放线菌发酵产物对核盘菌的抑制.doc
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1、山东农业大学毕 业 论 文题目:放线菌T111发酵液理化性质及发酵产物对核盘菌抑菌机制初探学 院 植 物 保 护专业班级 06植检1班 届 次 2010 学生姓名 韩红宁 学 号 20054229 指导教师 慕 卫 副教授二O一年 六 月 十 日目 录中文摘要4英文摘要41 前言51.1 生防菌应用的种类61.2 拮抗放线菌的主要作用机制71.3 本研究的目的及意义82 材料与方法82.1 材料82.2 拮抗放线菌发酵液抑菌活性测定方法92.3 T111发酵液的理化性质92.4 放线菌T111发酵产物对核盘菌的抑菌机制研究103 结果与分析113.1 T111发酵液的理化性质113.1.1发酵
2、液抗菌谱113.1.2 贮存稳定性123.1.3 热稳定性133.1.4 酸碱稳定性133.1.5 紫外光稳定性143.2 T111发酵产物对核盘菌的抑菌机制结果153.2.1 T111发酵产物对核盘菌菌丝生长的影响结果153.2.2 T111发酵产物对核盘菌菌丝形态的影响结果153.2.3 T111发酵产物对核盘菌菌核形成及单重的影响结果163.2.4 T111发酵产物对核盘菌菌核萌发的影响结果173.2.5 T111发酵产物对核盘菌菌丝体细胞膜渗透势的影响结果184 讨论195 参考文献206 致谢21CatalogueChinese abstract4English abstract41
3、 Introduction51.1 The category of antagonism fungus61.2 The antagonistic mechanisms of Streptomyces71.3 Purpose and significance of the study82 Material and methods82.1 material82.2 Antifungal abilities of fermentation conditions92.3 Physical and chemical properties of T111 strain92.4 Antagonistic m
4、echanisms to Sclerotinia sclerotiorum of T111103 Results and analyse113.1 Physical and chemical properties of T111 strain113.1.1 Inhibition spectrum of fermentation extracts of T11113.1.2 Effects of storage time on the activity of fermentation extracts123.1.3 Effects of temperatures on the activity
5、of fermentation extracts133.1.4 Effects of pH on the activity of fermentation extracts133.1.5 Effects of UV irradiation time on the activity of fermentation extracts143.2 The result of antagonistic mechanisms to Sclerotinia sclerotiorum 153.2.1 Inhibition toxicities on mycelium growth of S. scleroti
6、orum153.2.2 Effect of fermentation broth of T111 on sclerotium mycelium shape153.2.3 Effect of antifungal substance of T111 on sclerotium formation time and single weight163.2.4 Effect of antifungal substance of T111 on sclerotium bourgeon173.2.5 Effect of antifungal substance of T111 on membrane os
7、motic potential184 Discussion195 Reference206 Thanks21放线菌T111发酵液理化性质及发酵产物对核盘菌抑菌机制初探作者:韩红宁(06植检一)指导教师:慕卫摘要:为明确放线菌T111的理化性质,研究了其抗菌谱,及贮存时间、温度、酸碱条件、紫外光照射等对其发酵液稳定性的影响。结果表明,T111发酵液对黄瓜菌核、黄瓜蔓枯、棉花红腐病菌等有较高的抑制活性;贮存稳定性和热稳定性良好,4贮存60d抑菌活性为对照的88.3%,80处理60min抑菌活性为对照的90.9%;对pH值较敏感,在pH 57时活性较高;对紫外线稳定,紫外光照射12h,其活性基本不受
8、影响。初步研究了T111发酵产物对核盘菌的抑菌机制,采用菌丝生长速率法测定了其对黄瓜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum菌丝生长的毒力,及其对菌丝形态、菌核形成、菌核萌发和菌体细胞膜透性的影响。结果表明,T111发酵产物对核盘菌菌丝生长的EC50值为12.5g/mL,低于对照药剂乙霉威及嘧霉胺;经发酵产物处理后,菌丝形态出现黄化、畸形等现象,但尚未发现细胞质外渗;菌核形成的时间有所延长,数量有所减少,且重量略有降低;在发酵产物浓度为250g/mL时不能完全抑制菌核萌发;对菌体细胞膜渗透势的影响不大。关键词:黄色链霉菌;黄瓜菌核病菌;发酵液;理化特性;抑菌机制Characte
