小麦茎基腐病拮抗菌发酵条件优化及稳定性评价

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.05.014

摘要/Abstract

摘要： ：为探究解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）HB-081 对小麦茎基腐病原假禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum）的生防活性，采用单因素试验和正交试验对菌株HB-081发酵条件进行优化，对无菌发酵液的稳定性进行分析，并通过盆栽试验测定菌株HB-081的生防效果。结果表明，菌株HB-081最适培养基配方为麦芽糖10.0 g/L、蛋白胨15.0 g/L、氯化钾5.0 g/L；最适发酵初始pH值为6、温度为28~32 ℃、装液量为50~75 mL、接种量为2%~4%、发酵时间为48 h。无菌发酵液可以耐受100℃高温，紫外线照射180 min抑菌活性不受影响，不耐强酸和强碱，不受胃蛋白酶、胰蛋白酶及蛋白酶K的影响。通过PCR检测发现，该菌株具有脂肽类物质合成基因bacAB 和fenB。盆栽试验结果表明，优化后的菌株HB-081发酵液对小麦茎基腐病的防治效果为69.74%，高于原始发酵液的防治效果（64.31%）。

关键词: 小麦茎基腐病, 拮抗菌, 假禾谷镰刀菌, 解淀粉芽孢杆菌, 发酵条件优化, 稳定性, 生物防治

Abstract: In order to determine the antifungal activity of Bacillus amyloliquefaciens strain HB‐081 against Fusarium pseudograminearum，the fermentation conditions were optimized by single factor test and orthogonal test，the mycelial growth rate method was used to analyze the stability of the cell‐free fermentation broth and the control effect of strain HB‐081 was measured by pot experiment.The optimized medium composition was maltose 10.0 g/L，peptone 15.0 g/L，KCl 5.0 g/L.The optimal fermentation conditions were as follows：initial pH 6，temperature 28—32℃，liquid volume 50—75 mL，inoculation amount 2%—4%，culture time 48 h.The antifungal activity of cell‐free fermentation broth were free from 100℃，ultraviolet light for 180 min，pepsin，trypsin，and proteinase K.However，the cell‐free fermentation broth were not resistant to strong acid and alkali.Two biosynthetic genes of lipopeptide，bacAB and fenB were detected by using PCR.Pot experiment showed that the control efficacy of strain HB‐081 optimized fermentation broth on wheat crown rot was 69.74%，which was higher than the control efficacy（64.31%）of original fermentation broth.

Key words: Wheat crown rot, Antagonistic bacteria, Fusarium pseudograminearum, Bacillus amyloliquefaciens, Optimization of fermentation conditions, Stability, Biological control

中图分类号:

S432.1

张强, 吴利民, 李朋燕, 赵娜, 户申奥, 陆宁海. 小麦茎基腐病拮抗菌发酵条件优化及稳定性评价[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 121-129.

ZHANG Qiang, WU Limin, LI Pengyan, ZHAO Na, HU Shen’ao, LU Ninghai. Optimization of Fermentation Conditions and Stability Evaluation of Antagonistic Bacteria against Wheat Crown Rot[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2023, 52(5): 121-129.

