拮抗細菌Bs-0728對板藍根根腐病的防治作用

高琳娜， 曹克強， 段英姿， 王樹桐＊

（1.河北農業大學植物保護學院，保定 071001； 2.唐山師范學院生物科學技術系，唐山 063000）

拮抗細菌Bs-0728對板藍根根腐病的防治作用

高琳娜1， 曹克強1， 段英姿2， 王樹桐1＊

（1.河北農業大學植物保護學院，保定 071001； 2.唐山師范學院生物科學技術系，唐山 063000）

［目的］篩選對板藍根根腐病有較強拮抗作用的生防菌株。［方法］采用平板對峙法對137個板藍根根際土壤樣本中分離到的201株拮抗細菌進行測試。［結果］篩選出1個對板藍根根腐病菌有強烈抑制作用的菌株Bs-0728。結合顯微鏡觀察確定Bs-0728菌株對板藍根根腐病的主要致病菌茄腐鐮刀菌（Fusarium solani）菌絲生長有較強的抑制作用，導致菌絲生長畸形，彎曲，部分細胞膨大。田間試驗結果表明，Bs-0728的發酵液田間防效達72.97%，且增產86.26%。經形態觀察、生理生化反應及16SrDNA序列分析，初步將此拮抗細菌鑒定為枯草芽胞桿菌Bacillus subtilis。［結論］枯草芽孢桿菌Bs-0728菌株是一株很有應用前景的生防菌株。

拮抗細菌； 枯草芽胞桿菌； 板藍根根腐病； 茄腐鐮刀菌； 生物防治

板藍根根腐病近年來在一些板藍根主產區發生嚴重，成為板藍根生產的限制因素之一［1］。目前對板藍根根腐病的研究還很少，生產上主要采用播種前用多菌靈等殺菌劑進行土壤處理加以控制。在前期研究中，本研究組對唐山市玉田縣板藍根根腐病的病原菌進行了分離鑒定，結果發現，茄腐鐮刀菌是引起板藍根根腐病的主要致病菌。由于中藥材生產的特殊性，化學農藥的使用必須受到嚴格的限制，而且，由于防治板藍根根腐病施藥主要以土壤施藥為主，容易造成水土污染。因此，近年來利用拮抗微生物防治中藥材根腐病正日益成為研究的重點［2－3］。

本研究組從全國板藍根主產區采集的137個根際土壤樣品中分離獲得了201株細菌，并以茄腐鐮刀菌Fs-P4菌株作為試驗靶標進行了室內拮抗作用測試，篩選得到了3株拮抗作用顯著的菌株，并對拮抗作用最強的Bs-0728菌株開展了系統的室內拮抗作用及田間防治效果測試，明確了該菌株的生防效果，并采用形態及培養特征觀察、生理及生化測定和16SrDNA序列分析對其進行了種類鑒定。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

拮抗細菌菌株Bs-0728，分離自唐山市玉田縣同仁堂板藍根生產基地土壤，茄腐鐮刀菌菌株Fs-P4，分離自唐山市玉田縣同仁堂板藍根生產基地罹病板藍根。

1.2 拮抗細菌的分離和篩選

從全國板藍根產區采集了137個土壤樣品，采用平板稀釋法進行細菌分離。用平板對峙培養法進行了皿內拮抗作用測試［4］。將培養4d左右的茄腐鐮刀菌從菌落邊緣打取直徑為6.0mm的菌餅，分別將其移接到直徑為9.0cm的馬鈴薯葡萄糖平板（PDA）中央，然后，在距平板中心點2.5cm處接種取自LB液體培養基中培養48h的供試細菌5μL，使2滴菌液與病原菌菌餅3點保持在同一條直線上，24℃黑暗條件下對峙培養，設不接細菌的處理為對照，每重復3皿，本試驗共重復3次。3d左右測量2滴菌液間病原菌的直徑，計算相對生長率。

