一株球毛壳菌及其应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410796936.X

申请日:

2014.12.22

公开号:

CN104694397A

公开日:

2015.06.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C12N 1/14申请日:20141222|||公开

IPC分类号:

C12N1/14; A01N63/04; A01P3/00; C12R1/645(2006.01)N

主分类号:

C12N1/14

申请人:

吉林农业大学

发明人:

杨利民; 肖春萍; 韩梅

地址:

130118吉林省长春市新城大街2888号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公布一株球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74,保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏日期:2014年9月19日,其保藏号为CGMCC No.9690。所述菌株在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板25℃培养时生长较慢,菌落浅褐,边缘常呈不整齐的波裂状。FSR-74子囊果表生,以假根固着于基质表面;顶生毛波浪状,褐色,具隔,表面具密集疣点;子囊内有8个子囊孢子;子囊孢子柠檬形,具单个顶生芽孔。球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74对引起人参根腐病、疫病、菌核病、锈腐病、黑斑病、立枯病和灰霉病的主要病原菌具有高效广谱的抑菌作用。本发明还提供球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74在防治植物真菌病害中的生防机制和应用,以及在制备防治植物真菌病害的微生物制剂中的应用。

权利要求书

权利要求书
1.  一株球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74,其特征在于,其保藏号为CGMCC No.9690。

2.  如权利要求1所述的球毛壳菌FSR-74,其特征在于,在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板上25 ℃培养时生长较慢,菌落浅褐,橄褐或棕褐色,具灰白色或橄褐色气生菌丝,背面棕褐色,常具橄褐色渗出物,菌落边缘常呈不整齐的波裂状;FSR-74的显微结构在10×50光学显微镜下观察,子囊果表生,以褐色假根固着于基质表面,在反射光下为橄绿色至橄褐色,倒卵形至近球形,直径160~240 μm,高约220~300 μm;子囊果壁由暗褐色交错丝组织构成;顶生毛大量而密集,曲折状、波浪状或稍呈螺旋状卷曲,褐色,具隔,基部隔膜较明显,不分枝,表面具密集疣点,基部宽约2.5~4 μm;侧生毛曲折状,分隔明显;子囊棍棒状,27~36×11~15 μm,内有8个子囊孢子,子囊壁容易消解;子囊孢子柠檬形,两侧扁,两端各具一细尖,成熟时褐色,8.5~11×7~8.5 μm,具单个顶生芽孔;马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)配方为:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,琼脂15 g/L,蒸馏水1000 mL,2 μg/mL青霉素,pH为6.8~7.2。

3.  如权利要求1或2所述的球毛壳菌FSR-74在防治植物真菌病害中的生防机制及应用。

4.  如权利要求3所述的应用,其特征在于,所述植物为人参。

5.  如权利要求3或4所述的应用,其特征在于,所述真菌为腐皮镰孢菌(Fusarium solani)、毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)、人参链格孢菌(Alternaria panax)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、恶疫霉菌(Phytophthora cactorum),灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Pers.)和人参核盘菌(Sclerotinia schinseng)7种病原菌中的一种或多种。

6.  如权利要求3-5所述的应用,其特征在于,球毛壳菌FSR-74通过竞争、重寄生、产生抑菌物质和对人参产生防病促生作用达到抑菌目的。

7.  一种微生物制剂,其特征在于,含有球毛壳菌FSR-74孢子的全培养液和培养物。

8.  如权利要求7所述的微生物制剂,其特征在于,其是通过以下制备方法制备得到的:
(1)将球毛壳菌FSR-74试管斜面种活化,取2个5 mm菌饼接种于用250 mL三角瓶装的100 mL马铃薯葡萄糖(PDB)液体培养基中,在170 r/min,25 ℃下培养48 h,获得种子液;
(2)将球毛壳菌FSR-74种子液以10%(体积比)接种于发酵培养液中培养,在170 r/min,25℃下培养96 h,获得培养液;
(3)将培养液经2层无菌纱布过滤,滤液经血球计数板计数,将孢子悬浮液分散至6 g·L-1羧甲基纤维素钠(CMC)溶液中,得孢子悬浮液,孢子含量为2×105 cfu·mL-1;
(4)将球毛壳菌FSR-74培养液在 8000 r/mim离心20 min,过滤,获得发酵液。

9.  如权利要求7-8所述的微生物制剂,其特征在于,所述的马铃薯葡萄糖(PDB)培养液的配方为:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,蒸馏水1000 mL, pH为6.8~7.2,121 ℃湿热灭菌30 min,冷却后备用。

10.  如权利要求7-9所述的微生物制剂,其特征在于,
所述的PDB培养液是这样配制的:称取200 g土豆切块后放入1000 mL水中,煮沸至土豆块变软,过滤得滤液,滤液中加入10 g葡萄糖充分混匀,定容,1000 mL三角瓶中装量为300 mL培养液,用双层封口膜封好三角瓶口,121 ℃湿热灭菌30 min,冷却后用于接种。

11.  如权利要求7-10中任一项所述的微生物制剂在防治人参真菌病害中的应用。

12.  如权利要求11所述的应用,其特征在于,所述真菌为毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)和人参链格孢菌(Alternaria panax)中的一种或多种。

