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枯草芽孢杆菌菌株Czk1挥发性物质的抑菌活性及其组分分析

2019-09-10梁艳琼唐文董文敏吴伟怀李锐习金根谭施北郑金龙黄兴陆英贺春萍易克贤

南方农业学报 2019年11期
关键词:枯草芽孢杆菌抑菌活性

梁艳琼 唐文 董文敏 吴伟怀 李锐 习金根 谭施北 郑金龙 黄兴 陆英 贺春萍 易克贤

摘要:【目的】明确橡胶树内生枯草芽孢杆菌菌株Czk1挥发性物质的抑菌活性及其组分,为橡胶树病害的生物防治提供参考。【方法】以橡胶树红根病菌GP010为指示菌,分别以5种不同培养基LB、TSB-YE、TSB、NB和PDA为营养来源,利用双皿对扣法和菌丝生长速率法评定不同营养条件下Czk1挥发性物质对病原菌的作用活性强弱,筛选产抑菌挥发性物质的最优培养基;通过双皿对扣法测定Czk1挥发性物质对橡胶树5种根病菌(红根病菌、褐根病菌、白根病菌、紫根病菌和臭根病菌)和橡胶树炭疽病菌的抑菌活性,并利用頂空固相微萃取—气相色谱—质谱法(HS-SPME-GC-MS)鉴定Czk1的挥发性物质组分。【结果】在LB培养基中,Czk1在不同浓度下的抑菌活性均优于其他培养基,是Czk1产抑菌挥发性物质的最优培养基。Czk1挥发性物质对6种参试病原菌均表现出良好的抑制作用,Czk1菌液浓度为105 CFU/mL时抑制率均在50.00%以上,Czk1菌液浓度为108 CFU/mL时抑制率在90.00%以上;Czk1挥发性物质可抑制紫根病菌、炭疽病菌和臭根病菌色素的产生,促进褐根病菌产生色素,并导致紫根病菌、褐根病菌和炭疽病菌菌丝生长畸形;其对橡胶树炭疽病菌孢子萌发抑制率为71.30%;其在土壤中对橡胶树红根病菌和褐根病菌仍具有较好的抑菌效果,抑制率分别为63.37%和54.57%。利用HS-SPME-GC-MS对Czk1所产挥发性物质组分进行分析,共分离鉴定获得包括碳氢化合物、胺类、醇类、烯类、酚类、酯类、吡嗪类、醛类、酮类及其他类等33种挥发性物质。【结论】Czk1所产挥发性物质可作为生防资源应用于橡胶树病害防治。

关键词: 枯草芽孢杆菌;橡胶树根病;挥发性物质;抑菌活性

中图分类号: S476                                文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2019)11-2465-10

Antifugal effect and components analysis of volatile organic compounds from Bacillus subtilis Czk1

LIANG Yan-qiong1, TANG Wen1, DONG Wen-min2, WU Wei-huai1, LI Rui1, XI Jin-gen1,

TAN Shi-bei1, ZHENG Jin-long1, HUANG Xing1, LU Ying1, HE Chun-ping1*, YI Ke-xian1*

(1Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory of Integrated Pest Management on Tropical Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests/Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests, Haikou  571101, China; 2College of Plant Protection,Nanjing Agricultural University, Nanjing  210095, China)

