链霉菌Sm4-1986 对水稻纹枯病的防治效果

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2021.12.010

摘要/Abstract

摘要： 链霉菌Sm4-1986是中国科学院华南植物园植物病理研究组前期研究过程中获得的1株植物根际细菌，具有广谱抑菌特性。为了拓展水稻纹枯病的生防菌资源，测定了链霉菌Sm4-1986对水稻纹枯病菌生长的影响，采用离体叶片试验、无菌苗试验、盆栽试验以及大田试验，研究了链霉菌Sm4-1986对水稻纹枯病的防效，并分析了其代谢物对水稻纹枯病菌的抑制效果及对水稻的促生作用。结果表明，共培养条件下链霉菌Sm4-1986的代谢物与挥发物均能显著抑制立枯丝核菌菌丝生长，抑制率分别为67.31%与88.46%。叶片离体试验中，喷施链霉菌Sm4-1986后，水稻叶片纹枯病病害严重度较喷施无菌水处理下降87.50%；无菌苗试验、盆栽试验、大田试验中，接种病原菌5 d后，链霉菌Sm4-1986对水稻纹枯病的防效分别达100%、72.98%、60.35%。接种立枯丝核菌后，喷施链霉菌Sm4-1986发酵液的水稻叶片MDA含量较喷施清水处理降低48.06%。链霉菌Sm4-1986能够产生6-戊基-2H-吡喃-2-酮（6-PP），6-PP可以显著抑制立枯丝核菌菌丝生长，菌丝生长抑制率为50%、90%所需质量浓度（IC50、IC90）及最低杀菌浓度（MFC）分别是0.007 3、0.11、0.6 mg/mL；且6-PP可以显著促进水稻幼苗生长。可见，链霉菌Sm4-1986可以作为生物防治剂或者生物菌肥应用于水稻纹枯病防治。

关键词: 链霉菌, 水稻纹枯病, 立枯丝核菌, 活性物质, 生物防治, 6-戊基-2H-吡喃-2-酮

Abstract: Streptomyces Sm4‐1986，which has broad spectrum bacteriostatic properties，is a rhizosphere bacterium obtained by Plant Pathology Group in South China Botanical Garden，Chinese Academy of Sciences during the preliminary study.To expand the biocontrol resources of rice sheath blight，we measured the effects of Streptomyces Sm4‐1986 on the pathogenic growth of rice sheath blight，and the control effects of Streptomyces Sm4‐1986 on rice sheath blight by in vitro leaf test，sterile seedling test，pot experiment，and field experiment.We analyzed the inhibitory effect of its metabolites on rice sheath blight and its growth‐promoting effect on rice.The results showed that both metabolites and volatiles of Streptomyces Sm4‐1986 could significantly inhibit the mycelial growth of Rhizoctonia solani，and the inhibition rates were 67.31% and 88.46%，respectively.In in vitro experiments，the disease severity of rice leaf sheath blight decreased by 87. 50% after spraying Streptomyces Sm4‐1986 compared with that of spraying sterile water.The control effects of Streptomyces Sm4‐1986 on rice sheath blight were 100%，72.98%，and 60.35% after five days in sterile seedling test，pot experiment，and field experiment，respectively. After inoculation，the content of MDA in rice leaves sprayed with Streptomyces Sm4‐1986 decreased by 48.06% compared with that sprayed with water.Streptomyces Sm4‐1986 could produce 6‐pentyl‐2H‐pyran‐2‐one（6‐PP），which could significantly inhibit the mycelial growth of Rhizoctonia solani.The concentration required for 50% mycelial growth inhibition（IC₅₀），the concentration required for 90% mycelial growth inhibition（IC₉₀） and the minimum bactericidal concentration（MFC） were 0.007 3，0.11，0.6 mg/mL，respectively. Moreover，6‐PP could significantly promote the growth of rice seedlings.Therefore，Streptomyces Sm4‐1986 can be used as a biological control agent or biological
bacterial fertilizer to control rice sheath blight.

Key words: Streptomyces, Rice sheath blight, Rhizoctonia solani, Bioactive compound, Biological control, 6‐pentyl‐2H‐pyran‐2‐one

中图分类号:

S476.9

朱志炎, 陈明花, 陈强, 田志宏, 李建雄. 链霉菌Sm4-1986 对水稻纹枯病的防治效果[J]. 河南农业科学, 2021, 50(12): 92-102.