13.  如权利要求12所述的应用,其特征在于,在人参真菌病害发病初期,将所述微生物制剂的稀释液均匀地施加到土壤中或喷洒于植物茎叶部,所述稀释液中微生物制剂含孢量为2×105 cfu·mL-1。

说明书

说明书一株球毛壳菌及其应用
技术领域
本发明涉及一株球毛壳菌及其应用。
背景技术
人参(Panax ginseng C.A. Mey)为五加科人参属多年生宿根阴性双子叶药用植物,是我国的名贵药材,有“百草之王”的美誉。人参在中国、韩国、朝鲜、俄罗斯等国家有大面积种植,其中,中国东北特别吉林省是人参的主产区,已成为当地的重要支柱产业之一。人参的长期人工种植和品种选育难度大导致人参种质退化、病害严重、质量差、产量低。化学农药的大量使用,导致农药残留和环境污染,降低了人参药材的安全性和商品价值。病害防控问题已成为制约人参产业可持续发展的重大问题之一。
人参病害约有20~40种,其中,以下7类病原菌是导致人参常见病害并限制人参产业发展的主要病原菌:由腐皮镰孢菌(Fusarium solani)导致的人参根腐病一般发病率在30%左右,严重时六年生人参根腐病造成的死亡率可达50%~80%,主要危害春季幼苗根部和根茎部(地表以下茎部),腐烂的参根呈黑褐色湿腐状,后期糟朽状,仅存中空的根皮;恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)导致的人参疫病严重时发病率可达70%,其症状为发病轻时叶片上产生不规则的暗绿色斑,重者茎叶枯萎,根部腐烂,植株成片枯死,减产严重;人参核盘菌(Sclerotinia schinseng)导致的人参菌核病主要危害3年生以上参根,发病部位为芽苞、根和根茎,参根被害后,初期在表面生少许白色绒状菌丝体,以后,内部迅速腐败、软化,细胞全部被消解殆尽,只留下坏死的外表皮,表皮内外形成许多鼠粪状的菌核;人参链格孢菌(Alternaria panax)导致的人参黑斑病一般发病率20%-30%,严重时达到100%,造成早期落叶,植株枯萎,不结实,参根和参籽减产;立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)导致的人参立枯病是人参苗期主要病害之一,在低温湿度大的条件下,发展蔓延极为迅速,一般发病率为8~30%,严重者可达40%左右,病菌使幼苗在地面3~5厘米干湿土交界面的茎部缢缩、腐烂,切断输导组织,致使幼苗倒伏;毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)导致的人参锈腐病严重时发病率达70%以上,该病发生于根的各部位,病斑呈铁锈色,由点至面扩散至全根,土壤湿度大、透气不好、腐殖质层厚,发病重;灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Pers.)引起的人参灰霉病发病初期在参根的芽胞上出现褐色斑点,从参根主根的外表上看不出异常现象,但用手掐时,参根内部的组织已变软。发病后期上述两者都表现为软腐症状,并在病部产生灰色的绒毛状霉层,有时可在病根上形成黑色的菌核。
长期以来通过使用化学农药等化学防治措施防治人参病害并未达到预期效果,而且化学农药过量使用不仅会破坏土壤微生态环境,加重环境污染,也使有毒物质在参根内大量积累,降低人参的使用安全性和商品价值。因此,病害防治重点逐步转向生物防治和农业防治措施上。在农作物植物保护领域,利用作物的健株根际土壤筛选对病原菌具有显著生防效果的土壤微生物,并制成微生物菌剂是生物防控研究的重要手段之一,也是有益微生物资源开发利用的重要途径。
生物防治是以生态学原理为基础,利用生物物种间的相互作用,以一种或一类生物抑制另一种或另一类生物。生物防治最大的优点是不污染环境,没有农药残留,这是农药等非生物方法防治病虫害所无法比拟的。利用生防微生物防治病原微生物是生物防治技术的重要组成部分。它避免了大量使用化学农药带来的一系列植保、环境和能源方面的问题,避免了农药残留对人畜的危害,更重要的是促进了农业可持续发展。毛壳菌属(Chaetomium sp.)真菌广泛分布于土壤及植物体内。该类微生物能产生毛壳素、球毛壳素等多种抗生素,作为植物病原菌的生物防治菌被广泛研究。目前研究的拮抗毛壳菌种类较少,一株球毛壳菌(Chaetomium globosum)已从植物体内分离获得并被用于防治植物病害,而利用球毛壳菌防治人参真菌性病害未见报道。
发明内容
本发明的目的在于:针对人参生产中的主要真菌性病害,尤其是人参土传病害发生面积日益扩大,化学药剂防治除易造成环境污染和农药残留外,防效也不理想的实际情况,提出一株从人参根际土壤中分离获得的球毛壳菌(Chaetomium globosum) FSR-74菌株及其在分别引起人参根腐病、锈腐病、黑斑病、立枯病、疫病、菌核病和灰霉病的腐皮镰孢菌(F. solani)、毁灭柱孢菌(C. destructans)、人参链格孢菌(A. panax)、立枯丝核菌(Rh. solani)、恶疫霉菌(Ph. cactorum)、人参核盘菌(S. schinseng)和灰葡萄孢菌(B. cinerea)7种病原菌防控上的应用。
本发明提供了一种对上述引起人参根腐病、锈腐病、黑斑病、立枯病、疫病、菌核病和灰霉病的7种病原真菌均具有良好防控作用的球毛壳菌(Chaetomium globosum) FSR-74,该菌株的保藏名称为球毛壳FSR-74,分类命名为球毛壳Chaetomium globosum,保藏单位为:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏日期:2014年9月19日,保藏编号:CGMCC No.9690,保藏地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
