植物根際促生菌Lyc2和XW10的鑒定及抑菌機(jī)理研究.pdf

1、植物病害是影響農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要因素之一。生物防治作為一種綠色安全的防治措施，不僅可以有效降低病蟲害對(duì)農(nóng)作物造成的損失還可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物抗病性，增加作物產(chǎn)量。本研究以植物病原菌為指示菌篩選拮抗活性較高的植物根際促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR），并進(jìn)行種屬鑒定；構(gòu)建PGPR菌株突變體庫(kù)，克隆生防相關(guān)基因，研究PGPR菌株的拮抗機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：
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2、、鑒定了菌株Lyc2的系統(tǒng)分類地位。通過(guò)生理生化特征、16S rRNA序列分析、多位點(diǎn)序列分型分析（multilocus sequence typing，MLST）以及全基因組測(cè)序等方法，證明菌株Lyc2為吡咯伯克霍爾德氏菌（Burkholderia pyrrocinia）。
　　2、獲得了菌株Lyc2的全基因組草圖。為尋找潛在的次生代謝產(chǎn)物生物合成基因簇，對(duì)Lyc2基因組序列進(jìn)行了生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析，共發(fā)現(xiàn)8類，15個(gè)次生代謝產(chǎn)

3、物生物合成基因簇。主要包括，Arylpolyene類（2個(gè)）、Terpene類（5個(gè)）、Phosphonate類（1個(gè)）、Hserlactone類（1個(gè)）、Nrps類（2個(gè)）、Bacteriocin類（2個(gè)）、Nrps-Type I PKS類（1個(gè)）和其它類（1個(gè)）。
　　3、探索Lyc2的抗菌機(jī)制。構(gòu)建菌株Lyc2的隨機(jī)突變體庫(kù)，通過(guò)測(cè)序驗(yàn)證得到一個(gè)55.2kb負(fù)責(zé)抗真菌物質(zhì)生物合成的基因簇ocfABCDEFGHIJKLMN，該

4、基因簇編碼一個(gè)由八個(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)狀抗菌多肽化合物occidiofungin。對(duì)功能未知的ocfI基因的突變及基因互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明，ocfI基因直接參與抗菌多肽occidiofungin的生物合成；另外，篩選得到一個(gè)失去細(xì)菌拮抗能力的突變體。序列分析表明，突變基因與菌株Burkholderia ambifaria AMMD的谷胱甘肽合成酶基因（glutathione synthase）具有較高同源性，核苷酸序列一致率為93.3％。對(duì)突變

5、體的功能分析及互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，谷胱甘肽合成酶基因與菌株Lyc2對(duì)病原細(xì)菌的拮抗活性直接相關(guān)。
　　4、明確了假單胞菌XW10的系統(tǒng)分類地位。分離自大豆根際的假單胞菌XW10對(duì)多種病原菌尤其是青枯勞爾氏菌（Ralstonia solanacearum）具有顯著拮抗活性。通過(guò)生理生化、16S rRNA和MLST分析發(fā)現(xiàn)菌株XW10與之前報(bào)道的假單胞屬細(xì)菌具有顯著差異，為假單胞菌屬的一個(gè)新種，命名為Pseudomonas beanen

6、sis XW10。
　　5、明確了菌株XW10對(duì)R. solanacearum的拮抗機(jī)制。構(gòu)建了菌株XW10的隨機(jī)突變體庫(kù)，篩選得到一個(gè)失去R. solanacearum抗性的突變體。對(duì)突變體的分析表明，發(fā)生突變的基因?yàn)殡p精氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（Twin-arginine translocase secretion system，Tat）中的TatA基因。功能互補(bǔ)試驗(yàn)表明，互補(bǔ)TatA基因可以恢復(fù)突變體對(duì)病原菌的拮抗活性，說(shuō)明Tat系統(tǒng)介