毕业论文(设计)茶叶内生菌的分离鉴定及其生防功能初探.doc
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1、茶叶内生菌的分离鉴定及其生防功能初探朱育菁,陈 璐,蓝江林,苏明星,刘 波收稿日期: 修回日期:基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA10A211);福建省发展与改革委员会“五新项目”(闽农产(2006)10号);福建省农科院科技创新团队建设基金(STIF-Y03);福建省科技平台建设项目(2007N2010)资助。作者简介:朱育菁(1972),女,副研究员,博士。研究方向:植物病害生物防治。*通讯作者:刘波(1957),男,研究员,博士。研究方向:农业微生物技术。(福建省农科院农业生物资源研究所,福建 福州 350003)摘要:对采自福建宁德地区的大白毫和福云六号茶叶进
2、行内生菌的分离和脂肪酸鉴定。从7份样品中共分离到16株细菌、1株真菌。老叶中均未检测到内生菌,芽叶中内生菌数量为26.5106 -139.5106 cfu/g。有机种植的福云六号芽叶的含菌量是大白毫的1.94倍。常规种植的大白毫芽叶的含菌量为97.5106 -139.5106 cfu/g,明显高于有机种植的26.5106 -28.3106 cfu/g。大白毫带有红杆菌属、微杆菌属、根瘤菌属和贪噬菌属的内生细菌,福云六号仅含有根瘤菌属和贪噬菌属。有11株茶叶内生菌对供试10种病原菌表现出拮抗活性,其中放射根瘤菌Eb659菌株抑菌谱最广,具有开发作为生防菌防治植物病害的潜质。关键词:茶叶;内生菌;
3、分离;脂肪酸鉴定;生物防治中图分类号:Q93-331; Q939.95 文献标识码:A 文章编号:Isolation, identification and the biocontrol potential of endophyte in theasienensis (Camellia sinensis)ZHU Yu-jing, CHEN Lu, LAN Jiang-lin, SU Ming-xing, LIU Bo(Agricultural Bioresource Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences,Fuzhou, Fujia
4、n 350003,China)Abstract:The isolation, fatty-acid identification and inhibition ability against pathogeny of the endophyte in theasienensis (Camellia sinensis) were conducted. The theasienensis samples were collected from Linde area, Fujian Province; the varieties of the theasienensis were Dabaihao
5、and Fuyunliuhao. 16 strains of endophytic bacteria and 1 endophytic fungus were isolated from 7 theasienensis samples. None of endophyte was detected in the old leaves of both theasienensis, whereas the endophytic bacteria in the buds were 26.5106 -139.5106 cfu/g. The endophytes in bud of Fuyunliuha
6、o was 1.94 times more than those of Dabaihao, while both theasienensis were treated with organic planting. However, the endophytes in “Dabaihao” buds treated with normal planting were 97.5106 -139.5106 cfu/g, obviously higher than 26.5106 -28.3106 cfu/g of the buds treated with organic planting. Dab
7、aihao contained endophytic bacteria belonging to Rhodobacter, Microbacterium, Rhizobium and Variovorax, whereas the Fuyunliuhao had only Rhizobium and Variovorax. 11 strains of the endophytic bacteria in theasienensis showed inhibition abilities to 10 pathogenies tested. Eb659 (R. radiobacter) had t
