內生金黃短桿菌CT-A16的生物學特性及其生防機制研究

袁宗勝

（閩江學院 海洋研究院，福建 福州 350108）

植物內生細菌是指其生活史的一定階段或全部階段均生活在健康植物的各種組織和器官內部，并且與植物建立了和諧聯合關系的細菌［1］。內生細菌通過自身產生代謝產物或借助信號轉導對宿主植物生長發育產生重要影響，主要表現在促進宿主植物生長、增強宿主植物抗性及提高植物修復能力等方面［2-6］，例如，Microbacterium具有促進植物生長的作用［7］，Bacillus具有良好的生防潛力［8］，Sphingomonas對植物有自我修復功能［9］等。內生菌對植物病害的防病作用通過產生抗生素類物質［10］、產生水解酶［11］、產生生長調節劑［12］、內生菌與病原菌競爭營養物質［13］等途徑抑制病原菌的生長。

據不完全統計，食用菌生產栽培過程中由于病蟲的危害，可導致減產10%~30%，嚴重時甚至會顆粒無收［14］。防治病蟲害最常見的方法就是化學藥劑，但是長時間使用單一的化學藥劑會使得病蟲害的抗性增強和防治效果下降，而且藥品的殘留量大都會對人的身體健康造成威脅，也會導致嚴重的環境污染，因而針對病蟲害的生物防治近年來受到世界各地的高度重視［15］。國內外研究人員在內生菌對于防治植物病害方面進行了大量的研究，也取得了非常顯著的效果。本文選取對主要食用菌病原菌具有較好拮抗效果的內生細菌菌株CT-A16，研究其生物學特性及其對3種食用菌病害的生防機制，為食用菌病蟲害的生物防治奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

1.1.1 內生細菌菌株CT-A16 該菌株由本實驗室分離并篩選出，其對主要食用菌病原菌具有較好拮抗效果，初步鑒定為金黃短桿菌。

1.1.2 供試食用菌病原菌 疣孢病菌為疣孢霉（Mycogone perniciosa）；蛛網病菌為葡枝霉（Cladobotryum semicirculare）；油疤病菌為木棲柱孢霉（Scytalidium lignicola）。

1.2 培養基及主要試劑

內生細菌培養采用NA培養基：牛肉膏3 g、蛋白 胨5 g、NaCl 5 g、瓊 脂18 g、水1000 mL，pH值7.0~7.2（液體培養基則不加瓊脂）。

PDA培養基：馬鈴薯200 g、瓊脂粉20 g、葡萄糖20 g，水1000 mL。

主要試劑：所用試劑均為國產分析純。

1.3 金黃短桿菌CT-A16的生物學特性

1.3.1 培養特征和形態特征 取供試金黃短桿菌CT-A16接種于NA平板培養基上，28 ℃培養2~3 d，觀察菌落顏色和形態，包括菌體形狀和芽孢形態等重要鑒別特征。對菌體進行革蘭氏染色、芽孢染色、莢膜染色，在顯微鏡下觀察染色結果，細菌形態觀察方法參照東秀珠等［16-17］的方法。

1.3.2 最適溫度的測定 在潔凈試管中加入10 mL NB液體培養基，滅菌冷卻后將金黃短桿菌CTA16 按1%接種量接種于液體培養基試管中，分別置于15、20、25、30、35、40 ℃等 6個溫度梯度下、180 r/min 振蕩培養24 h，以不接種金黃短桿菌CTA16的NB液體培養基作為對照，每個處理3次重復，測定OD600值，以確定其生長的最適溫度。

1.3.3 最適pH值的測定 在潔凈試管中加入10 mL NB液體培養基，用1 mol/L HCl或1 mol/L NaOH調整液體培養基的初始pH值，使培養基pH值梯度為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，每個處理3個重復。接種金黃短桿菌CT-A16于培養基后，在30 ℃下、180 r/min振蕩培養24 h，再測定OD600值，以確定其生長的最適pH值。