1.3 Bs-0728菌株對茄腐鐮刀菌菌絲形態的影響

從對峙培養4d后的平板中，挑取與Bs-0728菌體接觸的病原真菌菌絲，在400倍光學顯微鏡下觀察菌絲形態變化。

1.4 拮抗微生物防治板藍根根腐病的田間試驗

試驗在河北省唐山市玉田縣北京同仁堂藥材基地進行。供試地塊屬壤土，肥力均勻，種植板藍根3年以上，歷年有根腐病發生。試驗共設置3個處理，A：再植對照，當地常規栽培管理；B：拮抗菌株Bs-0728發酵液100倍稀釋；C：50%多菌靈500倍稀釋。以上處理均采用灌根法施用。隨機區組設計，小區面積為3.0m×6.0m。每處理4次重復。5月15日、6月15日和7月15日，按小區設計分別進行灌根施藥處理。再植對照用等量清水灌根。9月29日進行抽樣測產，參照文獻［5］調查病害嚴重度，計算病情指數和防治效果。

1.5 菌株鑒定

1.5.1 菌體形態及培養特征觀察及生理生化指標測定

按照常規細菌學方法［6－7］進行細菌培養、形態學觀察、革蘭氏染色、芽胞染色及生理生化測定。測試的生理生化指標包括運動性、接觸酶、甲基紅試驗、乙酰甲基甲醇試驗（V.P.試驗）、明膠液化、淀粉水解、糖類發酵產硫化氫、硫酸鹽還原、利用丙二酸鹽、生長溫度、耐鹽性和需鹽性等。

1.5.2 16SrDNA序列測定與分析

采用細菌單菌落直接PCR擴增法制備細菌DNA［8］。根據不同種屬細菌的16SrDNA序列兩端的 保 守 性 設 計 引 物［9－10］，63F：AGAGTTTGATCCTGGCTCAG，引物1492R：ACGGTTACCTTGTTACGACTT，反應體系50μL。反應條件：94℃變性30s，56℃退火40s，72℃延伸1min，共35個循環，反應前預變性（94℃）5min，循環結束后延伸（72℃）10min。PCR產物用硅膠模型TMPCR產物（DNA片段）純化試劑盒（北京賽百勝基因技術有限公司）進行擴增產物的純化［11］。純化的PCR產物與pMD18-T載體連接，轉化大腸桿菌DH5α的感受態細胞，在含有氨芐青霉素（Amp）的LB平板上篩選，挑取細菌菌落進行LB液體培養，用堿裂解法小量提取質粒DNA，進行PCR反應篩選出重組質粒。

將重組質粒送上海生工生物工程技術服務有限公司做雙向測序，測序結果與GenBank中的核酸數據庫（http：∥www.ncbi.nlm.nih.gov／blast）進行同源性比較，在GenBank核酸序列數據庫BLAST檢索已知的標準菌株的16SrDNA序列，采用ClustalX 2.0對16SrDNA序列片段進行比對，利用Bootstrap N-J法構建系統發育樹，用 Mega 4.1軟件顯示系統樹［12］。

2 結果與分析

2.1 拮抗菌篩選結果

通過稀釋平板法共分離純化獲得201株拮抗微生物，其中9%的菌株抑菌率低于30%；32.5%的菌株抑菌率在30%～50%之間；其余58.5%的菌株抑菌率大于50%。將抑菌率大于50%的菌株轉代培養，復篩，對峙試驗結果獲得3株強抑制作用的拮抗細菌。其中，Bs-0728菌株培養3d后對茄腐鐮刀菌的抑制率為55.93%。鏡檢抑菌帶邊緣靶標菌菌絲，菌絲表現異常，受抑制菌絲生長畸形，菌絲多有卷曲，部分菌絲細胞膨大（圖1）。

圖1 Bs-0728對茄腐鐮刀菌的抑制作用

2.2 Bs-0728菌株對板藍根根腐病的防治效果

拮抗細菌菌株Bs-0728發酵液灌根處理板藍根，對板藍根根腐病具有較好的防治效果，防病效果達72.97%，與化學農藥多菌靈處理無顯著差異。而且Bs-0728菌株有較強的增產效果，較再植對照產量增加86.26%，而多菌靈處理產量只增加了35.24%（表1）。