8、he biggest inhibition spectrum, which showed that it might have potential to be a biocontrol agent against plant disease.Keywords:theasienensis; endophyte; isolation; fatty-acid detection; biocontrol自1898年Vogl从黑麦草种子内分离出第一株内生真菌以来,植物内生菌作为一种新的微生物资源受到了广泛关注1-2。由于内生菌在植物体内具有独立自主的分裂繁殖和传递的特性,使之有可能成为生物防治中有潜力的
9、微生物农药和增产菌,因此,分离并利用内生菌控制作物的病虫害、开发有益内生菌以提高作物产量和品质,对于无公害农业具有重要意义3,4。我国已从棉花、水稻、马铃薯、番茄、辣椒等植物中分离到内生菌,已证明了内生菌对棉花黄萎病、马铃薯环腐病、番茄青枯病、辣椒炭疽病等植物病害具有防治效果,并且对植株具有增产效果5-10。目前,在各种农作物及果树等经济作物中发现的内生细菌已超过120种(隶属于54个属)。这些内生细菌大多为土壤微生物种类,其中假单胞菌属(Pseudomonas)、芽胞杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Eterobacter)以及土壤杆菌属(Agrobacterium)为最常见的属11-1
10、2。脂肪酸是生物体内不可缺少的能量和营养物质,是生物体的基本结构成分之一,脂肪酸和细菌的遗传变异、毒力、耐药性等关系密切 13-14。细菌细胞结构中普遍含有的脂肪酸成分与细菌DNA具有高度的同源性,各种细菌均具有特征性的细胞脂肪酸指纹图谱15。国内外已有把脂肪酸用于细菌鉴定的报道16-18。福建省是茶叶种植和生产大省,全省共有茶园面积14.5万公顷,居全国第3位,因此开发茶叶内生菌作为生防制剂有着良好的发展前景。本研究从茶叶上分离内生菌,利用脂肪酸进行鉴定,筛选具有广谱抑菌活性的内生细菌,应用于植物病害的生物防治。1 材料与方法1.1 供试植物与病原菌茶叶样本于2006年3月采自福建省福鼎市品
11、品香茶业有限公司和福安市天香茶叶有限公司的有机茶生产基地和加工厂,茶树品种为大白毫和福云六号,种植方式分为有机种植和常规种植,叶分为老叶和芽叶,加工工艺分为杀青和未杀青。样本采回实验室后24 h内进行微生物的分离。供试病原菌及其来源见表1。表1 供试病原菌及其来源Table 1 The tested pathogenies and their source病原菌来源猪大肠杆菌K88(Escherichia coli)棉花黄萎病大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)西瓜细菌性果斑病菌(Acidovorax avenae subsp. citrulli)黄曲霉(Aspergillu
12、s flavus)番茄枯萎病尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)番茄青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)甘蓝轮枝菌(Verticillium longisporum)西瓜枯萎病尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)泽泻白斑病菌(Ramularia alismatis)苦瓜炭疽病菌(Colletotrichum orbiculare)中国兽药监察所德国菌种中心(DMSZ)福建农林大学福建师范大学浙江大学本实验室分离保存本实验室分离保存本实验室分离保存本实验室分离保存本实验室分离保存
13、1.2 茶叶内生菌的分离细菌分离与增殖培养均采用NA培养基,真菌培养与拮抗测定均采用PDA培养基,放线菌分离采用高氏一号培养基。分别称取适量茶叶样品,冲洗干净后吸去水分,用75乙醇浸30-40 s,再转入10次氯酸钠溶液中浸5 min,无菌水漂洗数次,无菌滤纸吸干。用无菌剪刀剪碎样品于无菌研钵中,充分研磨匀浆,用无菌水以10-3、10-4、10-5梯度稀释,各取100 L稀释液涂布于不同培养基进行内生细菌、真菌和放线菌的分离,重复3次。根据菌落形态、颜色、边缘状态、透明度、表面干湿状态等特征判断分离出的菌落种类并计数。按常规方法挑取单菌落纯化后保存,供测试鉴定。1.3 茶叶内生细菌的脂肪酸鉴定
14、1.3.1 细菌脂肪酸的提取 细菌培养条件:TSBA平板培养基30 g胰蛋白胨大豆肉汤(TSB,购于Fisher公司)+15 g琼脂+1 L水,四线划线法,培养温度(281) ,培养时间(242) h。获菌:用接种环挑取3-5环(湿重约40 mg)菌落置入干净、干燥有螺旋盖的试管中(最佳获菌区域为第3区)。皂化:加入(1.00.1) mL皂化试剂(45 g NaOH+ 150 mL甲醇+ 150 mL水),拧紧盖子,振荡5-10 s,放入95-100 沸水中5 min,室温冷却,振荡5-10 s,再水浴25 min,室温冷却。甲基化:开盖加入(2.00.1) mL甲基化试剂(325 mL 6
15、moLL-1盐酸 + 275 mL甲醇),拧紧盖子,振荡5-10 s,(801) 水浴10 min,移开且快速用流动自来水冷却至室温。萃取:加入(1.250.1) mL萃取试剂(200 mL正已烷+200 mL甲基叔丁基乙醚),拧紧盖子,温和混合旋转10 min,打开管盖,利用干净的移液管取出每个样本的下层水相部分。基本洗涤:加入(3.00.2) mL洗涤试剂(10.8 g NaOH +900 mL水),拧紧盖子,温和混合旋转5 min,打开管盖,利用干净的移液管移出约2/3体积的上层有机相到干净的气相色谱检体小瓶,用于气相检测。上述试剂配制方法由MIDI公司提供。1.3.2 细菌脂肪酸的气相