本发明提出的球毛壳菌FSR-74菌株鉴定采用传统形态鉴定技术及现代rDNA-ITS序列分析技术。FSR-74在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板上25 ℃培养时生长较慢,菌落浅褐,橄褐或棕褐色,具灰白色或橄褐色气生菌丝,背面棕褐色,常具橄褐色渗出物,菌落边缘常呈不整齐的波裂状。FSR-74的显微结构在10×50光学显微镜下观察,子囊果表生,以褐色假根固着于基质表面,在反射光下为橄绿色至橄褐色,倒卵形至近球形,直径160~240 μm,高约220~300 μm;子囊果壁由暗褐色交错丝组织构成;顶生毛大量而密集,曲折状、波浪状或稍呈螺旋状卷曲,褐色,具隔,基部隔膜较明显,不分枝,表面具密集疣点,基部宽约2.5~4 μm;侧生毛曲折状,分隔明显;子囊棍棒状,27~36×11~15 μm,内有8 个子囊孢子,子囊壁容易消解;子囊孢子柠檬形,两侧扁,两端各具一细尖,成熟时褐色,8.5~11 × 7~8.5 μm,具单个顶生芽孔。所述的马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)配方为:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,琼脂15 g/L,蒸馏水1000 mL,2 μg/mL青霉素,pH为6.8~7.2。
本发明提出的球毛壳菌FSR-74菌株的rDNA-ITS序列长度为604 bp,具体如SEQ ID No:l所示。应用BLAST和DNAMAN等软件进行分析,将FSR-74菌株的ITS序列通过BLAST比对,能在GenBank中找到同源性非常高的相近菌株序列。与菌株FSR-74相似性最高的是Chaetomium globosum,同源性达到99%。根据MEGA5.10Beta2软件以UPGMA 法构建系统发育树发现,FSR-74与Chaetomium globosum同属一个遗传分枝,亲缘关系十分接近,亲源性达到了99%。结合形态学分类和分子生物学鉴定结果,可以确认本发明的菌株FSR-74为球毛壳菌(Chaetomium globosum)。
本发明涉及球毛壳菌FSR-74在防治植物真菌病害中的应用,所述植物优选为人参,所述真菌优选为引起人参根腐病的腐皮镰孢菌(F. solani)、引起人参锈腐病的毁灭柱孢菌(C. destructans)、引起人参黑斑病的人参链格孢菌(A. panax)、引起人参立枯病的立枯丝核菌(R. solani)、引起人参疫病的恶疫霉菌(P. cactorum)、引起人参菌核病的人参核盘菌(S. schinseng)和引起人参灰霉病的灰葡萄孢菌(B. cinerea)这7种病原菌中的一种或多种。
本发明还涉及球毛壳菌FSR-74在防治植物真菌病害中的防病机理,所述植物优选为人参,所述真菌优选为引起人参根腐病的腐皮镰孢菌(F. solani)、引起人参锈腐病的毁灭柱孢菌(C. destructans)、引起人参黑斑病的人参链格孢菌(A. panax)、引起人参立枯病的立枯丝核菌(R. solani)、引起人参疫病的恶疫霉菌(P. cactorum)和引起人参灰霉病的灰葡萄孢菌(B. cinerea)。球毛壳菌FSR-74通过竞争作用抢占空间位置和营养物质有效抑制人参病原菌菌丝生长;通过重寄生作用并释放抑菌活性物质导致病原菌菌丝及分生孢子畸形,抑制病原菌生长及孢子萌发。
本发明还涉及一种球毛壳菌FSR-74的微生物制剂,其可通过以下方法制备得到:
(1)将球毛壳菌FSR-74试管斜面种活化,取2个5 mm菌饼接种于用250 mL三角瓶装的100mL马铃薯葡萄糖(PDB)液体培养基中,在170 r/min,25 ℃下培养48 h,获得种子液;
(2)将球毛壳菌FSR-74种子液以10%(体积比)接种于发酵培养液中培养,在170 r/min,25℃下培养96 h,获得培养液;
(3)将培养液经2层无菌纱布过滤,滤液经血球计数板计数,将孢子悬浮液分散至6 g·L-1羧甲基纤维素钠(CMC)溶液中,得孢子悬浮液,孢子含量为2×105 cfu·mL-1;
(4)将球毛壳菌FSR-74培养液在 8000 r/mim离心20 min,过滤,上清即为发酵液。
本发明的球毛壳菌FSR-74及其发酵液对人参具有田间防病和促生长的作用。
本发明的优点在于,保藏号为CGMCC No.9690的球毛壳菌FSR-74对分别引起人参根腐病、锈腐病、黑斑病、立枯病、疫病、菌核病和灰霉病的腐皮镰孢菌(F. solani)、毁灭柱孢菌(C. destructans)、人参链格孢菌(A. panax)、立枯丝核菌(R. solani)、恶疫霉菌(P. cactorum)、人参核盘菌(S. schinseng) 和灰葡萄孢菌(B. cinerea) 等7种病原菌具有不同程度的防治效果,对峙培养时对人参病原菌生长抑制率达46.67%~73.33%,发酵液培养时对人参病原菌生长抑制率达41.11%~61.45%,FSR-74的发酵液对人参具有促生长作用,无毒无致病性,对人畜安全,不污染环境;同时,生防菌株FSR-74孢子悬浮液直接施加到土壤中对植物进行灌根或涂叶处理即可发挥其抑菌、杀菌作用,能显著改善人参根际微生物群落结构,形成一个生物多样化的人参根际土壤微生态环境,从而有效持久地控制人参真菌性病害的发生。
附图说明