Abstract:【Objective】In order to provide scientific basis for the biological control of rubber tree diseases,the composition of volatile organic compounds of Bacillus subtilis Czk1(an endophyte of rubber tree) and its antagonistic activities were identified. 【Method】With Ganoderma pseudoferreum GP010 as the indicator bacteria and five media(LB, TSB-YE, TSB, NB and PDA) as nutrition source, the two-sealed-base-plates method and hyphagrowth rate method were used to detect the activity of Czk1 volatile organic compounds and to screen the optimum medium of produce antifungal volatile organic compounds under different nutrient conditions. The antifungal activity of Czk1 volatile organic compounds against five kinds root pathogens (G. pseudoferreum, Phellinus noxius, Rigidoprus lignosus, Helicobasidium compactum, Sphaerostilbe repens) and Colletotrichum gloeosporiodes of rubber trees was determined by the two-sealed-base-plates method. The volatile compounds from Czk1 were identified by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry(HS-SPME-GC-MS). 【Result】Antifungal activity of Czk1 on LB medium was better than other media. LB was the optimal medium for Czk1 producing antifungal volatile organic compounds. Czk1 volatile compounds showed high inhibitory effects on six pathogenic fungal. When the concentration of bacteria was 105 CFU/mL, the inhibitory rate was above 50.00%, and when the concentration was 108 CFU/mL, the inhibitory rate reached up to more than 90.00%. Czk1 volatile compounds could inhibit the production of H. compactum, P. noxius, S. repens and C. gloeosporiodes pathogen pigment, which led to hypha malformation of H. compactum,P. noxius and C. gloeosporiodes. Its inhibition rate on the spore germination of C. gloeosporioides was as high as 71.30%, and it still had good antifungal activity against G. pseudoferreum and P. noxius in soil, with the inhibition rates as 63.37% and 54.57%, respectively. The components of volatile organic compounds were analyzed by HS-SPME-GC-MS, 33 volatile organic compounds including hydrocarbons, amines, alcohols, alkenes, phenols, esters, pyrazines, aldehydes, ketones and others were isolated and identified. 【Conclusion】 Volatile organic compounds produced by Czk1 can be used as bio-control resources for the control of rubber tree diseases.

Key words: Bacillus subtilis; rubber tree root disease; volatile organic compounds; antifugal activity