ZHU Zhiyan, CHEN Minghua, CHEN Qiang, TIAN Zhihong, LI Jianxiong. Control Effect of Streptomyces Sm4‐1986 on Rice Sheath Blight[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2021, 50(12): 92-102.

图/表 7

参考文献

［1］LIN Y H，SHEN S M，WEN C J，et al.Molecular detection assays for rapid field‐detection of rice sheath blight［ J］.Frontiers in Plant Science，2021，11（1）：1‐12.
［2］LU W，PAN L，ZHAO H，et al.Molecular detection of Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xanthomonas oryzae pv.oryzicola，and Burkholderia glumae in infected rice seeds and leaves［J］.The Crop Journal，2014，2（6）：398‐406.
［3］SINGH P，MAZUMDAR P，HARIKRISHNA J A，et al.Sheath blight of rice：A review and identification of priorities for future research［J］.Planta，2019，250（5）：1387‐1407.
［4］YELLAREDDYGARI S K R，REDDY M S，KLOEPPER J W，et al.Rice sheath blight：A review of disease and pathogen management approaches［J］.Journal of Plant Pathology & Microbiology，2014，5（4）：1‐4.
［5］UPPALA S，ZHOU X G.Field efficacy of fungicides for management of sheath blight and narrow brown leaf spot of rice［J］.Crop Protection，2018，104（2）：72‐77.
［6］PAVANI S L，SINGH V，GOSWAMI S K，et al.Screening for novel rice sheath blight resistant germplasm and their
biochemical characterization［J］.Indian Phytopathology，2020，73（4）：689‐694.
［7］SRINIVASACHARY，WILLOCQUET L，SAVARY S.Resistance to rice sheath blight（Rhizoctonia solani Kühn）［teleomorph：Thanatephorus cucumeris（A.B.Frank）Donk. ］disease：Current status and perspectives［J］.Euphytica，2011，178（1）：1‐22.
［8］NAEIMI S，KHOSRAVI V，VARGA A，et al.Screening of organic substrates for solid‐state fermentation，viability and bioefficacy of Trichoderma harzianum AS12‐2，a biocontrol strain against rice sheath blight disease［J］.Agronomy，2020，10（9）：1258‐1263.
［9］ZHOU Y，BAO J，ZHANG D，et al.Effect of heterocystous nitrogen‐fixing cyanobacteria against rice sheath blight and
the underlying mechanism［J］.Applied Soil Ecology，2020，153（3）：1‐9.
［10］HOBBS G，FRAZER C M，GARDNER D，et al.Dispersed growth of Streptomyces in liquid culture［J］.Applied Microbiology & Biotechnology，1989，31（3）：272‐277.
［11］THOMPSON B J，WIDDICK D A，HICKS M G，et al.Investigating lipoprotein biogenesis and function in the model gram‐positive bacterium Streptomyces coelicolor［J］.Molecular Microbiology，2010，77（4）：943‐957.
［12］BIBB M J. Regulation of secondary metabolism in streptomycetes［J］.Current Opinion in Microbiology，2005，8（2）：208‐215.
［13］GE B B，CHENG Y，LIU Y，et al.Biological control of Botrytis cinerea on tomato plants using Streptomyces ahygroscopicus strain CK‐15［J］.Letters in Applied Microbiology，2016，61（6）：596‐602.
［14］ZHU Z，TIAN Z，LI J.A Streptomyces morookaensis strain promotes plant growth and suppresses Fusarium wilt of banana［J］.Tropical Plant Pathology，2020，46（9）：175‐185.
［15］云耘.含标记基因稻曲病菌的构建及抑菌化合物/菌株的筛选［D］.北京：中国科学院大学，2015.
YUN Y.Tagging the Ustilaginoidea virens with marker genes and screening for fungistatic compounds and strains［D］.Beijing：University of Chinese Academy of Sciences，2015.
［16］ZHANG N，WU K，HE X，et al.A new bioorganic fertilizer can effectively control banana wilt by strong colonization with Bacillus subtilis N11［J］.Plant and Soil，2011，344（2）：87‐97.
［17］KAI M，EFFMERT U，BERG G，et al.Volatiles of bacterial antagonists inhibit mycelial growth of the plant pathogen Rhizoctonia solani［J］.Archives of Microbiology，2007，187（5）：351‐360.
［18］GAO Y，ZHANG C，HAN X，et al.Inhibition of OsSWEET11 function in mesophyll cells improves resistance of rice to sheath blight disease［J］.Molecular Plant Pathology，2018，19（9）：2149‐2161.
［19］WU Y L，YI G J，PENG X X.Rapid screening of Musa species for resistance to Fusarium wilt in an in vitro bioassay［J］.European Journal of Plant Pathology，2010，128（3）：409‐415.
［20］王岩，李国庆.链霉菌菌株F-1的鉴定及其对水稻纹枯病防效的初步测定［J］.山东农业大学学报，2014，45（3）：321‐327.
WANG Y，LI G Q.Identification of Streptomyces platensi strain F‐1 and the control effect on rice sheath blight［J］.Journal of Shandong Agricultural University，2014，45（3）：321‐327.