9、rizations of T111 fermentation extract and antagonistic mechanism to Sclerotinia sclerotiorumAuthor: Han HongningTutor: Professor Mu WeiAbstract: the physical and chemical properties of the fermentation extract were studied by using agar-well diffusion method. The results showed that the fermentatio
10、n extracts had high inhibitory activities on Sclerotinia sclerotiorum, Ascochyta citrullina and Fusarium moniliforme var. intermedium. And it was well-stored and thermalstable, 88.3% of the initial activities remained after stored 60d at 4, 90.9% of the initial activities remained after heating at 8
11、0 for 60min. The fermentation extract was sensitive to the changes of pH, only in the pH range of 5-7 was stable; the antifungal activities were almost not destroyed when it was under UV irradiation for 12h. To ascertain the antagonistic mechanisms of the antifungal substance to S. sclerotiorum, the
12、 inhibition activities on mycelium growth against S. sclerotiorum were determined by mycelium growth rate method in lab. And its effect on this pathogens biology characteristics, such as mycelium shape, sclerotium formation, sclerotium germination and membrane osmotic potential were also studied. Th
13、e results showed that its EC50 value was 12.5g/mL, which was lower than Diethofencarb and Pyrimethanil. After treated with the antifungal substance, the mycelia became etiolation and malformation, but had not yet found in the cytoplasm extravasation. This antifungal substance could delay the formati
14、on of sclerotium, the sclerotium numbers decreased contrasted that of the water control, and the weight reduced slightly. At the concentration of 250g/mL of this antifungal substance, it could not restrain the sclerotium germination completely. And it had no significant effect on the membrane osmoti
15、c potential. Key words: Streptomyces flavus; Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary; Fermentation extract; Physical and chemical properties; Antagonistic mechanisms.1、前 言植物土传病害,其病原菌一般为多寄主微生物,通常侵染植物根部,引起植物根部乃至全株性病害。土传病害的发生和流行通常属于积年流行病害,年度间波动不大。在防治方面,化学防治和抗病育种目前只对部分病害有效,对大多数病害防效不甚理想1。黄瓜菌核病就是近几年来严重为害温室黄
16、瓜产量的一种重要土传病害,该菌以菌核的状态在自然条件下可以长期存活,防治非常困难。目前生产上主要依靠化学防治,但由于抗药性的发生,使得菌核病菌对多种杀菌剂存在着较高的抗性。目前正在寻找一种简单、有效、安全的植物病害防治方法,即生物防治。生物防治是指通过除人以外的一种或多种生物来降低病原微生物数量或减弱病原菌的致病能力,从而减少病原微生物所致病害的发生2。它是通过植物、病原物、生防菌、植物表面及其周围微生物群落和自然环境等因素的互作关系,来达到促生防病的作用3。拮抗微生物具有不易使病原菌产生抗性、对环境安全、生产工艺相对简单以及不少微生物同时具有促进作物生长等优点而受到人们的关注和重视4。利用拮
