20800~ HMB20868 和 HMB21265~HMB21493 共 385 株,自 棉花根圍土壤分離;菌株HMB21962~HMB22278和 HMB22870~HMB22926 共 374 株,自玉米根圍土壤 分離;菌株 HMB23318~HMB23448 和 HMB23606~ HMB23784 共 310 株,自番茄根圍土壤分離;菌株 HMB23807~HMB23987 共 181 株,自黃瓜根圍土壤 分離。在棉花盛鈴期,從河北省保定市高陽縣邢家 南鎮北于八村試驗棉田采集帶柄、健康、直徑約2.5 cm 的成鈴,備用。棉花品種為農大棉8號。 培養基:馬鈴薯葡萄糖瓊脂(potato dextrose agar,PDA)培養基:20% 土豆煎汁、2% 葡萄糖、2% 瓊脂粉、蒸餾水1 000 mL;LB(Luria-Bertani)固體培 養基:1%胰蛋白胨、0.5%酵母粉、1% NaCl、2%瓊脂 粉、蒸餾水1 000 mL;LB液體培養基:1%胰蛋白胨、 0.5%酵母粉、1% NaCl、蒸餾水1 000 mL。 藥劑、試劑及儀器:80%三乙膦酸鋁(phosethylAl)可濕性粉劑,浙江嘉華化工有限公司。細菌基因 組 DNA 提取試劑盒,天根生化科技(北京)有限公 司;PCR擴增試劑盒、瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒, 寶生物工程(大連)有限公司;rTaq酶、10×PCR Buffer、dNTP Mix ,寶生物工程(大連)有限公司;自制 的結晶紫染色液,將結晶紫2 g溶于20 mL 95%乙醇 中,取20 mL與1%草酸銨水溶液80 mL混勻置24 h 后過濾;其它試劑均為國產分析純。BX63F正置熒 光顯微鏡,日本Olympus公司;2720型PCR儀,德國 Biometra 公司;DYY-6C 電泳儀,北京六一儀器廠; GEN III-Omnilog型Biolog微生物自動鑒定系統,美 國 Biolog 公司;上海精宏SHP-080生化培養箱;ZQZY-80BS振蕩培養箱, 上海知楚儀器有限公司;VD-650-U潔凈工作臺,蘇 州安泰空氣技術有限公司。
采用平板對峙法(李社增等,2005b)測定1 250株 供試菌株對苧麻疫霉的拮抗作用。將4℃下保存的 苧麻疫霉轉接到PDA平板上,于25℃下培養3 d,在 苧麻疫霉菌落邊緣用直徑 6 mm 打孔器打取菌餅, 將苧麻疫霉菌餅轉接到另一個PDA平板中央,將活 化后的供試細菌菌株在距苧麻疫霉菌餅 20 mm 處 點接接種,以不接種任何供試細菌菌株的苧麻疫霉 為空白對照。25℃恒溫培養5 d后,測量苧麻疫霉正 常生長半徑、抑制生長半徑和抑菌帶,計算抑菌率, 抑菌率=(正常生長半徑-抑制生長半徑)/正常生長 半徑×100%。以抑菌帶和抑菌率為指標初步篩選對 苧麻疫霉有較好拮抗作用的供試菌株。 將-80℃下保存的苧麻疫霉拮抗菌菌株轉接到 LB固體培養基試管斜面上活化,24 h后挑取單菌落 接入裝有 100 mL LB 液體培養基的 250 mL 三角瓶 中,在振蕩培養箱中于 170 r/min、30℃條件下培養 48 h,用 LB 固體平板培養基檢測培養液中菌體數 量,用無菌 0.9% 生理鹽水將其調配成濃度為 1.0× 107 CFU/mL的細菌培養液。
稱取1 g 80%三乙膦酸鋁可濕性粉劑,放入1 L 的玻璃量杯中,加入100 mL無菌水,玻璃棒攪拌使 之溶解,再加入400 mL無菌水即配制成80%三乙膦 酸鋁可濕性粉劑500倍藥液。 對初步篩選的供試菌株進行室內篩選。采用離 體棉鈴人工接種病原菌。將田間采集的健康帶柄棉 鈴用75%酒精進行表面滅菌,并將棉鈴固定在長40 cm、 寬25 cm的長方形白色泡沫板上,室溫下晾干。每 塊泡沫板平均分為8列,每列平均固定5個棉鈴,共 40個棉鈴,每2 列的10個棉鈴為1個處理的1次重 復。