0 引言

【研究意义】天然橡胶(Hevea brasiliensis)作为重要的工业原料,在我国热带地区广泛种植(李建华等,2013;位明明等,2016)。随着橡胶种植面积的扩大和种植年限的增加,各种橡胶树病害的发生也日趋严重,其中,橡胶树根病是橡胶树毁灭性病害之一,是限制我国橡胶单产提高的关键因子(王树明等,2014)。目前报道的橡胶树根部病害有8种(黄蔚寒和王金林,2010),我国橡胶树上已发现7种,其中危害最大的是红根病和褐根病(李增平和罗大全,2007;梁艳琼等,2016)。根部病害使橡胶树根系坏死,根茎疏导功能被破坏,并导致整株死亡,造成巨大的经济损失(高秀兵等,2010;何其光等,2011)。目前,防治橡胶树根部病害主要采取挖沟隔离进行预防,使用十三吗啉等化学药剂进行灌根,但挖沟隔离耗时耗力,且只能起预防作用,无法从根本上挽救已染病橡胶树;此外,药剂灌根长期单一使用十三吗啉,其防治效果会随着使用年限增加而有所下降,且该药剂价格昂贵,难以实现大面积推广应用(罗卓军等,2011;詹兴球和蔡江文,2012;賀春萍等,2013)。因此,亟待寻求环境友好、操作简便、价格便宜和安全有效的橡胶树根病防治方法。【前人研究进展】利用微生物及其代谢产物控制病原体以防治植物病害日益受到人们的关注和重视。微生物主要是通过营养和空间位点竞争、分泌抗菌物质、诱导植物抗性和促进植物生长等方式发挥生防潜力(Zheng et al.,2013;Govindappa et al.,2014;Pieterse et al.,2014;陈志谊,2015;周小江等,2016)。其中,利用拮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,如抗菌蛋白和新型抗生素的开发及应用已日益广泛和深入(秦楠等,2015;Delgado et al.,2015;向亚萍等,2016;Lee et al.,2016)。微生物代谢过程中产生的挥发性物质也是一个不可忽视的生防因子。周翠等(2011)报道枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)所产生的挥发性物质对杨树溃疡病菌(Botryosphaeria dothidea)、石榴疮痂病菌(B. dothidea)、苹果轮纹病菌(B. dothidea)、葡萄白腐病菌(Coniothyrium diplodiella)、杨树腐烂病菌(Valsa sordida)、桑紫纹羽病菌(Helicobasidium purpureum)、合欢枯萎病菌(Fusarium oxysporum)和苹果霉心病菌(Trichothecium roseum)菌丝生长均具有一定的抑制作用。Rajer等(2017)报道枯草芽孢杆菌FA26产生的VOC显著抑制马铃薯细菌环腐病菌(Clavibacter michiganensis sp.)的菌丝生长。Gao等(2018)研究发现,枯草芽孢杆菌CF-3培养24 h的发酵液中挥发性有机化合物可抑制灰霉病菌(Botrytis cinerea)、炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioide)、扩展青霉(Penicillium expansum)、桃褐腐病菌(Monilinia fructicola)和链格孢菌(Alternaria alternata)的菌丝生长,平均抑菌率为59.97%。郑香香等(2019)发现枯草芽孢杆菌X和解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)B1、HB-2发酵液产生的挥发性气体对早熟桃链格孢菌菌落的扩展有明显抑制作用。【本研究切入点】微生物挥发性物质的潜在作用活性已在许多研究中得到证实,与脂肽类抗生素及抑菌蛋白等抑菌物质相似,挥发性物质在微生物的抑菌作用中亦占有一席之地。枯草芽孢杆菌菌株Czk1由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所特色热带作物病害课题组分离自橡胶树根部,具有铁载体产生能力,其抗菌谱广,对橡胶树5种根病菌红根病菌(Ganoderma pseudoferreum)、褐根病菌(Phellinus noxius)、紫根病菌(H. compactum)、白根病菌(Rigidoprus lignosus)和臭根病菌(Sphaerostilbe repens)及橡胶树炭疽病菌均具有较强的抑制作用,且抑菌效果稳定、持效期长;可诱导橡胶植株产生系统抗性;能分泌脂肽类抗菌物质,抑制橡胶树根病菌和炭疽病菌生长(赵璐璐等,2011;樊兰艳等,2013)。目前,针对枯草芽孢杆菌菌株Czk1挥发性物质的抑菌活性及其组分尚不明确。【拟解决的关键问题】以5种橡胶树根病菌(红根病菌、褐根病菌、紫根病菌、白根病菌和臭根病菌)及橡胶树炭疽病菌为研究靶标,通过双皿对扣法测定枯草芽孢杆菌菌株Czk1所产挥发性物质对病原真菌的抑菌活性,明确Czk1是否产生活性物质,并利用顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用技术(HS-SPME-GC/MS)对Czk1产生挥发性物质的成分进行分析,评价其开发潜力,为橡胶树病害的生物防治提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 供试菌株 拮抗细菌枯草芽孢杆菌菌株Czk1分离自海南省屯昌县中坤农场11队染病橡胶树树根,供试6种病原菌菌株信息见表1,均由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所分离鉴定与保存。

1. 1. 2 培养基 LB培养基(LB液体培养基不加琼脂):蛋白胨10.0 g,酵母膏5.0 g,NaCl 8.0 g,琼脂 20.0 g,ddH2O补足至1000 mL,pH 7.0;PDA培养基:马铃薯200.0 g,葡萄糖15.0~20.0 g,琼脂15.0~20.0 g,ddH2O补足至1000 mL;TSB-YE培养基:大豆蛋白胨5.0 g,胰蛋白胨15.0 g,酵母膏6.5 g,NaCl 5.0 g,ddH2O补足至1000 mL,pH 7.0;TSB培养基:大豆蛋白胨5.0 g,胰蛋白胨15.0 g,NaCl 10.0 g,ddH2O补足至1000 mL,pH 7.0;NB培养基:牛肉浸膏3.0 g,蛋白胨5.0 g,酵母膏2.0 g,葡萄糖10.0 g,ddH2O补足至1000 mL,pH 7.0。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 外源营养对Czk1挥发性物质抑菌活性的影响 以橡胶树红根病菌GP010为指示菌,分别以5种不同培养基LB、TSB-YE、TSB、NB和PDA为营养来源,参照Gao等(2017)的双皿对扣法,根据菌丝生长速率测定挥发性物质对病菌的抑制率。将Czk1于LB培养基中活化,挑取单菌落接种于50 mL LB液体培养基中,37 ℃、180 r/min过夜培养,用平板菌落计数法调节菌液浓度为104、105、106、107和108 CFU/mL。取100 μL已培养好的各浓度Czk1发酵液,分别均匀涂布到含有上述5种固体培养基的培养皿皿底(直径为9 cm)。挑取病原菌菌块(直径5 mm)接种于含有PDA培养基的培养皿皿盖,然后将接种有真菌的皿盖与涂有细菌的皿底对扣,用封口膜密封,于28 ℃恒温培养。以涂布不接细菌发酵液的各培养基为对照,当对照组菌丝长至2/3培养皿时,采用十字交叉法测量菌落直径,根据公式(1)计算抑制率,每处理重复5次。以抑制率评定不同营养条件下Czk1所产挥发物的作用活性强弱,筛选产抑菌挥发物质的最优培养基供后续试验使用。

