枯草芽孢杆菌G-7拮抗香蕉枯萎病菌的效果及相关基因研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangtongfeng
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香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)引起的维管束系统性病害,对香蕉生产造成毁灭性的破坏,引起了巨大的经济损失。香蕉枯萎病菌4号小种(Foc4)几乎能感染所有的香蕉品种,为害严重。目前,尚无有效的方法防治香蕉枯萎病。利用拮抗细菌进行生物防治的研究,近年来引起人们的关注。本研究室前期分离的枯草芽孢杆菌菌株G-7(Bacillus subtilis subsp.subtilis G-7)能有效抑制Foc4的菌丝生长和孢子萌发,具有较高的生防潜力。本研究试图从拮抗基因的克隆和表达方面,为香蕉枯萎病的防治提供理论参考和生防材料。枯草芽孢杆菌与病原真菌作用时,会分泌脂肽类抗生素(Lipopeptide antibiotic),其中依枯草菌素A(Iturin A)能干扰病原真菌细胞质膜功能导致细胞死亡。本研究分析了枯草芽孢杆菌G-7对Foc4抑菌活性,对iturin A合成相关基因lpa-14、itu D-1进行了克隆和序列分析,并研究lpa-14、itu D-1在菌株G-7和Foc4拮抗后的表达情况。在菌株G-7与Foc4平板对峙培养中,菌株G-7对Foc4的抑菌带宽度达到5.90±0.10(mm),抑制率达到61.24±0.39(%)。温室防效试验结果表明:巴西蕉(Musa AAA)蕉苗经浸根接种菌株G-7培养液后,再植回含有Foc4孢子液土壤的盆中,30 d后观察结果,阳性对照蕉苗表现出典型的香蕉枯萎病症状,而经过菌株G-7培养液处理的巴西蕉苗发病情况明显低于对照,显示了良好的苗期活体抑菌效果。说明G-7菌株对Foc4有明显的拮抗效果。通过生长速率法对菌株G-7的发酵液、菌体悬浮液和培养滤液处理下Foc4菌丝的抑制率研究发现,菌株G-7能够抑制Foc4的菌丝体生长。菌株G-7的发酵液、菌体悬浮液和培养滤液对Foc4菌丝体的抑制率分别为69.15±0.49(%),59.54±0.13(%)和31.83±0.08(%),均显著高于对照组(P<0.05)。通过孢子萌发法,对菌株G-7发酵液、菌体悬浮液和培养滤液处理下Foc4孢子萌发研究发现,3种处理液对Foc4孢子的萌发具有明显的抑制作用,菌株G-7发酵液、菌体悬浮液和培养滤液处理下的Foc4孢子萌发率分别为23.28±0.10(%),44.42±3.82(%)和32.01±0.17(%),显著低于对照组(P<0.05)。克隆了菌株G-7 2个与脂肽类抗生素iturin A合成相关的基因itu D-1和lpa-14。测序得出,itu D-1和lpa-14的DNA分别为1202 bp和675 bp。通过NCBI相似性分析发现,lpa-14编码蛋白与Bacillus amyloliquefaciens(WP060657811.1)中的磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTase)相似性为99%,且蛋白功能域分析发现lpa-14编码蛋白属于ACPS家族中的Sfp型蛋白;itu D-1编码蛋白与Bacillus amyloliquefaciens(CBI43040.1)的丙二酰单酰辅酶A转酰基酶(MCAT)相似性为99%,属于Acy1transf1家族,是Fab D型蛋白中的抗生素生物合成蛋白质。荧光定量PCR表明Foc4与菌株G-7拮抗24 h后的itu D-1和lpa-14的表达量较未处理组明显上调,其中lpa-14较未处理组表达量上调了2.3倍,itu D-1上调了14.62倍。说明lpa-14、itu D-1在菌株G-7对Foc4拮抗过程中可能有重要的作用,是拮抗相关基因。
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