图1:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)菌丝的生长平板抑制作用。
图2:本发明的球毛壳菌FSR-74株对腐皮镰孢菌(Fusarium solani)菌丝的生长平板抑制作用。
图3:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对人参链格孢菌(Alternaria panax)菌丝的生长平板抑制作用。
图4:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对人参核盘菌(Sclerotinia schinseng)菌丝的生长平板抑制作用。
图5:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)菌丝的生长平板抑制作用。
图6:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)菌丝的生长平板抑制作用。
图7:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)菌丝的生长平板抑制作用。
图8:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制腐皮镰孢菌(Fusarium solani)菌丝生长的显微观察。
图9:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)菌丝生长的显微观察。
图10:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)菌丝生长的显微观察。
图11:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans) 菌丝生长的显微观察。
图12:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制人参链格孢菌(Alternaria panax)菌丝生长的显微观察。
图13:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株抑制灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)菌丝生长的显微观察。
图14:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对腐皮镰孢菌(Fusarium solani)菌丝生长的抑制作用。
图15:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)菌丝生长的抑制作用。
图16:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对人参链格孢菌(Alternaria panax)菌丝生长的抑制作用。
图17:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)菌丝生长的抑制作用。
图18:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)菌丝生长的显微观察。
图19:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制腐皮镰孢菌(Fusarium solani)菌丝生长的显微观察。
图20:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制人参链格孢菌(Alternaria panax)菌丝生长的显微观察。
图21:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)菌丝生长的显微观察。
图22:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)菌丝生长的显微观察。
图23:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制人参链格孢菌(Alternaria panax)孢子萌发的显微观察。
图24:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对人参的促生长作用(A:空白液体培养基,B:浇注球毛壳菌FSR-74发酵液)。
图25:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对毁灭柱孢菌引起的人参锈腐病的防治效果(A:无菌水灌根,B:球毛壳菌FSR-74孢子悬浮液灌根)。
图26:本发明的球毛壳菌FSR-74菌株对人参链格孢菌引起的人参黑斑病的防治效果(A:无菌水涂抹叶片,B:球毛壳菌FSR-74孢子悬浮液涂抹叶片)。
具体实施方式