抑制率(%)=(对照菌落直径-处理组菌落直

径)/对照组菌落直徑×100 (1)

1. 2. 2 Czk1挥发性物质的抑菌活性测定 以6株供试病原菌菌株GP010、Pn006、HC001、RL001、Sr001和RC178为指示菌,测定Czk1挥发物对病原真菌的抑制活性。选取1.2.1中筛选出的最优培养基为细菌生长培养基,PDA培养基为病原真菌生长培养基,参照1.2.1的方法,每处理重复5次,以不接种拮抗菌的各培养基为对照,待对照组菌丝长至2/3平皿时,测量各平皿菌落直径。按公式(1)计算抑制率。

1. 2. 3 Czk1挥发性物质对病原菌菌丝形态的影响 以6株供试病原菌菌株GP010、Pn006、HC001、RL001、Sr001和RC178为指示菌,具体操作方法同1.2.1,挑取培养5 d的病原真菌菌落边缘菌丝,在光学显微镜下观察处理组与对照组菌丝形态差异。

1. 2. 4 Czk1挥发性物质对病原真菌色素形成的影响 以产色素的病原真菌HC001、RC178、Pn006和Sr001为指示菌,具体操作方法同1.2.1。当对照组或处理组菌落产生大量色素时,观察处理组病原菌产生色素的情况。

1. 2. 5 Czk1挥发性物质对炭疽病菌孢子萌发的影响 以橡胶树炭疽菌RC178为指示菌,测定Czk1对病原真菌孢子萌发的影响。将RC178接种在PDA培养基上,于28 ℃培养6 d,用灭菌水轻轻洗下表面孢子,调节孢子悬浮液浓度为106 CFU/mL备用。孢子萌发采用水琼脂法,将500 μL水琼脂溶液均匀涂布在载玻片上,待载玻片表面的水琼脂凝固后,取30~50 μL孢子悬浮液平铺在水琼脂表面。吸取100 μL Czk1发酵液(108 CFU/mL)涂布于LB培养基上,在距离培养皿中心2 cm处放置2个灭菌的牛津杯,将涂有孢子悬浮液的载玻片放置在牛津杯上,保证真菌孢子与细菌不直接接触,盖上培养皿盖并密封。以不涂布细菌发酵液的LB培养基为对照,28 ℃培养12 h后统计视野下孢子萌发率,按公式(3)计算孢子萌发抑制率,每处理重复3次,每个重复随机观察5个视野,每处理统计100个孢子。

孢子萌发率(%)=孢子萌发数/观察总孢子数×

100 (2)

孢子萌发抑制率(%)=(对照萌发率-处理萌发率)/

对照萌发率×100 (3)