［21］袁听，覃金兰，何珊，等.印度梨形孢对植物生长调节剂在水稻上过量使用的缓解作用［J］.福建农业学报，2020，35（4）：398‐405.
YUAN T，QIN J L，HE S，et al.Mitigating ill‐effect of plant growth regulator overuse on rice plants by Piriformospora indica［J］.Fujian Journal of Agricultural Sciences，2020，35（4）：398‐405.
［22］刘雪琳，朱志炎，何勇，等.内生真菌印度梨形孢对水稻苗期耐盐性的影响［J］.南方农业学报，2019，50（4）：719‐725.
LIU X L，ZHU Z Y，HE Y，et al.Effects of endophytic fungus Piriformospora indica on salt stress tolerance of rice seedling［J］.Journal of Southern Agriculture，2019，50（4）：719‐725.
［23］WU G Y，ZHU Z Y，ZHANG X，et al.Chemical constituents from the Streptomyces morookaensis strain Sm4‐1986［J］.Natural Product Research，2021，10（2）：1‐8.
［24］HUANG Z，LIUYANG R，DONG C，et al.Polymeric quaternary ammonium salt activity against Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4： Synthesis，structure‐activity relationship and mode of action［J］.Reactive and Functional Polymers，2017，114（2）：13‐22.
［25］GARNICA‐VERGARA A， BARRERA‐ORTIZ S，MUNOZ‐PARRA E，et al.The volatile 6‐pentyl‐2H‐pyran‐2‐one from Trichoderma atroviride regulates Arabidopsis thaliana root morphogenesis via auxin signaling and ETHYLENE INSENSITIVE 2 functioning［J］.New Phytologist，2016，209（4）：1496‐1512.
［26］李晓春，王泽昊，于志国，等.番茄灰霉病菌拮抗稀有放线菌的分离及其抑菌物质分析［J］.河南农业科学，2019，48（2）：83‐90.
LI X C，WANG Z H，YU Z G，et al.Isolation of antagonistic rare actinomycetes against Botrytis cinerea and analysis of antifungal substances［J］.Journel of Henan Agriculture Sciences，2019，48（2）：83‐90.
［27］陈亮，陈年来.西瓜叶片防御酶活性变化与病毒病抗性的关系［J］.河南农业科学，2019，48（1）：77‐83.
CHEN L，CHEN N L.Relationship between variation of leaf defensive enzyme activities and resistance of watermelon cultivar to zucchin yellow mosaic virus［J］.Journal of Henan Agriculture Sciences，2019，48（1）：77‐83.
［28］ANAND M D，SANJAY S I.Streptomyces sp. promotes plant growth and confers resistance in pigeon pea（Cajanus cajan）against Fusarium wilt［J］.Research Square，2021，3：1‐26.
［29］朱志炎，梁雪雁，林凤玲，等.有机肥对香蕉枯萎病及土壤主要理化性质和微生物群落的影响［J］.福建农业学报，2021，36（7）：806‐816.
ZHU Z Y，LIAN X Y，LIN F L，et al.Effects of bio‐organic fertilizer on physicochemical properties and microflora of banana field infected by Fusarium wilt disease［J］.Fujian Journal of Agricultural Sciences，2021，36（7）：806‐816.
［30］朱志炎，田志宏，李建雄.链霉菌的功能及其在农业上的应用［J］.热带亚热带植物学报，2019，27（5）：580‐590.
ZHU Z Y，TIAN Z H，LI J X.Function of Streptomyces and their application in agriculture［J］.Journal of Tropical and Subtropical Botany，2019，27（5）：580‐590.
［31］PARK H J，LEE J Y，HWANG I S，et al.Isolation and antifungal and antioomycete activities of staurosporine from Streptomyces roseoflavus strain LS‐A24［J］.Journal of Agriculture and Food Chemistry，2006，54（8）：3041‐3046.
［32］YANG L Y，WANG J D，ZHANG J，et al.New nemadectin congeners with acaricidal and nematocidal activity from Streptomyces microflavus neau3 Y‐3［J］.Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters，2013，23（20）：5710‐5713.
［33］ARASU M V，DURAIPANDIYAN V，IGNACIMUTHU S.Antibacterial and antifungal activities of polyketide metabolite from marine Streptomyces sp. AP‐123 and its cytotoxic effect［J］.Chemosphere，2013，90（2）：479‐487.
［34］EL‐HASAN A， WALKER F， BUCHENAUER H.Trichoderma harzianum and its metabolite 6‐pentyl‐alpha‐pyrone suppress fusaric acid produced by Fusarium moniliforme［J］.Journal of Phytopathology，2008，156（2）：79‐87.
［35］陈蓬，张会儒.新西兰辐射松人工林产业发展经验值得借鉴［J］.浙江林学院学报，2005，22（5）：582‐586.
CHEN P，ZHANG H R.Experience of Pinus radiata plantation industry development in New Zealand and its implication to China［J］.Journal of Zhejiang Forestry College，2005，22（5）：582‐586.
［36］DODD S L，HILL R A，STEWART A.Control of Athelia rolfsii disease on lentil seedlings using 6‐pentyl‐α‐pyrone［J］.Soil Biology and Biochemistry，2000，32（7）：1033‐1034.
［37］张知晓，户连荣，刘凌，等.生防菌Bacillus safensis的鉴定及其对核桃病原菌的抑菌特性［J］.河南农业科学，2020，49（12）：97‐104.
ZHANG Z X，HU L R，LIU L，et al.Dentification and antibacterial properties of an antagonistic bacterium Bacillus safensis against walnut fungal disease［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2020，49（12）：97‐104.