表1 Bs-0728菌株對板藍根根腐病的防治效果

2.3 菌株Bs-0728的種類鑒定

2.3.1 菌株Bs-0728的生理生化特性測定

Bs-0728的菌體大小為（0.6～0.8）μm×（2.8～3.4）μm。革蘭氏染色陽性，桿狀，產芽胞，好氧性。菌落在LB固體培養基30℃培養24h，培養性狀為：粉紅色，不透明，菌落菱形，邊緣不規則呈花朵狀，中間皺褶突起，呈放射狀。菌體形態及芽胞照片見圖2，生理生化特性見表2。按《常見細菌系統鑒定手冊》和《芽孢桿菌屬》的檢索表檢索，將菌株Bs-0728初步鑒定為枯草芽胞桿菌菌株。

2.3.2 Bs-0728的16SrDNA測序分析

Bs-0728的16SrDNA序列長為1 585bp。將該序列在GenBank進行BLAST同源序列檢索并構建系統發育樹。結果Bs-0728菌株與枯草芽胞桿菌菌株BSD-2（Bacillus subtilis）（登錄號為 EF5234－74）位于同一個分支（圖3），同源性達到了99.9%。

圖2 Bs-0728菌體形態

3 結論與討論

中藥材的根腐病是生產種植中普遍發生的一種土傳病害，病原繁殖傳播迅速，危害極大，多年來化學農藥防治不僅效果差，且極易污染土壤環境，而且增加了中藥農藥殘留超標的風險。利用生物防治，不但能防病增產，且能保護生態環境［13］。本研究通過對201株分離自各地土壤細菌的室內篩選，發現菌株Bs-0728對板藍根根腐病菌的抑制作用最強。通過形態觀察、生理生化反應以及16SrDNA序列分析，最終將Bs-0728鑒定為枯草芽胞桿菌［Bacillus subtilis（Ehrenberg）Cohn］。

枯草芽胞桿菌是自然界廣泛存在的、對人畜無毒無害、不污染環境、對許多植物病原生物具有拮抗作用的非病原微生物。能夠產生豐富的抗菌物質，如脂肽類、肽類、磷脂類、多烯類、氨基酸類和核酸類等，對真菌、細菌、病毒和菌原體等具有良好的抑制作用，同時，它又能產生生長激素類物質，促進植物生長，因此，枯草芽胞桿菌已成為目前生物農藥中研究最多的一種微生物［14－15］。

本研究分別在2008年和2009年開展了2次田間試驗，2008年的試驗因田間自然發病率偏低，導致Bs-0728的防病效果不夠突出。但其表現出了良好的促產效果，較對照增產47.03%。本文中所列為2009年田間試驗結果。Bs-0728在2009年的田間防效高達72.97%，且增產86.26%，是一株很有應用前景的生防菌株。在田間試驗中，本研究使用的LB培養基發酵液作為試驗材料，價格相對較高。為了能夠在更大的范圍內推廣使用該菌株，應進一步篩選發酵培養基，并建立適宜的發酵培養條件，以提高該菌株的防效，并降低使用成本。

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Biocontrol ofIsatis indigoticaroot rot by the bacterial strain Bs-0728

Gao Linna1， Cao Keqiang1， Duan Yingzi2， Wang Shutong1
（1.College of Plant Protection，Agricultural University of Hebei，Baoding071001；2.Department of Biological Science and Technology，Tangshan Normal College，Tangshan063000，China）

［Objective］To screen effective antagonistic bacterium toIsatis indigoticaroot rot.［Method］Dural culture was conducted to test the antagonism of 201 bacterial strains isolated from137I.indigoticarhizosphere soil samples.［Result］The bacterial strain Bs-0728 showed the highest antagonistic effect against the majorIsatisroot rot pathogenFusarium solani.Bs-0728 was highly inhibitory toF.solaniby making the mycelia swollen and curly.Treated with fermentation broth of Bs-0728 in field trials，the disease control efficacy reached 72.97%，and the yield ofI.indigoticaroot increased by 86.26%compared with the untreated control.Identification by morphological observations，physiological and biochemical determination，and 16S rDNA sequence analysis showed that the strain belonged toBacillus subtilis.［Conclusion］The stain Bs-0728is a promising biological strain for application.

antagonistic bacterium；Bacillus subtilis；Isatis indigoticaroot rot；Fusarium solani； biocontrol

S 435.672

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2011.05.017

2010-08-26

2010-09-28

河北省教育廳科研計劃項目（2006432）；唐山師范學院科研項目（04c10）

＊ 通信作者 E-mail：bdstwang＠163.com