1. 2. 6 土壤中Czk1挥发性物质的抑菌活性室内测定 为进一步评价Czk1挥发物的抑菌活性,以GP010和Pn006为指示菌,将细菌混合在土壤中进行活性测定。灭菌土过40目筛,取10 g灭菌土混合10 mL细菌发酵液(108 CFU/mL),加入灭菌的培养皿皿底,将病原菌菌块(直径5 mm)接种于含有PDA培养基的培养皿皿盖,将皿盖与皿底对扣,密封培养,以加入等量无菌水的灭菌土为对照,待对照组病原菌长至2/3平皿时,测量菌丝生长直径,计算抑制率,判定Czk1在土壤中产挥发物的能力及抑菌活性。

1. 2. 7 Czk1挥发性物质的GC-MS鉴定 参考Gao等(2017)、Gao等(2018)的方法,在20 mL灭菌的顶空瓶中制作优化的斜面培养基,取50 ?L Czk1种子液涂布接种于斜面培养基,用带有胶垫的瓶盖迅速密封,瓶盖外层再用封口膜密封,置于28 ℃生化培养箱中培养48 h,以不接种的斜面培养基为空白对照,每处理重复3次。利用固相微萃取方法萃取顶空瓶中的挥发物。先将50/30 ?m DVB/CAR/PDMS、100 ?m PDMS、7 ?m PDMS和65 ?m PDMS/DVB萃取纤维头(Supelco,USA)老化,然后将SPME针管插入顶空瓶中,于34 ℃水浴锅中萃取吸附30 min;将萃取好的SPME纤维头插入气相色谱—质谱联用仪进样口,解析3 min后启动仪器开始采集数据。色谱柱:HP-5MS(30 m×250 μm,0.25 μm);色谱条件:不分流模式;升温程序:50 ℃保持2 min,再以4 ℃/min的速率升至100 ℃,保持1 min,然后再以10 ℃/min的速率升至200 ℃,保持1min,最后以25 ℃的速率升至250 ℃,保持5 min;气相进样口温度为250 ℃;载气:氦气。质谱条件:离子源温度230 ℃,四级杆温度150 ℃,电离方式EI,电子能量70 eV,扫描质量范围35~600 m/z。以不接Czk1的空白培养基为对照。将所得气体成分的质谱分别与国际标准数据库比对(Library of the National Institute of Standards and Technology,NIST),匹配率>85%,鉴定出挥发性物质成分后,再将对照和处理中同时存在的化合物成分去掉,最终确定挥发性物质的组分。

2 结果与分析

2. 1 外源营养对Czk1挥发性物质抑菌活性的影响

Czk1在不同营养条件下所产挥发性物质对供试病原真菌菌丝生长的抑制作用如图1所示。结果表明,在不同培养基培养条件下,Czk1挥发性物质的抑菌活性存在明显差异,其中,在LB和PDA培养基条件下,其抑菌活性优于TSB和TSB-YE培养基条件;在NB培养基中,Czk1在较低培养浓度(104~105)时所产挥发性物质抑菌活性较弱,在较高培养浓度(106~108)时明显增强;而在LB培养基中,Czk1在不同浓度下的抑菌活性均优于其他培养基,因此,选择LB培养基为枯草芽孢杆菌菌株Czk1产挥发性物质的最优培养基。

2. 2 Czk1挥发性物质对病原真菌的抑制活性

Czk1所产挥发性物质对供试病原真菌抑制活性如表2所示。结果表明,Czk1所产挥发性物质对6种橡胶树病原真菌具有强烈的抑制作用,随着Czk1菌液浓度的增加,抑制作用逐渐增强,当菌液浓度为105 CFU/mL时,所产挥发性物质对6种病原真菌生长的抑制率均在50.00%以上;当菌液浓度为108 CFU/mL时,抑制率在90.00%以上。

2. 3 Czk1挥发性物质对病菌菌丝形态的影响

挑取挥发性物质处理组的病原菌边缘菌丝在显微镜下观察,结果(图2)发现,Czk1所产挥发性物质导致橡胶树紫根病菌HC001、褐根病菌Pn006和橡胶树炭疽病菌RC178菌丝生长畸形,与对照组相比,处理组菌丝变细,出现扭曲、打结,而对橡胶树红根病菌GP010、白根病菌RL001和臭根病菌Sr001的菌丝形态无明显影响。