1.3.4 生長曲線的測定 在潔凈試管中加入10 mL NB液體培養基，滅菌冷卻后，按1%的接種量接種金黃短桿菌CT-A16，在30 ℃、180 r/min下振蕩培養。以開始放搖床振蕩培養開始進行第1次取樣（零小時取樣），測量其OD600值，以后隔2 h定時取樣，測定菌液的OD600值。

1.4 金黃短桿菌CT-A16對主要食用菌病害的生防機制

1.4.1 金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液的制備 取供試金黃短桿菌CT-A16，分別用無菌接種環挑取單菌落，接種于裝液量為100 mL的NB液體培養基的三角瓶中，在28 ℃、180 r/min的條件下培養3 d，再4 ℃，10000 r/min離心15 min，取得上清液。在無菌條件下，經0.22 μm 微孔濾膜過濾后將所得濾液，即為金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液。

1.4.2 金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液的制備取供試金黃短桿菌CT-A16，分別用無菌接種環挑取單菌落，接種于裝液量為100 mL的NB液體培養基的三角瓶中，在28 ℃、180 r/min的條件下培養3 d，放入高壓滅菌鍋，121 ℃條件下滅菌30 min，即為金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液。

1.4.3 金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液對病原菌菌絲生長的實驗設計 采用菌落生長法測定金黃短桿菌CT-A16過濾液的抑菌活性，將上述金黃短桿菌CT-A16過濾液與PDA培養基混合制成混合平板（濃度分別為5%、10%、15%、20%），以不加過濾液的PDA平板為對照。分別在平板中央接入病原菌菌原片，每個處理3次重復，置于28 ℃恒溫培養，然后觀察病原菌的菌絲生長狀況，待對照CK滿板時采用十字交叉法測量菌絲直徑，并計算相對抑制率。

相對抑制率/%=（對照菌落直徑-處理菌落直徑）/對照菌落直徑×100%

1.4.4 金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液對病原菌菌絲生長的實驗設計 采用菌落生長法測定金黃短桿菌CT-A16滅菌液的抑菌活性，將上述金黃短桿菌CT-A16滅菌液與PDA培養基混合制成混合平板（濃度分別為5%、10%、15%、20%），以不加滅菌液的PDA平板為對照。分別在平板中央接入病原菌菌原片，每個處理3次重復，置于28 ℃恒溫培養，然后觀察病原菌的菌絲生長狀況，待對照（CK）滿板時采用十字交叉法測量菌絲直徑，并計算相對抑制率。

1.4.5 金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液對病原菌孢子萌發的實驗設計 取上述金黃短桿菌CT-A16過濾液，將過濾液按照20%、40%兩個比例與PDA培養基混合，分別制成混合培養基平板。在生長成熟的3個病原菌的培養皿中加入無菌水，收集病原菌孢子，制成孢子懸浮液，然后用移液槍將孢子懸浮液加入上述混合培養基平板上，用涂布棒均勻涂抹。每個處理3次重復，置于28 ℃恒溫培養，然后觀察病原菌的孢子萌發狀況，并計算相對抑制率。

1.4.6 金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液對病原菌孢子萌發的實驗設計 取上述金黃短桿菌CT-A16滅菌液，將滅菌液按照20%、40%兩個比例與PDA培養基混合，分別制成混合培養基平板。在生長成熟的3個病原菌的培養皿中加入無菌水，收集病原菌孢子，制成孢子懸浮液。然后用移液槍將孢子懸浮液加入到上述混合培養基平板上，用涂布棒均勻涂抹。每個處理3次重復，置于28 ℃恒溫培養，然后觀察病原菌的孢子萌發狀況，并計算相對抑制率。

