發(fā)布時(shí)間：2020-04-16 09:17

【摘要】：水稻黃單胞桿菌水稻致病變種(Xoo)和水稻噬酸菌(Ao)分別可以引起水稻白葉枯病(BLB)和細(xì)菌性褐條病(BBS)。在對(duì)這兩個(gè)水稻病害的防治過(guò)程中,大量化學(xué)藥劑的使用導(dǎo)致了Xoo和Ao菌株產(chǎn)生耐藥性,使得傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑或抗生素在保護(hù)作物或控制病害爆發(fā)等方面越來(lái)越難以發(fā)揮應(yīng)有的效果。此外,由于使用化學(xué)藥劑易污染環(huán)境,因此開(kāi)發(fā)安全環(huán)保的方法來(lái)防治植物細(xì)菌病害顯得尤為關(guān)鍵,生物防治已被證明是防治水稻病害較為有效、持久和生態(tài)友好的方法。我們從廣東、浙江和遼寧等地水稻發(fā)病樣品中分離到5株Xoo噬菌體(X1、X2、X3、X4和X5),依據(jù)其二十面體的頭、頸、尾、底板和尾纖維將其鑒定到有尾噬菌體(Candoviridae)中的肌尾噬菌體科(Myoviridae)�；蚪MDNA分析發(fā)現(xiàn)5株噬菌體為雙鏈DNA核酸類(lèi)型,基于DNAP基因的系統(tǒng)發(fā)育分析,發(fā)現(xiàn)它們與噬菌體OP2親緣關(guān)系較近。噬菌體X3的潛伏期最長(zhǎng),為40 min,最小釋放量為50 PFU/cell;寄主范圍最廣,能夠裂解23株Xoo菌株中的22株;可顯著降低Xoo菌株GZ 0011的胞外多糖產(chǎn)生和生物膜的形成,分別下降了 53%和43%。當(dāng)在Xoo接種前噴灑噬菌體X3時(shí),水稻白葉枯病害嚴(yán)重程度顯著降低了83.19%,噬菌體X3進(jìn)行種子處理也非常有效,水稻白葉枯病的病害嚴(yán)重程度能降低95.4%。由此可見(jiàn),分離得到的噬菌體能夠作為防治水稻白葉枯病的有效生物制劑。我們采用根圍細(xì)菌Paenibacillus polymyxa Sx3、Xoo噬菌體X3裂解液、甘菊花提取物(Matricaria chamomilla L.)、橄欖葉提取物(Olea europaea)、紅番茄果實(shí)提取物(Lycopersicon esculentum M.)、芙蓉花提取物(HHibiscus rosa-sinensis)為原料,生物合成了ZnO、MgO、CuO和Mn02等納米材料,利用紫外可見(jiàn)光譜、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、x射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)對(duì)合成的納米材料進(jìn)行了能譜分析(EDS),檢測(cè)了合成的納米材料對(duì)Xoo和Ao的抗菌效果(細(xì)菌生長(zhǎng)、生物膜形成和游動(dòng)性)。由P.polymyxa菌株Sx3合成的ZnO、MgO和MnO2納米材料的吸光度峰值分別為385、215和230nm,ZnO、MnO2和MgO的主要晶體尺寸分別為62.8、18.8和 10.9nm;ZnO的結(jié)構(gòu)為立方體,MgO呈花狀(納米級(jí)),MnO2呈球形。合成的ZnO、Mn02和MgO在16.0 μg/ml的濃度時(shí)分別使Xoo菌株GZ 0003生物膜的形成降低了 74.5,74.4和80.2%,抑菌圈達(dá)到1.7,1.3和1.3 cm。在三種植物提取物合成的ZnO納米材料中,我們發(fā)現(xiàn)16.0μg/ml的橄欖葉合成的納米材料對(duì)Xoo的抗菌活性最高,抑菌圈為2.2cm,細(xì)菌增長(zhǎng)減少67.5%,生物膜形成下降48.5%,游動(dòng)性減少83.3%,良好的抑菌效果可能主要?dú)w功于其微晶尺寸為48.2nm。經(jīng)MgO和MnO2處理后,Ao菌株RS-2生長(zhǎng)分別下降62.9和71.3%,抑菌直徑分別為1.8 cm和2.3 cm。MgO和MnO2納米材料處理Ao菌株RS-2的細(xì)胞死亡率分別從0.97%提高到99.52和99.94%。ZnO、MgO和MnO2納米材料在200.0 μg/ml時(shí)顯著抑制Xoo菌株GZ 0003的生長(zhǎng),分別減少79.65,77.78和7].47%;生物膜形成分別減少79.17、75.77和76.72%。納米鋅、納米鎂、納米錳、納米銅等納米材料的實(shí)驗(yàn)表明,納米材料對(duì)水稻白葉枯病菌和水稻細(xì)菌性褐條病菌的細(xì)菌生長(zhǎng)、生物膜形成和游動(dòng)性均有明顯的抑制作用,且均與濃度相關(guān)。通過(guò)對(duì)平板米材料具有強(qiáng)烈的抗菌活性,推測(cè)其抑菌機(jī)理為細(xì)胞膜損傷導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物丟失和活性氧的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)平板上細(xì)菌的拮抗,我們發(fā)現(xiàn)本研究的納米材料具有強(qiáng)烈的抗菌活性,推測(cè)其抑菌機(jī)理為細(xì)胞膜損傷導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物丟失和活性氧的產(chǎn)生。我們發(fā)現(xiàn)用200.0 μg/ml CuO、MgO和MnO2納米材料處理的水稻,在感染Xoo時(shí)與未處理相比能顯著增加植物的生長(zhǎng),Xoo感染的對(duì)照組水稻發(fā)病率為75.20%,CuO納米材料對(duì)水稻白葉枯病的病害抑制率為24.12%,MgO納米材料對(duì)水稻白葉枯病的病害抑制率為15.04%,Mn02納米材料對(duì)水稻白葉枯病的病害抑制率為75.79%。利用CuO、MgO和MnO2納米材料處理擬南芥植株,其光合器(Fv/Fm)的最高效率在0.80-0.85之間,說(shuō)明納米材料對(duì)植株的生理狀態(tài)沒(méi)有受到脅迫的影響;CuO、MgO和MnO2納米材料處理的擬南芥相對(duì)于未處理的對(duì)照在光下PSⅡ的有效量子效率(ΦPSⅡ)顯著增加;利用CuO、MgO和MnO2納米材料處理擬南芥植株,葉綠素合成和光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基因顯著增加。綜上所述,本研究從我國(guó)三個(gè)省份水稻病株中分離得到23株Xoo菌株和5株噬菌體,通過(guò)離體和植物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),噬菌體能有效防治水稻白葉枯病;我們生物合成了納米材料,能夠有效地防治水稻白葉枯和水稻細(xì)菌性褐條病,并且對(duì)植物無(wú)毒害作用,可以作為納米肥料和納米藥劑使用。因此,本研究為水稻白葉枯病和水稻細(xì)菌性褐條病的生物防治提供了新的且有效的方法。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S435.111.4
，

本文編號(hào)：2629624