2. 4 Czk1挥发性物质对病原真菌色素形成的影响

如图3所示,Czk1所产挥发性物质能完全抑制紫根病菌HC001和炭疽病菌RC178的色素产生;对臭根病菌Sr001的色素有轻微的抑制作用;能促进褐根病菌Pn006产生色素,在对照组尚未产生色素时,处理组已产生大量色素。说明Czk1挥发性物质对真菌产色素的影响不是简单的抑制或促进作用,而是针对不同真菌会产生不同的影响。

2. 5 Czk1挥发性物质对炭疽病菌孢子萌发的影响

孢子萌发试验结果显示,对照组橡胶树炭疽病菌RC178孢子的萌发率为65.52%,经Czk1挥发性物质处理的炭疽病菌孢子萌发率仅18.81%,萌发抑制率达71.30%。显微镜观察发现,处理组孢子形态与对照组无明显差异(图4),说明Czk1挥发性物质虽可抑制病原菌孢子萌发,但不会导致孢子畸形。

2. 6 土壤中Czk1挥发性物质的抑菌活性室内测定结果

当Czk1发酵液浓度为108 CFU/mL时,所产挥发性物质对橡胶树红根病菌GP010和褐根病菌Pn006的抑制率分别为63.37%和54.57%(图5),表明Czk1在土壤中所产挥发性物质对病原真菌仍具有较好的抑制作用,是其应用于生产实际的基本保障。

2. 7 Czk1挥发性物质的GC-MS鉴定结果

通过GC-MS对Czk1挥发性物质进行测定,总离子流图如图6所示。依据NIST标准谱库将所测的挥发性物质进行物质匹配分析,排除LB培养基处理及Czk1+LB培养基处理中共有的物质,将4种萃取头分别鉴定得到的挥发性物质进行汇总,共收集获得33种挥发性物质,包括碳氢化合物(13种)、胺类(1种)、醇类(1种)、烯类(1种)、酚类(4种)、酯类(3种)、吡嗪类(1种)、醛类(2种)、酮类(5种)和其他类(2种)(表3)。

3 讨论

国内外研究发现,细菌所产挥发性物质拮抗植物病原真菌的方式主要表现为:抑制孢子形成或萌发,导致孢子畸形(崔晓等,2019);抑制菌丝生长,导致菌丝生长畸形(崔晓等,2019);抑制菌丝色素生成(Chaurasia et al.,2005;Elkahoui et al.,2015;Raza et al.,2015)等。黄福兴(2008)研究发现,枯草芽孢杆菌BS-2所产挥发性物能显著抑制木霉(Trichoderma)菌丝的生长及孢子萌发。张成省等(2009)研究发现,枯草芽孢杆菌Tpb55菌株所产揮发性物质对烟草赤星病菌(A. alternata)具有抑制作用,其不仅能抑制病原菌菌丝生长及孢子产生,还能延缓菌丝黑色素的生成。周翠等(2011)从石榴果实中分离得到一株枯草芽孢杆菌,其挥发性物质对8种林果病原菌具有抑制作用,且能导致部分病原真菌菌丝畸形并抑制病原真菌色素的产生。本研究中,Czk1所产挥发性物质对6种橡胶树病原真菌的生长均具有明显的抑制作用,导致部分真菌菌丝畸形;该菌除仅对橡胶树褐根病菌色素的产生有促进作用外,对橡胶树紫根病菌HC001、炭疽病菌RC178和臭根病菌Sr001的色素产生均有抑制作用;同时,挥发性物质能抑制橡胶树炭疽病菌RC178孢子的萌发。本研究结果表明,Czk1挥发性物质对不同病原真菌产生不同的抑制效果,但其作用方式是否一致还有待进一步探究。