参考文献

［1］KAZAN K，GARDINER D M.Fusarium crown rot caused by Fusarium pseudograminearum in cereal crops：Recent progress and future prospects［J］.Molecular Plant Pathology，2018，19（7）：1547‐1562.
［2］LI H L，YUAN H X，FU B，et al.First report of Fusarium pseudograminearum causing crown rot of wheat in Henan，China［J］.Plant Disease，2012，96（7）：1065.
［3］徐飞，宋玉立，周益林，等.2013—2016年河南省小麦茎基腐病的发生危害情况及特点［J］.植物保护，2016，42（6）：126‐132.
XU F，SONG Y L，ZHOU Y L，et al.Occurrence dynamics and characteristics of Fusarium root and crown rot of wheat in Henan Province during 2013—2016［J］.Plant Protection，2016，42（6）：126‐132.
［4］纪莉景，栗秋生，王连生，等.河北省小麦冠腐病发生现状及病原菌初探［J］.植物保护，2016，42（5）：154‐157.
JI L J，LI Q S，WANG L S，et al.Occurrence and pathogen composition of wheat crown rot in Heibei Province［J］.Plant Protection，2016，42（5）：154‐157.
［5］冯小军，郭海鹏，贺亚红，等.小麦茎基腐病田间化学防治研究［J］.西北农业学报，2019，28（9）：1515‐1521.
FENG X J，GUO H P，HE Y H，et al.Field experiment of chemical control on crown rot in wheat［J］.Acta Agriculturae Boreali‐Occidentalis Sinica，2019，28（9）：1515‐1521.
［6］胡海燕，董清峰，李冬梅，等.河南省小麦茎基腐病调查及优势病原分析［J］.核农学报，2021，35（8）：1802‐1808.
HU H Y，DONG Q F，LI D M，et al.Disease investigation and predominant pathogen analysis of wheat crown rot in Henan Province［J］.Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2021，35（8）：1802‐1808.
［7］ZHANG X X，SUN H Y，SHEN C M，et al.Survey of Fusarium spp.causing wheat crown rot in major winter wheat growing regions of China［J］.Plant Disease，2015，99（11）：1610‐1615.
［8］MUDGE A M，DILL‐MACKY R，DONG Y H，et al.A role for the mycotoxin deoxynivalenol in stem colonisation during crown rot disease of wheat caused by Fusarium graminearum and Fusarium pseudograminearum［J］.Physiological and Molecular Plant Pathology，2006，69：73‐85．
［9］徐飞，李淑芳，石瑞杰，等.黄淮麦区主栽小麦品种抗茎基腐病评价及茎秆和籽粒中毒素积累分析［J］.植物病理学报，2021，51（6）：912‐920.
XU F，LI S F，SHI R J，et al.Evaluation of resistances to Fusarium crown rot caused by Fusarium pseudograminearum in commercial wheat cultivars of Huanghuai wheat growing region and toxin accumulation in stems and kernels［J］.Acta Phytopathologica Sinica，2021，51（6）：912‐920.
［10］MOYA‐ELIZONDO E A，JACOBSEN B J.Integrated management of Fusarium crown rot of wheat using fungicide seed treatment，cultivar resistance，and induction of systemic acquired resistance（SAR）［J］.Biological Control，2016，92：153‐163.
［11］陈哲，黄静，赵佳，等.解淀粉芽孢杆菌抑菌机制的研究进展［J］.生物技术通报，2015，31（6）：37‐41.
CHEN Z，HUANG J，ZHAO J，et al.Research advances on antibacterial mechanism of Bacillus amyloliquefaciens［J］.Biotechnology Bulletin，2015，31（6）：37‐41.
［12］HU J L，ZHENG M Z，DANG S Z，et al.Biocontrol potential of Bacillus amyloliquefaciens LYZ69 against anthracnose of alfalfa（Medicago sativa）［J］.Phytopathology，2021，111（8）：1338‐1348.
［13］WANG R，WANG C W，ZUO B，et al.A novel biocontrol strain Bacillus amyloliquefaciens FS6 for excellent control of gray mold and seedling diseases of ginseng［J］.Plant Disease，2021，105（7）：1926‐1935.
［14］刘冬，胡九龙，李坤缘，等.大豆疫霉生防菌解淀粉芽孢杆菌JDF3的鉴定［J］.安徽农业大学学报，2022，49（1）：1‐5.
LIU D，HU J L，LI K Y，et al.Identification of Bacillus amyloliquefaciens JDF3 as a biocontrol agent against Phytophthora sojae［J］.Journal of Anhui Agricultural University，2022，49（1）：1‐5.
［15］刘小玉，付登强，刘立云，等.解淀粉芽孢杆菌ck-05发酵液的抑菌活性［J］.江苏农业科学，2021，49（4）：78‐81.
