复合微生物菌剂的研制及对马铃薯晚疫病的预防效果
摘要：
马铃薯属于茄科,一年生双子叶草本植物,是世界上第四大粮食作物.但由致病疫霉(Phytophthora infestans(Mont.)de Bary)引起的马铃薯晚疫病是全球公认的第一大作物病害.目前主要通过选用抗病品种,喷施化学农药和加强栽培管理等方法来减轻病害的发生与危害.化学农药仍然是生产中防治马铃薯晚疫病的主要手段,但由于长期过量使用化学农药,病菌已产生抗药性且污染环境,甚至威胁人类健康.加之,近年来由于病菌的生理生化分化与变异加快,尤其是A2交配型的出现导致病菌遗传重组频率增加,已出现能克服整套鉴别寄主中的全部11个单一抗晚疫病基因的全谱型生理小种,同时病菌对化学农药的抗性也日益增强,加大了对该病害的防治难度.因此,寻求新的,安全友好的生物防治措施已成为当前许多学者的研究热点.近几年,利用微生物及其代谢产物抑制致病疫霉并防治马铃薯晚疫病已有许多报道,但将其制成生防制剂防治马铃薯晚疫病并促进马铃薯生长还鲜见报道.本实验室前期已筛选获得多株致病疫霉拮抗菌,但在利用拮抗菌持续抑制致病疫霉菌丝生长和孢子囊萌发,以及离体和盆栽植株防治马铃薯晚疫病的过程中,发现单一的拮抗菌往往抑菌活性和防病效果的稳定性不够,而利用2种或以上的拮抗菌进行复合发酵或单独发酵培养后再按照一定比例复配,抑菌活性和防病效果都明显优于单一菌株,说明不同菌株之间能够协同增效.尤其是将细菌SR13-2,HT-6,ST-1,W-7和放线菌Sy11这5种菌进行复合发酵培养后,所得复合发酵菌液对致病疫霉菌丝生长和孢子囊萌发的抑制作用显著优于其中抑菌效果最为突出的单一菌株HT-6;进一步发现5种菌的复合发酵菌液在马铃薯离体组织和盆栽植株上对晚疫病的防效也显著优于HT-6单一菌株的效果.但复合发酵菌液适合于现配现用,对保存环境条件的要求比较严格,储存时间较短,同时也不利于在田间使用.本论文在本实验室前期工作的基础上,拟将这5种菌的复合发酵菌液制成复合菌剂,明确其稳定性及防病促生作用的机理及效果,为尽快开发利用该复合菌剂在实际生产中防治马铃薯晚疫病提供参考.本论文的研究内容主要包括:(1)将细菌SR13-2,HT-6,ST-1,W-7和放线菌Sy11这5种拮抗菌的复合发酵菌液制成复合菌剂,并探讨不同温度,紫外线,保存时间对复合菌剂中活菌数的影响;(2)明确复合菌剂处理对马铃薯离体组织,种薯萌芽期以及盆栽植株防治马铃薯晚疫病的效果;(3)了解复合菌剂促进马铃薯植株生长以及增强马铃薯抗晚疫病过程中植株体内的生理变化,包括可溶性蛋白,可溶性糖,MDA,叶绿素含量以及相关抗性酶活;(4)初步评价复合菌剂在田间小区对马铃薯晚疫病的预防效果.完成以上内容可为开发利用这5种菌的复合菌剂实际防治马铃薯晚疫病提供试验依据.本试验研究获得的主要结果如下:1,研制获得了5株拮抗菌的复合菌剂,该复合菌剂耐高温,耐紫外线照射,室温可保存6个月以上.将这5种菌的复合发酵菌液经过离心,与载体配合,烘干,研磨,过滤等环节制成了复合菌剂,活菌数是2.61×10~9 cfu/g;制成的复合菌剂有较强的环境稳定性,可在室温下保存6个月,耐90℃高温和下午2点时的紫外线直接照射60 min.在上述条件下,复合菌剂中的活菌数可保持在1.06×10~6 cfu/g至3.37×10~7 cfu/g之间.2,复合菌剂对马铃薯块茎切片没有不利影响,且对块茎切片,种薯萌芽,盆栽植株以及离体叶片上晚疫病的发生均有显著的防治效果.其中在块茎切片上的预防效果显著优于治疗以及施用复合菌剂的同时接种病菌的处理(P0.05),病情指数为0(对照病情指数85),相对保护率也达到了100%,也显著优于甲霜灵锰锌的处理(病情指数30)(P0.05);在种薯萌芽期复合菌剂浸种后的防病效果(病情指数30)显著优于甲霜灵锰锌(病情指数46.7),更加显著优于LBL对照(病情指数73.3);在盆栽植株上浸种和喷叶全处理的防治效果(病情指数24)显著优于浸种(病情指数33.2)和喷叶(病情指数46.5)单独处理以及甲霜灵锰锌(病情指数36)(P0.05);在离体叶片上也以复合菌剂浸种和喷叶全处理的防病效果最好,病情指数为20,而浸种和喷叶的病情指数分别为43和55,显著优于LBL(病情指数86.7)和甲霜灵锰锌(病情指数36.7)(P0.05).3,复合菌剂对盆栽马铃薯植株的生长有显著的促进作用,能显著增加株高,茎粗,叶片数,叶面积,并促进根系生长,提高产量.与对照相比,总体上以浸种和喷叶全处理后促进生长的效果最明显,在播种的第67天,复合菌剂全处理的株高,茎粗,叶片数,叶面积,根长,根系鲜重,根系鲜重和产量最高,分别为45.3 cm,2.2 cm,54片,53.27 mm~2,17.9 cm,37.6 g,5.79 g,215.7 g;全处理的除叶面积(53.27 mm~2)显著低于喷叶处理(54.43 mm~2)(P0.05)外,在株高,茎粗,叶片数,根系生长和产量方面均略优于与浸种的单独处理,但彼此之间没有显著性差异(P0.05).4,复合菌剂能显著提高盆栽马铃薯植株叶片中可溶性糖,蛋白质,抗性酶,MDA及总叶绿素的含量.总体上仍以浸种和喷叶全处理引起的变化幅度最大,播种后出苗至第7-8片复叶完全展开(喷叶处理5天)时,复合菌剂浸种和喷叶全处理的植株叶片中,可溶性糖,蛋白质,PPO,POD,PAL,MDA和总叶绿素含量分别为27.5 mg/g,14.0 mg/g,60.7 U/gmin,372.6 U/gmin,438.4 U/gmin,0.89 mmol/g和3.56 mg/g,与浸种和喷叶的单独处理以及甲霜灵锰锌溶液处理之间均有显著差别(P0.05).5,初步验证了复合菌剂在田间小区对马铃薯植株生长具有一定的促进作用和较好的实际防病效果.与LBL对照相比,复合菌剂对田间马铃薯株高,叶面积,叶片数,块茎产量均有一定的促进作用;在张北试验地,复合菌剂处理后晚疫病的病情指数为26.3,与甲霜灵锰锌对照(病情指数33.3)有显著性差异(P0.05).