实施例1
球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74菌株的分离和保藏
该菌株自吉林省抚松县榆树人参栽培地多年生人参健株的根际土壤分离得到。采集上述土壤样品,去除表面枯落物后过2 mm筛。称取新鲜土壤样品10 g,放入装有玻璃珠和90 mL无菌生理盐水的三角瓶中,充分振荡30 min,使样品与无菌水混合均匀,制得土壤悬浊液。在无菌条件下取 1 mL振荡液,加入 9 mL 无菌生理盐水,按梯度依次制成10-2、10-3、10-4的稀释液。分别吸取100 μL各稀释液加入到马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板上,采用平板稀释法均匀涂布,每处理3次重复,25 ℃培养箱培养7 d。挑选单菌落转接到马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板培养长出菌落后,采用单孢分离法进行分离纯化,纯化菌株于4 ℃保存。
马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)配方为:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,琼脂15 g/L,蒸馏水1000 mL, 2 μg/mL青霉素,pH为6.8~7.2。
该菌株在在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板上25 ℃培养时生长较慢,菌落浅褐,橄褐或棕褐色,具灰白色或橄褐色气生菌丝,背面棕褐色,常具橄褐色渗出物,菌落边缘常呈不整齐的波裂状。FSR-74菌株的子囊果表生,以褐色假根固着于基质表面,在反射光下为橄绿色至橄褐色,倒卵形至近球形,直径160~240 μm,高约220~300 μm;子囊果壁由暗褐色交错丝组织构成;顶生毛大量而密集,曲折状、波浪状或稍呈螺旋状卷曲,褐色,具隔,基部隔膜较明显,不分枝,表面具密集疣点,基部宽约2.5~4 μm;侧生毛曲折状,分隔明显;子囊棍棒状,27~36×11~15 μm,内有8个子囊孢子,子囊壁容易消解;子囊孢子柠檬形,两侧扁,两端各具一细尖,成熟时褐色,8.5~11 × 7~8.5 μm,具单个顶生芽孔。
该菌株于2014年9月19日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCC No.9690,保藏地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
该菌株我们命名为FSR-74,分类命名为:球毛壳菌Chaetomium globosum。
实施例2
球毛壳菌FSR-74菌株对人参真菌病害病原菌生长的抑制作用
采用3点杯碟对峙,生长速率法测定菌株FSR-74对人参7种真菌病害病原菌的抑制作用:用直径5mm的打孔器将活化好的人参病原菌菌落制成相应尺寸的菌饼,无菌接种至马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板(直径90 mm)的正中央,在距病原菌2.5 cm处的3方各接入一个待测菌的菌饼,另1方为空白,作为处理组,每个处理重复3次;另在一块PDA平板只接种人参病原菌,作为对照组,均置于25 ℃培养箱培养7 d,待对照组病原菌菌落长满平板,测量处理组病原菌菌落直径(单位: mm),并按照如下公式计算抑菌率。每种病原菌重复3次,结果取平均值。抑菌率( %) = (对照病原菌菌落扩展半径-与生防真菌对峙培养的病原菌菌落扩展半径)/ 对照病原菌菌落扩展半径×100%
马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)配方为:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,琼脂15 g/L,蒸馏水1000 mL, 2 μg/mL青霉素,pH为6.8~7.2。
结果如表1所示,菌株FSR-74对分别引起人参根腐病、锈腐病、黑斑病、立枯病、疫病、菌核病和灰霉病的腐皮镰孢菌(F. solani)、毁灭柱孢菌(C. destructans)、人参链格孢菌(A. panax)、立枯丝核菌(R. solani)、恶疫霉菌(P. cactorum)、人参核盘菌(S. schinseng) 和灰葡萄孢菌(B. cinerea)7种病原菌均具有明显的抑制作用。特别是对引起人参根腐病的腐皮镰孢菌的抑菌率达到67.48%,对引起人参立枯病的立枯丝核菌和引起人参菌核病的人参核盘菌的抑菌率为62%左右,对引起人参锈腐病的毁灭柱孢菌和人参灰霉病的灰葡萄孢菌的抑菌率为50%~53%,对引起黑斑病的人参链格孢和人参疫病的恶疫霉菌的抑菌率也达到了46.67%,反映出菌株FSR-74对人参7种主要病原真菌的防治作用具有广谱性(表1)。
表1球毛壳菌FSR-74对人参病原真菌的抑制作用(%)

实施例3 球毛壳菌FSR-74培养液,孢子悬浮液及发酵菌液的制备
将球毛壳菌FSR-74试管斜面种活化,取2个5 mm菌饼接种于用250 mL三角瓶装的100 mL马铃薯葡萄糖液体培养基(PDB)中,在170 r/min,25 ℃下培养48 h,获得种子液;将球毛壳菌FSR-74种子液以10%(体积比)接种于发酵培养液中培养,在170 r/min,25 ℃下培养96 h,获得培养液;将球毛壳菌FSR-74培养液经2层无菌纱布过滤,滤液经血球计数板计数,将孢子悬浮液分散至6 g·L-1羧甲基纤维素钠(CMC)溶液中,获得孢子悬浮液,孢子含量为2×105 cfu·mL-1;将球毛壳菌FSR-74菌株培养液在8000 r/mim离心20 min,上清即为发酵液;发酵液经0.45 μm微孔滤膜过滤,获得球毛壳菌FSR-74无菌发酵液。
马铃薯葡萄糖液体培养基(PDB)的制备方法:土豆200 g/L,葡萄糖10 g/L,蒸馏水1000 mL,pH为6.8~7.2。1000 mL三角瓶中装量为300 mL培养液,用双层封口膜封好三角瓶口,121 ℃湿热灭菌30 min,冷却后备用。
实施例4
球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对人参病原菌的抑制作用
采用含毒介质培养,生长速率法测定球毛壳菌FSR-74发酵液对人参真菌病害病菌的抑制作用:按实施例3制备球毛壳菌FSR-74菌株无菌发酵液,将FSR-74菌株无菌发酵液与马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)按1:4比例混合均匀,配制成含药培养基,然后将人参病原菌菌饼置于含药培养基中央,以混合无菌水作对照,每个处理5次重复,25 ℃下恒温培养,6 d 后测量菌落半径并计算抑菌率。计算方法同实施例2。
结果如表2所示,球毛壳菌FSR-74发酵液对分别引起人参根腐病、锈腐病、黑斑病、立枯病、疫病和灰霉病的腐皮镰孢菌(F. solani)、毁灭柱孢菌(C. destructans)、人参链格孢菌(A. panax)、立枯丝核菌(R. solani)、恶疫霉菌(P. cactorum)和灰葡萄孢菌(B. cinerea) 6种病原菌产生不同程度的抑制作用。其中,对引起人参锈腐病的毁灭柱孢菌抑菌率达到61.45%,对立枯丝核菌和恶疫霉菌的抑菌率为50%左右,对人参链格孢菌和灰葡萄孢菌的抑制率最低,约为41%~ 44%,说明球毛壳菌FSR-74发酵液对6种人参病原菌的防治具有广谱性(表2,图8-16)。
表2球毛壳菌FSR-74发酵液对人参病原真菌的抑菌作用(%)