17、抗微生物产生的抗菌物质进行生物防治已成为研究的热点,已开发的有灭瘟素、放线菌酮、井冈霉素、多抗霉素、农抗120等。近年来,随着研究的深入和生防要求的提高,人们开始将更多的注意力转移到一些新型抗菌物质上,如新型抗生素、抗真菌蛋白等,因而需要不断地发掘和利用新的拮抗微生物资源。1.1 生防菌应用的种类生防菌的种类繁多,生产上广泛应用的有真菌、细菌、放线菌等。真菌主要有木霉菌、毛壳菌、酵母菌、淡紫拟青霉菌、厚壁孢子轮枝菌及菌根真菌等;细菌主要有芽孢杆菌、假单胞杆菌等促进植物生长菌(PGPR)、放射性土壤农杆菌和巴氏杆菌等;放线菌主要有链霉菌及其变种。对生防真菌研究最广泛的是木霉菌(T. richod
18、erma),常见的木霉菌有哈茨木霉、绿色木霉、钩状木霉、长枝木霉、康氏木霉和绿粘帚霉等。它广泛存在于土壤及植物表面,经常可从植物病残体、种子、球茎表面分离到。如文成敬等5将油菜菌核作为诱饵埋入土壤中2个月后从菌核表面和内部分离到52株木霉,分别为黄绿木霉、钩状木霉、哈茨木霉、康化木霉、拟康化木霉。目前国际上用于防治土传病害的拮抗细菌常见的有以下属:产碱菌属6、无定形孢囊菌属、节杆菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属、欧文氏菌属、黄杆菌属、哈夫尼菌属、小单孢菌属、假单孢菌属、巴斯德氏芽菌属、根瘤菌属、沙雷氏菌属和黄单胞菌属7。已开发为生防农药的生防细菌主要有芽孢杆菌属、链霉菌属、假单胞菌属和土壤
19、杆菌属等。目前国内外8应用芽孢杆菌防治植物病害非常广泛,据报道,芽孢杆菌对马铃薯环腐病菌9、梨灰霉病菌10、油菜菌核病菌11、水稻白叶枯病菌12、稻瘟病菌13和小麦赤霉病菌14等具有潜在的生防利用价值。张学君等15表明芽孢杆菌对棉花枯萎病菌、立枯病菌、黄萎病菌、炭疽病菌、棉铃疫霉病菌和棉叶斑病菌均有强烈的抑菌作用。魏春妹等16制得的生防制剂青枯散,不仅对青枯病菌的拮抗率为83.5%,而且能促进番茄、花生、黄瓜、烟草、油菜等作物生长。目前用于生防细菌的种类有:枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、多粘芽孢杆菌(B. polvmvxa)、蜡状芽孢杆菌(B. cereus)、巨大芽孢杆菌(B. m
20、egaterium)和短小芽孢杆菌(B. pumilis)等17。放线菌由于菌落呈放射状而得名。从Cohn(1872)发现放线菌至今,已经报道了69个属,1687个种18。应用于生物防治的放线菌主要是链霉菌属(Streptomyces),其次有诺卡菌属(Nocardia)、游动放线菌(Actinoplanes)、小单孢菌属(Micromonospora)等19。据统计,已发现的抗生素,61.7%是放线菌产生的。而目前广泛应用的许多重要农用抗生素是从链霉菌属中分离得到的放线菌所产生的。如井冈霉素用于防治水稻纹枯病,在蔬菜上应用防治苗期立枯病和白绢病;春雷霉素用于防治黄瓜的炭疽病、细菌性角斑病、枯
21、萎病,番茄叶霉病;农抗120主要用于防治蔬菜、果树、花卉等作物的白粉病,对瓜果的炭疽病、番茄疫病也有一定防效;多抗霉素防治瓜类、番茄白粉病、灰霉病,丝核菌引起的叶菜和其他蔬菜的糜烂、猝倒病,以及黄瓜霜霉病和番茄晚疫病;农用链霉素主要用于防治黄瓜角斑病等细菌性病害。1.2 拮抗放线菌的主要作用机制放线菌一般通过两种途径对靶标致病菌发挥生防作用:它能够在寄主体外通过抗生作用、竞争作用、捕食和重寄生作用降低病原菌的致病性、侵染效率以及接种体密度,导致病原菌群体密度以及致病性下降,人们利用它的这一特性开发一些活体菌制剂。放线菌也可以在寄主植物组织内,诱发其产生抗性或对寄主产生抑菌物质(主要是抗生素),
22、影响病原菌的繁殖、生长,最后导致靶标致病菌死亡,在这方面对其产生的抗生素研究较多。1.2.1 抗生作用抗生的发生主要依赖于生防菌抗生素的产生,一般单株生防放线菌可以合成多种抗生素。抗生素的作用机理主要是:(1)抑制微生物细胞代谢的某些环节或代谢中的某些酶系统,微生物重要代谢环节被抑制,生长发育出现障碍,甚至死亡。(2)广谱抗生素的抗菌机制:某些抗生素能抑制微生物共同的代谢途径,如蛋白质和核酸的合成,则可抑制许多不同种类微生物的生长。(3)除了干扰代谢作用外,有时也可影响病原菌的形态结构。1.2.2 竞争作用生防放线菌对土壤或植物根际中碳源的竞争利用,可以阻止病原菌的生长,从而阻止了病原菌对植物
23、的侵染。竞争方式为(1)空间竞争:由于能够产生抗生素,放线菌能够抑制许多植物病原菌,但它们的应用价值还在于它们在植物根围的定殖能力以及是否对有益菌有抑制作用等;(2)营养竞争:铁离子(Fe3+)利用度是土壤环境对微生物生长的一个限制因子,链霉菌能够分泌嗜铁素(siderophore),鳌合铁离子,从而更多地利用铁离子,限制了病原微生物对铁离子的需求,从而达到抑制病原菌的目的。1.2.3 重寄生作用由水解酶介导的重寄生是生防菌的作用机制之一。放线菌可以分泌多种胞外水解酶,主要包括:几丁质酶、葡聚糖酶、淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、酯酶、脂肪酶和核酸酶等。植物病原高等真菌的细胞壁是以几丁质为骨架,
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