1.4.7 金黃短桿菌CT-A16揮發性物質對病原菌菌絲生長的影響 將3個病原菌菌株（疣孢病菌、蛛網病菌、油疤病菌）和金黃短桿菌CT-A16分別轉接到不同的PDA平板上，并分別在適宜的溫度條件下培養2 d后，在無菌條件下去掉平板蓋，將接有病原菌的培養皿相對扣合，并用封口膜沿邊緣封口，防止揮發性物質漏出。以不接金黃短桿菌CT-A16的PDA平板作為對照，置于28 ℃恒溫培養，每個處理3次重復。觀察病原菌的菌絲生長情況，并計算相對抑菌率。

1.5 數據統計與分析

數據統計繪圖用Excel 2007，數據統計分析采用 DPS V7.05軟件的相應分析功能進行。

2 結果與分析

2.1 金黃短桿菌CT-A16的生物學特性

2.1.1 金黃短桿菌CT-A16的培養特征和形態特征 取供試金黃短桿菌CT-A16接種于NA平板培養基上，28 ℃培養3 d，觀察到菌落顏色為白色，菌落邊緣光滑平整，通過顯微鏡觀察菌體呈短桿狀。對菌體進行革蘭氏染色、芽孢染色、莢膜染色，結果顯示金黃短桿菌CT-A16為革蘭氏染色為陽性，無芽孢，有莢膜。

2.1.2 金黃短桿菌CT-A16最適溫度的測定 由圖1可知，金黃短桿菌CT-A16的OD值隨著培養溫度的逐步升高而升高，在培養溫度為30 ℃時OD值最大。在30~40 ℃時，隨著培養溫度的增加，OD值呈下降趨勢，因此金黃短桿菌CT-A16的最適生長溫度為30 ℃。

2.2 金黃短桿菌CT-A16最適pH值

由金黃短桿菌CT-A16最適pH值的測定結果（圖2）表明：隨著pH值的升高，金黃短桿菌CTA16菌液的OD值逐步升高，待pH值為6時達到最高值，隨后OD值隨pH值的增加呈下降趨勢。即最佳生長pH值為6.0，適宜金黃短桿菌CT-A16生長的pH值范圍為5.0~7.0。

圖2 不同pH值對金黃短桿菌CT-A16的影響

2.3 金黃短桿菌CT-A16的生長曲線

金黃短桿菌CT-A16生長曲線（圖3）的測定結果表明，由金黃短桿菌CT-A16不同時段內的OD值所反映出的生長曲線呈現出階段性變化。第一階段為遲滯期：生長16 h內，OD值呈現逐步增長的趨勢，增長速度非常緩慢；第二階段為對數生長期：生長16~36 h內，OD值呈現快速增長趨勢，36 h時OD值達到峰值；隨后進入穩定期：生長36~40 h（或40 h以后）內OD值不再增加并出現降低現象。綜上所述，在測定時間內,內生金黃短桿菌CT-A16的生長階段為：遲滯期細菌接種至培養基后，對新環境有一個短暫適應過程；對數生長期細菌快速繁殖增長，菌數顯著增多，此時期活菌數直線上升，細菌以穩定的幾何級數極快增長;第三階段穩定期培養40 h時內生細菌基本上是處于穩定期的階段，尚未進入衰退階段。

圖3 金黃短桿菌CT-A16的生長曲線

2.4 金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液對病原菌菌絲生長的抑制效果

通過對病原菌菌絲生長情況進行觀察，統計不同比例內生金黃短桿菌過濾液對不同病原菌的抑制率（表1），由表1可以看出，內生金黃短桿菌CTA16對病原菌的抑制效果較好，在菌液濃度為20%時，內生金黃短桿菌CT-A16對油疤病菌原菌的抑制效果最好。

表1 不同濃度金黃短桿菌CT-A16過濾液對病原菌菌絲生長的抑制率

2.5 金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液對病原菌菌絲生長的抑制效果

通過對病原菌菌絲生長情況進行觀察，統計不同種不同比例內生金黃短桿菌滅菌液對病原菌的抑制率，結果如表2所示，濃度為20%的金黃短桿菌CT-A16滅菌液對油疤病菌的抑制效果最佳，其次是疣孢病菌、蛛網病菌。