实施例5 球毛壳菌FSR-74菌株抑制人参真菌病害病原菌生长的生防机制
采用对峙培养法研究多球毛壳菌FSR-74防治人参真菌性病害病原菌的生防机制:分别在直径9 cm 马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板相对位置各接入1个5 mm球毛壳菌FSR-74菌饼及人参病原菌菌饼,两接种点相距3 cm,以人参病原菌或生防真菌单独接种于马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)作对照,每个处理5次重复,25 ℃下恒温培养,在对峙培养过程中,当人参病原菌菌丝前端出现抑制现象时,切取拮抗带上菌丝,采用基恩士超景深三维立体显微镜(VHX-600)观察菌丝形态及相互影响情况。
结果表明,球毛壳菌FSR-74对人参病原菌菌丝生长具有一定抑制作用。在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)培养基上,球毛壳菌FSR-74与腐皮镰孢菌,灰葡萄孢菌及人参链格孢菌生长速度相当;对峙培养时,球毛壳菌FSR-74紧贴病原菌生长,且在菌落相接处形成明显拮抗带,靠近球毛壳菌FSR-74边缘的病原菌菌丝稀薄并有纠结现象,菌丝体颜色变深伴有黄色或黄褐色分泌物质生成,而距球毛壳菌FSR-74较远的菌落颜色较浅,表明两菌株对抗生长,互相影响;球毛壳菌FSR-74比引起人参立枯病的立枯丝核菌生长缓慢,随对峙培养时间延长,靠近球毛壳菌FSR-74边缘的菌丝体变粗,颜色变深,对峙培养后期立枯丝核菌边缘几乎不产生气生菌丝,且与球毛壳菌FSR-74之间形成明显拮抗带;球毛壳菌FSR-74比恶疫霉菌,人参核盘菌和毁灭柱孢菌生长速度快,对3种病原菌产生明显抑制作用,表现在病原菌边缘几乎不产生气生菌丝并在菌落交接处产生褐色分泌物,对峙培养后期病原菌菌落被包围,菌落逐渐萎缩,由此说明菌株FSR-74具有较强的竞争优势(图1-7)。
显微观察发现,人参病原真菌的正常菌丝体生长较快且粗细均匀,菌丝层厚而密集,在球毛壳菌FSR-74作用下,拮抗带周围的人参病原菌菌丝体分枝增多,菌丝顶端和分枝处膨大畸形,生长受阻,原生质凝聚,出现菌丝扭曲、断裂现象。另外,挑取对峙培养菌落交接处菌丝镜检发现,球毛壳菌FSR-74菌丝以平行,缠绕人参病原菌菌丝等方式对其产生拮抗作用(图8-13)。
实施例6  球毛壳菌FSR-74菌株发酵液抑制人参真菌病害病原菌生长的生防机制
采用含毒介质培养,生长速率法测定球毛壳菌FSR-74发酵液对人参真菌性病害病原菌生长的影响:按实施例3方法获得球毛壳菌FSR-74发酵液,发酵液经0.45 μm微孔滤膜过滤,获得球毛壳菌FSR-74无菌发酵液。将球毛壳菌FSR-74菌株无菌发酵液与马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)按1:4比例混合均匀,配制成含药培养基,按实施例4方法培养人参病原菌,6 d 后采用基恩士超景深三维立体显微镜(VHX-600)观察菌丝形态。
结果表明,人参病原真菌菌丝体在含药培养基上的生长速度显著低于马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)培养基,菌丝层稀薄,菌丝体粗细不均匀伴有纠结现象,病原菌生长受到抑制,人参链格孢菌及灰葡萄孢菌在生长过程中释放褐色对抗物质。球毛壳菌FSR-74发酵液中存在活性抑菌物质,能对人参病原菌菌丝形态产生强烈影响(图14-17)。
在显微镜下观察,人参病原菌菌丝膨大成串珠状,短而粗,聚集成丛枝状,有些菌丝顶端或局部畸形,形成膨胀泡后破裂,胞内物质向外泄漏。球毛壳菌FSR-74发酵液中的抑菌活性物质可以导致人参病原真菌菌丝中原生质浓缩,菌丝畸形,同时通过破坏菌丝细胞壁,使胞内物质外渗,引起菌丝断裂(图18-22)。
实施例7  球毛壳菌FSR-74菌株发酵液对人参病原菌分生孢子萌发的影响
采用载体萌发法测定球毛壳菌FSR-74发酵液对人参真菌病害病原菌孢子的影响:将人参链格孢菌(A. panax)、毁灭柱孢菌(C. destructans)、腐皮镰孢菌(F. solani)、灰葡萄孢(B. cinerea)的孢子制备孢子悬浮液(显微镜100倍下100个孢子/视野) 0.1 mL于清洁无菌的1.5 mL离心管中,用二倍稀释法加入球毛壳菌FSR-74菌株无菌发酵液,以滴加0.1 mL马铃薯葡萄糖液体培养基(PDB)为对照,25 ℃培养,以芽管长度超过分生抱子直径的一半作为萌发的标准,在处理6 h、12 h、24 h和48 h在载玻片上镜检孢子萌发情况及萌发孢子芽管的畸形情况,并计算萌发抑制率。
结果如表3所示,球毛壳菌FSR-74无菌发酵液对人参链格孢菌,毁灭柱孢菌,腐皮镰孢菌及灰葡萄孢菌的孢子萌发均具有不同程度抑制作用。25 ℃培养6 h人参病原真菌孢子萌发率低,腐皮镰孢菌孢子萌发率仅有11%,其他病原菌孢子萌发率接近于0。随处理时间延长,孢子萌发率逐渐增加,48 h时FSR-74发酵液对毁灭柱孢菌和灰葡萄孢菌孢子萌发抑制率最大(55%左右),对人参链格孢菌和腐皮镰孢菌孢子萌发抑制率为 45%左右。由附图23可知,球毛壳菌FSR-74发酵液可导致人参病原真菌孢子萌发受阻,孢子畸形,芽管前端膨大出现畸形泡状物,芽管上长出的菌丝不能向前伸展,从而使孢子失去了侵袭能力,球毛壳菌FSR-74无菌发酵液中可能含有抑菌活性物质。
表3 FSR-74发酵液对常见人参病原菌孢子萌发的影响
 