在每個棉鈴表面噴施濃度為 1.0×107 CFU/mL 供試拮抗細菌培養液1 mL,以每個棉鈴噴施80%三 乙膦酸鋁可濕性粉劑500倍藥液1 mL為化學藥劑對 照,噴施等量蒸餾水為空白對照,噴施不同處理藥劑 時用擋板將其它棉鈴隔開,保證藥液噴施在10個目 的棉鈴表面,每個處理重復4次。將固定有40個棉 鈴的泡沫板放入盛有 300 mL 無菌水、長´寬´高為 42.0 cm´27.5 cm´10.5 cm 的保濕培養盒內,用保鮮 膜封嚴保濕,置于25℃人工氣候室恒溫培養。24 h 后打開保濕培養盒,在每個棉鈴鈴縫中上部用消毒 針刺 3 個小孔,深度 3 mm,將在 PDA 培養基上于 25℃培養5 d的苧麻疫霉菌落用打孔器打取直徑為6 mm的菌餅,貼接在棉鈴鈴縫針孔處,繼續保濕培養。
1 250 株作物根圍細菌中共篩選到 399 株對 苧麻疫霉有較好拮抗作用的供試菌株,其中抑菌帶大于等于 9.0 mm 的菌株有 40 株,抑菌帶大于等于 10.0 mm 的 菌 株 有 11 株 ,抑 菌 率 達 到 80.00%~ 85.71%,其中菌株 HMB22922 對苧麻疫霉抑 菌率最高,為85.71%,抑菌帶寬10.0 mm。對初步篩選的 11 株供試菌株進行室內篩選。 人工接種病原菌后,棉鈴疫病發病迅速,其中10株 供試菌株對棉鈴疫病表現一定的防治效果。 接種后5 d時,空白對照的病情指數達到14.38,噴施 菌株HMB22922、菌株HMB23917、菌株HMB21405 細菌培養液棉鈴的病情指數和化學藥劑之間差異不 顯著,但均顯著低于空白對照(P<0.05),防治效果分別達到 73.92%、69.58%、56.54% 和 70.72%;噴施其 它7株菌株細菌培養液棉鈴的病情指數與空白對照 之間差異不顯著。接種7 d后,空白對照病情指數為46.88,噴施菌 株HMB22922、菌株HMB21405、菌株HMB23917細 菌培養液棉鈴的病情指數和化學對照藥劑之間差異 仍然不顯著,但均顯著低于空白對照(P<0.05),對棉 鈴疫病的防治效果分別為 81.34%、66.67%、64.60% 和 71.11%;噴施菌株 HMB23319、菌株 HMB22277、 菌株 HMB20802 和菌株 HMB23707 細菌培養液棉 鈴的病情指數顯著低于空白對照(P<0.05),對棉鈴 疫病的防治效果在34.67%~49.34%之間;噴施菌株 HMB20803、菌株 HMB20826 和菌株 HMB23663 細 菌培養液棉鈴的病情指數與空白對照之間差異不顯 著,對棉鈴疫病的防治效果在20.01%~29.34%之間。
拮抗作用是生防細菌發揮生物防治效果的主要 機制之一,通過拮抗活性測定初步篩選生防細菌是 目前最普遍的方法(張斌等,2015)。由于棉鈴疫病 的主要病原菌苧麻疫霉可以離體培養,本研究采用 對峙培養法進行棉鈴疫病生防細菌的初步篩選,共獲得11株拮抗活性較強的拮抗細菌。然而眾多研 究表明,離體拮抗活性較強的細菌在田間未必表現 出較好的生物防治效果(劉郵洲等,2012),因為有些 細菌抑菌物質的產生受培養條件的影響,在PDA培 養基上可以產生的抑菌物質,但在棉鈴上未必產生 或產生的濃度不足以抑制病原菌。另外,防治效果較好的生防細菌往往是多個生防作用機理綜合表現 的結果,包括抑菌作用(Kumar et al.,2011)、競爭作 用(Yánez-Mendizábal et al.,2012)以及誘導植物抗 病性(Kloepper et al.,2004;Lahlali et al.,2013)等。 本研究針對初步篩選的11株拮抗細菌進行了離體 防治效果和田間防治效果評價,發現只有拮抗細菌 HMB22922在田間表現出較好的防治效果。本研究 已明確 HMB22922 菌株對苧麻疫霉有很好的抑菌 作用,該菌株對苧麻疫霉是否產生競爭作用,對棉花 植株是否產生誘導抗性作用仍需深入研究。
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