[1]	王鹏, 李笃花, 张绍辉, 杨孟宁, 安红柳, 方守国, 邓清超, 郭灵芳, 章松柏. 玉米纹枯病菌中新减毒病毒RsHV4 的特征研究[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 92-100.
[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]	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.
[4]	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.
[5]	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.
[6]	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.
[7]	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.
[8]	张亚玲, 唐雪婷, 王兵, 候钰煊, 赵羽涵, 靳学慧. 木霉菌与杀菌剂联合使用对水稻纹枯病菌的抑制效果[J]. 河南农业科学, 2021, 50(9): 96-104.
[9]	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.
[10]	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.
[11]	张新明, 赵璐, 胡晓文. 裂壶藻营养价值及其在动物生产中的应用进展[J]. 河南农业科学, 2021, 50(3): 1-10.
[12]	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.
[13]	台莲梅, 陈志垚, 王鹏, 王钰琪, 金光辉, 靳学慧. 马铃薯疮痂病菌Streptomyces scabies拮抗细菌筛选及鉴定[J]. 河南农业科学, 2021, 50(11): 108-116.
[14]	夏明聪, 邓晓旭, 齐红志, 谢夏, 徐文, 张洁, 孙润红, 潘娅梅, 武超, 杨丽荣. 贝莱斯芽孢杆菌YB-145 对小麦纹枯病的防治效果及促生作用[J]. 河南农业科学, 2021, 50(10): 76-83.
[15]	李文鹏, 陶冶, 赵素雅, 牛秋红. 芽孢杆菌HT-7对棉花黄萎病菌的拮抗作用及拮抗因子初探[J]. 河南农业科学, 2020, 49(8): 84-93.