 实施例8  球毛壳菌FSR-74定殖试验
(1)球毛壳菌FSR-74在土壤中的定殖
采用拌土接种法测定球毛壳菌FSR-74在土壤中的定殖量,将用利福平(300 μg/mL)标记过的球毛壳菌FSR-74接种于马铃薯葡萄糖(PDB)培养液,25 ℃,170 r/min,摇床振荡6 d,获得球毛壳菌FSR-74突变菌株培养液,按实施例3获得球毛壳菌FSR-74突变菌株孢子悬浮液,并稀释至1×105 cfu/mL,4 ℃冰箱保存,备用。将自然土(未栽参的新林地土壤,使用前去除枯枝落叶等杂质,按照体积比将新林地土与蛭石按2:1比例混匀)装入直径为20 cm花盆,每盆装土1 kg,向土壤中注入100 mL标记过的球毛壳菌FSR-74突变菌株孢子悬浮液拌土。室温下放置,每隔7 d分离1次土壤内的真菌(土壤先经梯度稀释后,取10-2、10-3、10-4的土壤稀释液进行平板涂布),计算含菌量。
结果表明,35 d后自然土中球毛壳菌FSR-74的定殖量能达到每克土2.73×104 cfu/g以上。这说明球毛壳菌FSR-74在土壤中具有较强的定殖能力。
(2)球毛壳菌FSR-74在人参根茎叶的定殖
采用灌根接种法,球毛壳菌FSR-74突变菌株的孢子悬浮液制备同实施例3。将自然土(未栽参的新林地土壤,使用前去除枯枝落叶等杂质,按照体积比将新林地土与蛭石按2:1比例混匀)装入直径为20 cm花盆,每盆装土1 kg,选择大小一致且生长良好的一年生人参幼苗进行移栽,每盆4株,每个处理重复6盆。移栽30 d后,沿人参苗的茎基部向其根部土壤注入突变菌株的孢子悬浮液(每株25 mL),田间管理同常规生产。接种7 d后采集整株人参,将人参的根、茎、叶进行表面消毒(用50%乙醇浸泡处理 5 min),之后置于75%的乙醇溶液中10 min,再放入1%的次氯酸钠溶液中浸泡5 min,然后用无菌水冲洗5次(将最后1次冲洗材料的无菌水100 μL涂于PDA平板上检测表面消毒是否彻底);无菌材料经无菌吸水纸吸干后取1 g无菌材料置于无菌研钵中,加10 mL无菌水进行研磨;研磨成匀浆后静置 30 min,上清液作为浸出液备用,其浓度为0.1 g/mL。取100 μL上清液涂布于含300 μg/mL利福平的PDA平板上,每处理重复3次;平板倒置于25 ℃恒温箱中培养7 d,检测是否有待测菌的生长。结果表明,28 d时在人参根部可回收到球毛壳菌FSR-74。这说明球毛壳菌FSR-74能在人参体内较长时间存在,具有一定内生性,应用潜力较好。
实施例9  球毛壳菌FSR-74菌株对人参的促生作用
采用盆栽试验法测定球毛壳菌FSR-74菌株对人参的促生长作用:按实施例4方法获得球毛壳菌FSR-74培养液。将自然土(未栽参的新林地土壤,使用前去除枯枝落叶等杂质,按照体积比将新林地土与蛭石按2:1比例混匀)装入直径为20 cm花盆,每盆装土1 kg。选择大小一致且生长良好的一年生人参幼苗进行移栽,每盆4株。试验组用球毛壳菌FSR-74发酵液(含菌量约为2×105 cfu·mL-1)的50倍无菌水稀释液30 mL灌根,对照组用无菌马铃薯葡萄糖(PDB)培养液的50倍无菌水稀释液30 mL灌根,每处理6盆,随机排列,田间管理同常规生产。待人参苗长至30 d后,分别随机选取处理组和对照组人参苗各5株,小心将完整植株挖出,洗去根部泥土,测量其株高、根长、整株鲜重和根鲜重指标。然后108 ℃烘干至恒重,测整株干重和根干重。
盆栽试验结果表明(表4),接种球毛壳菌FSR-74后种植人参,其植株株高、整株鲜重、根鲜重、根长、整株干重及根干重较对照组均有不同程度的增加,其中,球毛壳菌FSR-74处理后人参地上茎叶部分干鲜重较对照增加7%~16%,人参根的干鲜重较对照处理显著增长33%~38%,证明球毛壳菌FSR-74对人参根生长具有显著的促进作用(附图24)。同时,也说明球毛壳菌FSR-74对人参是安全的。
表4 球毛壳菌FSR-74对人参生长的促进作用
 