表2 不同濃度金黃短桿菌CT-A16滅菌液對病原菌菌絲生長的抑制率

2.6 金黃短桿菌CT-A16發酵過濾液對病原菌孢子萌發的抑制效果

通過對病原菌孢子萌發生長情況進行觀察，統計不同比例內生菌過濾液對不同病原菌的抑制率，結果見表3。內生金黃短桿菌CT-A16對于病原菌抑制效果最好的濃度為40%，對疣孢病菌、油疤病菌都能100%地抑制孢子的萌發，對蛛網病菌孢子萌發的抑制效果相對較弱。

表3 不同濃度金黃短桿菌CT-A16過濾液對病原菌孢子萌發的抑制率

2.7 金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液對病原菌孢子萌發的抑制效果

通過對病原菌孢子萌發生長情況進行觀察，統計不同比例內生菌滅菌液對不同病原菌孢子萌發的抑制效果，結果見表4。濃度為40%的內生金黃短桿菌CT-A16發酵滅菌液對病原菌的抑制效果最佳，對疣孢病菌和油疤病菌的抑制效果較好。

表4 不同濃度金黃短桿菌CT-A16滅菌液對病原菌孢子萌發的抑制率

2.8 金黃短桿菌CT-A16揮發性物質對病原菌菌絲生長的抑制效果

通過觀察病原菌與內生金黃短桿菌CT-A16對接密封的培養皿中病原菌的菌絲生長狀況，結果表明：內生金黃短桿菌CT-A16揮發性物質對病原菌菌絲生長具有一定的抑制作用。從表5可以看出，內生金黃短桿菌CT-A16揮發性物質對于油疤病菌、蛛網病菌的抑制效果比較好，對于疣孢病菌的抑制效果相對較弱。

表5 金黃短桿菌CT-A16揮發性物質對病原菌菌絲生長的影響

3 結論與討論

金黃短桿菌CT-A16的生物學特性測定結果表明，金黃短桿菌CT-A16菌落顏色為白色，菌落邊緣光滑平整，通過顯微鏡觀察菌體呈短桿狀。對菌體進行革蘭氏染色、芽孢染色、莢膜染色，結果顯示：金黃短桿菌CT-A16為革蘭氏染色為陽性，無芽孢，有莢膜。金黃短桿菌CT-A16進行最適溫度為30 ℃，最適pH值為6.0。

由金黃短桿菌CT-A16對3種食用菌病原菌的生防效果可以看出，不同濃度金黃短桿菌CT-A16過濾液和滅菌液對病原菌菌絲生長均具有一定的抑制效果。其中濃度為20%的金黃短桿菌CTA16過濾液對病原菌的抑制效果較好，對疣孢病菌的抑制率達到66.53%，對油疤病菌的抑制率為62.73%，對蛛網病菌的抑制率為83.58%。在不同濃度金黃短桿菌CT-A16過濾液和滅菌液對病原菌孢子萌發的測定中發現，濃度為40%金黃短桿菌CT-A16對于3個病原菌的抑制效果都非常明顯；金黃短桿菌CT-A16的揮發性物質對病原菌菌絲生長也表現出一定的抑制作用。

內生菌對植物病害的生物防治已研究多年并取得了很好的應用效果，何紅等［18］也證實了分離自辣椒的內生芽孢桿菌對辣椒炭疽病菌有拮抗活性。用植物內生的枯草芽孢桿菌處理辣椒苗，然后再接種病原菌，能夠將發病率降低81.49%~93.34%。內生菌的拮抗效果除了在實驗室的抑菌效果測定外，還需要在大生產過程中的實際應用，以進一步驗證內生菌的拮抗效果，這將是今后內生細菌的研究熱點。