光合细菌PSB06对水稻促生作用及其胞外蛋白对稻瘟病菌的拮抗作用研究

抗作用研究

稻瘟病(Rice blast)是影响水稻产业可持续发展的毁灭性病害之一,对全球粮食生产构成严重威胁。目前稻瘟病的防治主要依靠抗病品种和化学农药,由于抗病品种选育时间较长,稻瘟病菌生理小种易变异容易使抗病品种丧失抗病性,而化学农药的过量施用容易有道病原菌的抗药性,并且对环境和生态造成严重污染,因此寻找高效的稻瘟病生物防治途径对于保障粮食安全至关重要。

光合细菌是一类具有光能合成系统的原核微生物,菌体营养价值高,对作物具有促生作用,在农业上有广泛的应用价值。本论文研究了光合细菌PSB06对水稻促生作用,PSB06胞外蛋白对稻瘟菌的抑制作用,主要结果如下:研究发现光合细菌具有良好的防病促生效果,本实验发现光合细菌中的沼泽红假单胞菌PSB06菌剂浸种水稻种子后能显著提高种子萌发率,与对照相比,其萌发种子芽长,根长均可增长约2.5倍;同时光合细菌处理后也能促进幼苗的生长,水稻苗期茎秆比对照高36%,叶片体内叶绿素a和b含量分别提高27.5%和18%;在干旱胁迫下,光合细菌浸种过的苗期水稻SOD值和POD值比对照分别提高72%和38.5%,能更有效维持植物体内自由基的平衡,提高水稻抗逆性。

将PSB06胞外蛋白提取后进行了抑菌实验,结果表明胞外蛋白能够显著抑制稻瘟菌生长,稻瘟菌在200μg/ml总蛋白浓度处理后生长速率显著低于对照组,28℃接种培养3 d后抑菌率达到50%,200μg/mL蛋白处理稻瘟病原菌分生孢子后萌发率降低43.5%,培养8 h后附着胞形成率降低65%;5倍稀释液40μg/mL蛋白浓度处理后稻瘟孢子萌发率降低21%,培养8小时后附着胞形成率降低30%,20μg/m蛋白处理后稻瘟菌孢子萌发率降低7.6%,培养8 h后附着胞形成率

降低5%。同时水稻叶片侵染实验结果表明喷施光合细菌PSB06胞外蛋白能够显著抑制稻瘟病菌致病力,7 d后统计病斑数,发现叶片喷施蛋白浓度为200μg/mL时,病斑数下降82%。

进一步利用分子筛对光合细菌胞外蛋白进行纯化,得到的4号蛋白组分,将4号组分通过阴离子柱纯化后得到有限组分4-2,纯化后,用浓度为10μg/mL光合细菌胞外蛋白4-2号组分蛋白处理稻瘟病菌4 h后抑制孢子萌发率为30%,8 h后稻瘟菌附着胞形成抑制率为25.3%。4-2组分经过蛋白质谱鉴定为5种蛋白。

综上所述,光合细菌具有良好的防病促生效果。光合细菌不仅能有效促进水稻生长,其胞外蛋白亦能有效的抑制稻瘟病菌的生长、附着胞形成以及对寄主的侵染。

研究有望为光合细菌在防控稻瘟病上的应用与推广提供理论依据,为化学农药减施和改善农田生态环境提供技术支撑。