LIU X Y，FU D Q，LIU L Y，et al.Antibacterial activity of fermentation broth of Bacillus amyloliquefaciens ck‐05 strain［J］.Jiangsu Agricultural Sciences，2021，49（4）：78‐81.
［16］赵欣，郝林.解淀粉芽胞杆菌HRH317对串珠镰孢菌菌丝形态和超微结构的影响［J］.植物保护学报，2020，47（1）：110‐118.
ZHAO X，HAO L.Effects of Bacillus amyloliquefaciens HRH317 on mycelial morphology and ultrastructure of Fusarium moniliforme［J］.Journal of Plant Protection，2020，47（1）：110‐118.
［17］林琪童，杨丽荣，夏明聪，等.小麦茎基腐病生防菌株YB-161的分离鉴定及防效测定［J］.植物保护学报，2020，47（4）：939‐948.
LIN Q T，YANG L R，XIA M C，et al.Isolation，identification and control efficiency of biocontrol strain YB‐161 against wheat crown rot［J］.Journal of Plant Protection，2020，47（4）：939‐948.
［18］张强，王胜光，吴利民，等.小麦茎基腐病生防菌HB-081 的鉴定及抑菌活性［J］.河南科技学院学报（自然科学版），2022，50（6）：7‐14.
ZHANG Q，WANG S G，WU L M，et al.Identification and activity of biocontrol strain HB‐081 against wheat crown rot［J］.Journal of Henan Institute of Science and Technology（Natural Science Edition），2022，50（6）：7‐14.
［19］CHUNG S，KONG H，BUYER J S，et al.Isolation and partial characterization of Bacillus subtilis ME488 for suppression of soilborne pathogens of cucumber and pepper［J］.Applied Microbial and Cell Physiology，2008，80（1）：115‐123.
［20］潘娅梅，夏明聪，陈瑞雪，等.6%井冈霉素·枯草芽孢杆菌可湿性粉剂对小麦茎基腐病的田间防效［J］.农药，2021，60（9）：678‐681.
PAN Y M，XIA M C，CHEN R X，et al.Field efficacy of validamycin·Bacillus subtilis 6% WP against wheat stem rot［J］.Agrochemicals，2021，60（9）：678‐681.
［21］周向平，舒翠华，滕凯，等.内生解淀粉芽孢杆菌Xe01的鉴定及其发酵条件优化［J］.中国烟草科学，2020，41（6）：58‐67.
ZHOU X P，SHU C H，TENG K，et al.Identification and fermentation optimization of antagonistic Bacillus amyloliquefaciens Xe01［J］.Chinese Tobacco Science，2020，41（6）：58‐67.
［22］王翠，王妍，戴蓬博，等.解淀粉芽胞杆菌DP03-4发酵条件研究［J］.中国生物防治学报，2022，38（4）：904‐910.
WANG C，WANG Y，DAI P B，et al.Optimization of fermentation conditions of Bacillus amyloliquefaciens DP03‐4，a biocontrol agent of apple tree diseases［J］.Chinese Journal of Biological Control，2022，38（4）：904‐910.
［23］周洋子，邱慧珍，董莉，等.马铃薯疮痂病高效生防芽孢杆菌的筛选及发酵条件优化［J］.干旱地区农业研究，2020，38（5）：259‐266.
ZHOU Y Z，QIU H Z，DONG L，et al.Screening of highly effective biocontrol Bacillus strains for potato scab and optimization of its fermentation conditions［J］.Agricultural Research in the Arid Areas，2020，38（5）：259‐266.
［24］邓建良，刘红彦，王鹏涛，等.生防芽胞杆菌脂肽抗生素研究进展［J］.植物保护，2010，36（3）：20‐25.
DENG J L，LIU H Y，WANG P T，et al.Advances in lipopeptides from Bacillus spp.［J］.Plant Protection，2010，36（3）：20‐25.
［25］高振峰，赵佳.贝莱斯芽孢杆菌ZSY-1脂肽物质对番茄采后软化及早疫病发生的影响［J］.西北农业学报，2022，31（1）：89‐98.
GAO Z F，ZHAO J.Effect of lipopeptide by Bacillus velezensis ZSY‐1 on tomato postharvest softening and early blight［J］.Acta Agriculturae Boreali‐occidentalis Sinica，2022，31（1）：89‐98.
［26］刘萍，王祖华，张七，等.金黄色葡萄球菌拮抗菌株的筛选鉴定及其抗菌物质分析［J］.微生物学通报，2020，47（5）：1544‐1551.
LIU P，WANG Z H，ZHANG Q，et al.Screening and identification of antagonistic strains against Staphylococcus aureus［J］.Microbiology China，2020，47（5）：1544‐1551.
［27］贾祥子，叶建，王诚，等.桃褐腐病生防细菌JY-d1种类鉴定及其对桃褐腐病菌生防机制研究［J］.扬州大学学报（农业与生命科学版），2021，42（4）：128‐134.
JIA X Z，YE J，WANG C，et al.Identification of biocontrol agent JY‐d1 and biological control mechanism of this bacterium against peach fruit brown rot pathogen Monilinia fructicola［J］.Journal of Yangzhou University（Agricultural and Life Science Edition），2021，42（4）：128‐134.

