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蓝莓灰霉病严重威胁蓝莓产量,为解决此问题,研究人员开展Phlebia acerina MY51 对蓝莓灰霉病防控及叶际微生物影响的研究。结果发现 MY51 抑制病菌且促生长,还改变叶际微生物群落。该研究为蓝莓灰霉病防治提供新途径。
在水果种植的舞台上,蓝莓近年来可是大放异彩。它不仅富含多种营养成分,有着 “浆果之王” 的美誉,经济价值也颇高,在全球范围内掀起了种植热潮,我国也建立了六大核心产区。然而,蓝莓的种植之路并非一帆风顺,蓝莓灰霉病就像一个顽固的 “敌人”,严重威胁着蓝莓的产量和品质。这一病害由
Botrytis cinerea(灰葡萄孢菌)引起,会导致蓝莓发育迟缓,让种植户们头疼不已。
以往,化学防治手段如使用吡唑醚菌酯、啶虫脒和嘧霉胺等,虽能有效抑制B. cinerea的菌丝生长,但会带来严重的环境污染问题,还会影响食品安全。生物防治技术虽备受关注,但目前针对蓝莓灰霉病的有效生物防治方法仍较少。在此背景下,贵州大学的研究人员决心探索新的解决之道,开展了关于Phlebia acerina MY51 对蓝莓灰霉病防控及叶际微生物影响的研究,相关成果发表在《Biological Control》上。
研究人员为了深入探究Phlebia acerina MY51 的作用,采用了多种关键技术方法。首先是病原菌和生物防治真菌的分离与培养,获取了蓝莓灰霉病病原菌(B. cinerea)和Phlebia acerina MY51 等多种菌株 。接着,利用平板对峙法筛选具有拮抗作用的生物防治真菌,并评估其抗菌活性;采用显微镜观察法,观察 MY51 对B. cinerea的超寄生现象。在代谢物研究方面,运用 PDA 板扣培养法和发酵液处理法,检测 MY51 代谢物对B. cinerea的抑制作用,还通过高效液相色谱 - 串联质谱(HPLC - MS)技术分析发酵液中的抗菌代谢物。此外,进行盆栽实验,设置不同处理组,观察蓝莓的生长和发病情况,并测定防御酶活性。最后,运用高通量测序技术研究叶际微生物群落的组成和变化。
研究结果如下:
- 筛选生物防治真菌:从健康蓝莓叶中分离出的 MY51 菌株,能有效抑制B. cinerea生长,抑制率达 44.71%。MY51 还能产生多种酶,具备溶解磷和钾的能力,对多种病原菌有抗性。当 MY51 菌丝与B. cinerea菌丝接触时,B. cinerea菌丝会缠绕变形,数量减少。
- 代谢物的抑制作用:MY51 的挥发性和发酵代谢物均能抑制B. cinerea生长,挥发性代谢物抑制率高达 47.67%,发酵代谢物抑制率为 39.33%。
- 抗菌代谢物的鉴定:通过 HPLC - MS 分析,发现 MY51 发酵液甲醇提取物中含有 L - 苯丙氨酸、大黄酸、吲哚乳酸等 8 种抗菌化合物。
- 对蓝莓幼苗的促生长作用:接种 MY51 的蓝莓无菌苗和盆栽苗,其株高、地径、地下部分根系长度和数量等生长指标均显著增加。接种 60 天后,蓝莓盆栽苗的病情指数降低 29.51%,诱导防治效果达 73.42%,叶绿素含量和防御酶活性也显著提高。
- 对蓝莓灰霉病的防控效果:在盆栽实验中,MY51 对蓝莓灰霉病有显著防控作用。接种 MY51 后,蓝莓植株的病情指数显著降低,且先接种 MY51 再接种B. cinerea的处理组防控效果更好,病情指数分别降低 27.1 和 24.97。
- 对叶绿素含量和酶活性的影响:接种B. cinerea会降低蓝莓幼苗叶绿素含量,而接种 MY51 能显著提高叶绿素含量。同时,MY51 接种组的 CAT、SOD、POD、PAL 和 PPO 等防御酶活性显著高于对照组。
- Illumina 测序数据特征:通过高通量测序,获得大量真菌和细菌优化序列,并聚类成相应的操作分类单元(OTUs)。测序数据充足,结果具有代表性。
- 微生物群落组成:在不同处理组中,真菌优势门包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)等,细菌优势门有变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)等 。接种 MY51 改变了蓝莓幼苗叶际真菌和细菌群落结构,有益微生物如Trichoderma、Aureobasidium、Bacillus和Pseudomonas等的丰度增加。
- 相关性分析:测序数据显示,接种 MY51 后叶际真菌和细菌的多样性指数增加。相关性分析表明,部分微生物属与植物生理指标呈显著正相关或负相关。
研究结论和讨论部分指出,Phlebia acerina MY51 对蓝莓灰霉病具有显著的抑制作用,其机制可能是通过产生多种抗菌代谢物、缠绕和变形病原菌菌丝等方式实现。MY51 还能促进蓝莓植株生长,提高叶绿素含量和防御酶活性,增强植株的抗病能力。此外,接种 MY51 改变了蓝莓叶际微生物群落结构,增加了有益微生物的丰度,这些有益微生物与植物生理指标密切相关,有助于减少有害微生物,降低植物病害发生频率。
该研究首次报道了Phlebia acerina MY51 对蓝莓灰霉病的有效防控,为蓝莓灰霉病的防治提供了新的生物防治策略和理论依据,对推动蓝莓产业的可持续发展具有重要意义,也为其他植物病害的生物防治研究提供了参考和借鉴。