与脂肽类物质及其他抗菌物质相比,挥发性物质中的抑菌物质更易在空气、土壤中扩散和渗透,能更高效抑制病原菌(Tahir et al.,2017a;王静等,2018)。本研究中,Czk1在土壤中所产挥发性物质对橡胶树红根病菌GP010和橡胶树褐根病菌Pn006的抑制率分别为63.37%和54.57%,再次印证挥发性物质可在土壤中渗透、扩散,更能有效抑制病原菌。

利用微生物正常生命代谢活动获得天然的挥发性有机化合物,是近年来国际上较活跃的研究领域。对这些天然的、非化学合成气体物质的开发和利用逐步受到关注,而成为研究热点(陈奕鹏等,2018)。芽孢杆菌具有广谱抑菌活性,可产生多种挥发性抑菌物质,利用其挥发性抑菌物质在植物促生、抗性增强和病害防控等方面的研究也越来越受关注。大量研究表明,芽孢杆菌产生的许多挥发性化合物如醇类、酸类、醛类、酮类和酯类等可在不同程度上抑制植物病原真菌的生长(陈华等,2008;Ongena and Jacques,2008;李宝庆等,2010;Raza et al.,2016)。Gao等(2017)报道贝莱斯芽孢杆菌(B. velezensis)ZSY-1产生的挥发性物质(2,5-二甲基吡嗪、苯并噻唑、4-氯-3-甲基苯甲酸和2,4-二叔丁基苯酚)对Alternaria solani和Botrytis cinerea具有显著的抗真菌活性。Gotor-Vila等(2017)发现解淀粉芽孢杆菌CPA-8产生的挥发性物质(1,3-戊二烯、3-羟基-2-丁酮和噻吩)对3种甜樱桃果实采后病害病原菌Monilinia laxa、M. fructicola和Botrytis cinera具有较好抑制作用。Tahir等(2017a)发现枯草芽孢杆菌SYST2产生的挥发性物质(沙丁胺醇和1,3-丙二醇)可促进植物生长。Tahir等(2017b)报道解淀粉芽孢杆菌FZB42和LSSC22产生的挥发性物质(苯甲醛、1,2-苯并异噻唑-3-酮和1,3-丁二烯)显著抑制青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的菌落大小、细胞活力和运动性,并对趋化性产生负面影响。本研究中,枯草芽孢杆菌Czk1产生的挥发性物质同样可有效抑制6种橡胶树病原真菌的菌丝生长和炭疽菌孢子萌发,但该菌株挥发性物质中的主要抑菌组分具体是哪一种成分还有待进一步证实。

枯草芽孢杆菌作为植物病害生物防治的重要资源之一,其多种多样的生防机制是其在生物农药领域广泛应用的基本前提。生防枯草芽孢杆菌能分泌多种抗菌物质并对寄主植物有促生作用(Ryu et al.,2004;Farag et al.,2006;Rath et al.,2018),能诱导植物获得系统抗性(张振华,2011),多种机制相互结合,在防治植物病害方面具有巨大潜力。而挥发性物质在土壤和空气中具有更强的渗透和扩散能力,在生防菌拮抗病原菌的过程中发挥重要作用(陈华等,2008;李宝庆等,2010;Li et al.,2012)。樊兰艳等(2013)通过提取枯草芽孢杆菌Czk1发酵液中的抑菌物质,发现该菌株能产生脂肽类物质抑制病原真菌生长。本研究分析了Czk1挥发性物质对橡胶树病原真菌的抑制作用,发现其抑菌作用并不单纯依靠脂肽类物质,而是多种机制相互结合、相互促进的结果,该结论为橡胶树病害的生物防治打下了理论基础。

4 结论

枯草芽孢杆菌菌株Czk1挥发性物质对供试5种橡胶树根病菌和橡胶树炭疽病菌均具有一定的抑制作用,其对病原真菌菌丝形态及产色素的影响各不相同;Czk1在土壤中所产挥发性物质对橡胶树2种主要根病菌红根病菌和褐根病菌均具有较好的抑制效果。因此,Czk1所产挥发性物质可作为生防资源应用于橡胶树病害防治。

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(責任编辑 麻小燕)

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