16、色谱检测 细菌脂酸酸成分检测采用美国Agilent 6890N型气相色谱系统,包括全自动进样装置、石英毛细管柱及氢火焰离子化检测器;通过细菌细胞脂肪酸成分进行细菌鉴定的分析软件采用Sherlock MIS 4.5(Microbial Identification System)和 LGS 4.5(Library Generation Software)(均为美国MIDI公司产品)。在下述色谱条件下平行分析脂肪酸甲酯混合物标样和待检样本:二阶程序升高柱温,170 起始,每分钟升温5 升至260 ,而后再每分钟升温40 升至310 ,维持90 s;汽化室温度250 、检测器温度300 ;载气为氢气
17、(2 mLmin-1)、尾吹气为氮气(30 mLmin-1);柱前压68.95 kPa;进样量l L,进样分流比100:l。1.3.3 细菌脂肪酸鉴定 系统根据各组分保留时间计算等链长(ECL)值确定目标组分的存在,采用峰面积归一化法计算各组分的相对含量,再将二者与系统谱库中的标准菌株数值匹配计算相似度(Similarity Index,SI),从而给出一种或几种可能的菌种鉴定结果。一般以最高SI的菌种名称作为鉴定结果,但当其报告的几个菌种的SI比较接近时,则根据色谱图特征及菌落生长特性进行综合判断。以脂肪酸混合标样校正保留时间。1.4 茶叶内生细菌抑菌谱的测定将各供试内生菌株在NA平板上活化
18、后,用NA培养液于30 、170 rmin-1振荡培养48 h备用。拮抗测定试验采用改良的琼脂扩散法:病原真菌在PDA平板上培养2-5 d,用无菌水冲洗菌苔配成孢子悬浮液,吸取1 mL制备好的孢子悬浮液,加入到熔化并冷却到45 左右的6 mL PDA培养基(琼脂含量为0.9%)中,混匀后倾覆在已凝固的PDA平板上,待上层培养基冷却凝固后,在平板上打孔(直径为6 mm),在每个孔内加内生菌发酵液40 L,将平板置于25 培养2-4 d后观察抑菌情况及抑菌圈大小。病原细菌在NA培养液中发酵培养至对数生长期;吸取制备好的发酵液1 mL,加入到熔化并冷却到45 左右的6 mL NA培养基(琼脂含量为0
19、.9%)中,混匀后倾覆在已凝固的NA平板上,待上层培养基冷却凝固后,在平板上打孔(直径为6 mm),在每个孔内加内生菌发酵液40 L,将平板置于25 培养1-2 d后观察抑菌情况及抑菌圈大小。上述每处理均设3个重复,以无菌水为对照。2 结果与分析2.1 茶叶内生菌的分离供试茶叶样本内生菌分离培养的试验结果见表2、3。从7份样品中共分离到16株细菌,1株真菌,未分离到放线菌。不同生长状态、品种、种植方式和加工方式的茶叶样本的内生菌种类和含量均存在一定的差异。新鲜采摘的福云六号和大白毫老叶中均未检测到内生菌,而芽叶中均存在着大量的内生菌,分离到的内生菌数量为26.5106-139.5106 cfu
20、/g。同样是有机种植,福云六号芽叶的含菌量为51.5106 cfu/g,是大白毫的1.94倍。常规种植的大白毫芽叶含菌量为97.5106-139.5106 cfu/g,明显高于有机种植(26.5106-28.3106 cfu/g)。杀青工艺对有机种植的大白毫芽叶内生菌含量没有明显影响,却使常规种植的大白毫芽叶内生菌含量降低30.1%。样品I号分离到4株不同菌落形态的细菌,样品II、III、IV号和VI号各分离到3株不同菌落形态的细菌。同时,III号样品还分离到真菌1株。上述菌株分别编号为Eb646-Eb662。内生细菌在茶叶中的含量差异显著,含量最小的Eb656仅为2.0106 cfu/g,含
21、量最高的是Eb651,高达115.0106 cfu/g。表2 7种茶叶样本内生菌的分离结果Table 2 Endophytes isolated from 7 different theasienensis samples样品品种采集地点类型内生细菌内生真菌内生菌总量种类含菌量(106 cfu/g)种类含菌量(106 cfu/g)种类含菌量(106 cfu/g)大白毫福鼎常规种植,杀青期长,芽叶497.500.0497.5大白毫福鼎常规种植,杀青期短,芽叶3139.500.03139.5大白毫福鼎有机种植,杀青期长,芽叶326.012.3428.3大白毫福鼎有机种植,新鲜采摘,芽叶326.50
22、0.0326.5大白毫福鼎有机种植,新鲜采摘,老叶00.000.000.0福云六号福安有机种植,新鲜采摘,芽叶351.500.0351.5福云六号福安有机种植,新鲜采摘,老叶00.000.000.0表3 各茶叶样本分离到的内生菌及其含量Table 3 Content of each endophyte isolated from the theasienensis samples样品编号菌株编号内生菌类型含菌量/(106 cfu/g)Eb646真菌2.3Eb647细菌22.0Eb648细菌52.5Eb649细菌9.0Eb650细菌14.0Eb651细菌115.0Eb652细菌14.5Eb653
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