文献类型：学位论文

中文题名：解淀粉芽孢杆菌SN16-1对水稻稻瘟病的防治作用及其诱抗机理研究

作者：宛甜甜[1];

机构：[1]华东理工大学;

导师：王伟;华东理工大学|蒋贤权;华东理工大学

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：Bacillus amyloliquefaciens SN16-1;稻瘟病;防治作用;诱导抗性;生防机制

摘要：水稻作为全球最主要的粮食作物之一,为人类及其他动物提供日常所需的碳水化合物、蛋白质和能量。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病对水稻的生产构成了巨大的威胁,目前防治手段主要包括选育抗病品种、化学防治和生物防治等。其中,生物防治在保护环境、减少化学农药使用、维持生态平衡、提供健康食品和实现农业的可持续性方面具有重要的意义和优势。解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)SN16-1是一株由本实验室筛选获得的生物防治菌株,前期研究表明,SN16-1能产蛋白酶、嗜铁素和脂肽类抗生素,并对多种病原菌有拮抗活性,对番茄立枯病、枯萎病等具有很好的防治效果,表现出优秀的生防潜力。本研究以解淀粉芽孢杆菌SN16-1为研究对象,稻瘟病菌GUY11为靶标病原菌,探究解淀粉芽孢杆菌SN16-1对水稻稻瘟病的防治作用及其诱抗机理,为生物农药的开发和实际应用提供理论基础。通过平板对峙拮抗试验明确了解淀粉芽孢杆菌SN16-1对稻瘟病菌GUY11的抑制率为67.57%,SN16-1能够产生对GUY11生长有抑制作用的挥发性物质,抑制率为52.39%。显微观察发现SN16-1可导致GUY11菌丝肿大膨胀,形成泡状结构,且随着时间的推移泡状结构逐渐增多。制备含不同浓度SN16-1无菌发酵液的PDA平板培养GUY11,发现SN16-1的无菌发酵液对GUY11菌丝生长抑制作用明显,抑制率可达88.59%。在疏水盖玻片上培养GUY11分生孢子,SN16-1无菌上清液对其分生孢子萌发的抑制率为80.68%,能够完全抑制附着胞的生成。经过PI染色,在共聚焦显微镜下观察发现SN16-1发酵上清液处理过的GUY11菌丝呈红色荧光,细胞膜的选择渗透性被破坏。结果表明解淀粉芽孢杆菌SN16-1可能通过抑制稻瘟病菌GUY11的这些生长、发育过程而影响其致病力和活性。对解淀粉芽孢杆菌SN16-1促生特性进行分析,结果发现SN16-1具有固氮和解无机磷的能力;Salkowski比色试验发现SN16-1能够产吲哚-3-乙酸(IAA),发酵72 h产量为7.2 mg/L。种子萌发试验结果表明1×106 cfu/mL的SN16-1菌悬液处理的水稻种子发芽率增加了 75.87%,显著促进了水稻种子的芽长和根长的生长。盆栽试验结果表明SN16-1对水稻幼苗的生长也有明显的促进作用,其中在1×107cfu/mL时SN16-1促生效果最显著,与对照组相比株高、根长、干重分别增长了 13.88%、22.94%和123.08%。离体叶片和盆栽试验表明,SN16-1对稻瘟病的防治效果与对照化学农药三环唑处理的效果相当,防治效果分别为86.38%和57.21%。可见,解淀粉芽孢杆菌SN16-1能够促进水稻种子的萌发和生长,对稻瘟病具有良好的防治效果。通过检测解淀粉芽孢杆菌SN16-1处理后不同时间点各组水稻叶片的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)活性、丙二醛含量,并利用qRT-PCR检测SA信号通路和JA信号通路上关键防御基因表达量的变化。结果发现,无论是否接种病原菌SN16-1都能够提升水稻叶片PAL、POD、SOD、CAT和PPO活性,在接种病原菌后提升效果更显著,PAL、POD、SOD和CAT在36 h的活性都显著提高,并且能够诱导SA和JA信号通路相关防御基因OsPR1a、OsPR10、PR4和LOX2-RLL的高表达,在36h、72h都具有极显著差异性。因此,解淀粉芽孢杆菌SN16-1能够有效提高水稻叶片PAL、POD、SOD、CAT和PPO酶活性,诱导水稻抗病性的形成。同时降低水稻中MDA的累积,减轻膜脂过氧化程度从而提高水稻抗病性。同时,解淀粉芽孢杆菌SN16-1能够显著增强水稻叶片防御基因的表达,对提高水稻的抗病性有潜在的应用价值。本研究发现了解淀粉芽孢杆菌SN16-1能够抑制稻瘟病菌GUY11生长,分生孢子萌发和附着胞的生成,并造成其菌丝畸形,破坏细胞膜选择透过性;明确了解淀粉芽孢杆菌SN16-1对水稻稻瘟病具有良好的防治作用,并对水稻种子萌发及生长具有促进作用;揭示了解淀粉芽孢杆菌SN16-1是通过诱导水稻叶片相关防御酶活性的增强、SA和JA通路相关核心防御基因表达量的增加等机制实现水稻产生抗病性的。研究结果拓宽了解淀粉芽孢杆菌SN16-1的生防范围,为生防菌SN16-1在防治水稻稻瘟病的应用奠定了基础。