[1]	许克静, 杨泽恩, 杨金初, 陈小龙, 梁淼, 冯颖杰, 高明奇, 刘文召, 马胜涛, 张峻松. 滤棒载香型卷烟中柠檬烯的烟气转移行为及贮存稳定性研究[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 162-171.
[2]	朱露露, 刘金丽, 卢丹, 柴春月. 酵母菌菌株4-41 的分类属性鉴定及其对灰霉菌的防病机制研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 89-99.
[3]	熊瑞, 张玮, 钟康裕, 周文涛, 欧茜, 王泓睿, 龙攀, 徐莹, 傅志强. 秸秆还田与轮耕对双季稻土壤物理特性及碳氮含量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 81-90.
[4]	秦毛毛, 刘艳喜, 王雯斐, 常阳, 周正富, 雷振生, 吴政卿. 优质小麦品种郑麦119 品质及其稳定性分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 21-30.
[5]	梁松, 孟祥坤, 于新, 徐文凤, 邢芳芳, 郑树林, 李新柱, 王亮. 草莓叶枯病生防芽孢杆菌的分离鉴定及防效研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(10): 92-99.
[6]	常淑娴, 马琴, 曲文文, 张海洋, 苗红梅, 段迎辉. 芝麻枯萎病拮抗菌的分离、鉴定及防效研究[J]. 河南农业科学, 2022, 51(8): 84-91.
[7]	张素瑜, 靳海洋, 崔静宇, 秦峰, 李向东, 岳俊芹, 邵运辉, 王汉芳, 方保停, 张德奇, 杨程. 不同生态环境对强筋小麦产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2022, 51(7): 22-30.
[8]	王雅歆, 颜菲, 李建龙. 3 种拮抗酵母菌组合处理对水蜜桃贮藏品质的影响[J]. 河南农业科学, 2022, 51(7): 173-180.
[9]	赵志祥, 严婉荣, 王宝, 何舒, 曾向萍, 肖彤斌. 辣椒枯萎病生物防治研究进展[J]. 河南农业科学, 2022, 51(4): 11-21.
[10]	张誉荠, 任跃英, 文湘穗, 王雨濛, 方平, 李宝全, 冷世和. 北五味子褐斑病内生生防真菌筛选及防治效果研究[J]. 河南农业科学, 2021, 50(8): 94-102.
[11]	高强, 宓文海, 夏斯琦, 刘明月, 毛伟, 居静, 赵海涛. 长期不同施肥措施下黄泥田水稻土团聚体组成、稳定性及养分分布特征[J]. 河南农业科学, 2021, 50(6): 70-81.
[12]	张红艳, 张晶晶, 王珊珊, 王娅玲, 王晴晴, 王香萍. 缘腹茧蜂对草地贪夜蛾的寄生能力及子代发育情况研究[J]. 河南农业科学, 2021, 50(5): 86-91.
[13]	朱教宁, 李永平, 庞震鹏, 汤昀. 机械搅拌强度对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵性能的影响[J]. 河南农业科学, 2021, 50(4): 88-95.
[14]	刘璐, 万伟杰, 郑通文, 龙欣钰, 孙正祥, 周燚. 根际细菌吡咯伯克霍尔德氏菌YZU-S377对棉花黄萎病的防效及其促生作用研究[J]. 河南农业科学, 2021, 50(3): 91-96.
[15]	郑坚强, 刘彬, 王小飞, 贾学伟, 许春平. 烟草秸秆纳米纤维素的制备及表征分析[J]. 河南农业科学, 2021, 50(3): 165-173.