实施例10  球毛壳菌FSR-74菌株对人参真菌病害的田间防治试验
对引起人参锈腐病的毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)的防治试验于2014年安排在吉林农业大学药用植物园人参实验田进行盆栽试验。将自然土(未栽参的新林地土壤,使用前去除枯枝落叶等杂质,按照体积比将新林地土与蛭石按2:1比例混匀)装入直径为20 cm花盆,每盆装土1 kg。人参于4月17日移栽,选择大小一致且生长良好的一年生人参幼苗进行移栽,每盆4株。移栽30 d后,采用伤根灌注法同时接种毁灭柱孢菌和球毛壳菌FSR-74孢子悬浮液,含孢子量为2×105 cfu·mL-1,孢子悬浮液制备方法同实施例3,各菌株每盆各株接种量均为15 mL。以50%多菌灵可湿性粉剂的500倍无菌水稀释液为药剂对照,以无菌水为空白对照。每处理6盆,随机排列,水肥措施管理同常规生产。接种35 d后统计发病程度,调查病情指数,调查结果如表5。
对引起人参黑斑病的人参链格孢菌(Alternaria panax)的防治试验于2014年安排在吉林农业大学药用植物园人参实验田进行。将自然土(未栽参的新林地土壤,使用前去除枯枝落叶等杂质,按照体积比将新林地土与蛭石按2:1比例混匀)装入直径为20 cm花盆,每盆装土1 kg。人参于4月17日移栽,选择大小一致且生长良好的一年生人参幼苗进行移栽,每盆4株。移栽30 d后,采用针刺涂抹法同时接种人参链格孢菌和球毛壳菌FSR-74孢子悬浮液,含孢子量为2×105 cfu·mL-1,孢子悬浮液制备方法同实施例3,各菌株每盆各株接种量均为15 mL。以50%多菌灵可湿性粉剂的500倍无菌水稀释液为药剂对照,以无菌水为空白对照。每处理6盆,随机排列,水肥措施管理同常规生产。接种35 d后统计发病程度,调查病情指数,调查结果如表5。
注:防效试验计算方法:病情指数=[∑(病级株数×代表值)/(总株数×最高病级代表值)]×100,相对防效(%)=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100
如表5所示,球毛壳菌FSR-74对由毁灭柱孢菌引起的人参锈腐病和由人参链格孢菌引起的人参黑斑病有较好的防效,防治效果与上述病害主用对照药剂相当或略优(附图25,26)。
表5 球毛壳菌FSR-74对上述人参真菌性病害的盆栽防治试验

实施例11  FSR-74菌株的分子鉴定
应用TaKaRa Universal Genomic DNA Extraction Kit Ver.3.0试剂盒(宝生物工程(大连)有限公司,TaKaRa Code:DV811A)进行人参生防真菌基因组DNA的提取。自行合成真菌rDNA的ITS通用引物序列为ITS4:5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3',ITS5:5'-GGAAGTAAAAGTCGTA ACAAGG-3',以FSR-74菌体基因组DNA为模板,进行rDNA-ITS-PCR扩增。反应体系(20 μL)如下:2 × PCR Mix 10 μL,ddH2O 7.8 μL,DNA Template 1 μL,ITS4 0.6 μL,ITS5 0.6 μL。PCR扩增程序:94 ℃变性3 min,94 ℃变性30 s,56 ℃复性30 s,72 ℃延伸30 s,30个循环,72 ℃延伸10 min。PCR扩增产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测,得到一条750 bp左右的特异性片段,测定该片段序列(采用TIANGEN凝胶回收试剂盒于生工生物工程(上海)股份有限公司测序)。结果表明,FSR-74菌株的DNA为604 bp,具体如SEQ ID No:1所示。将测得的ITS序列应用BLAST软件和DNAMAN软件以及Clustal-X拼接软件进行分析,发现与FSR-74菌株相似性最高的是Chaetomium globosum,同源性达到99%。利用MEGA5.10Beta2 软件以 UPGMA 法构建系统发育树1000 次随机抽样,计算自引导值 (Bootstrap),根据MEGA5.10Beta2软件以UPGMA 法构建系统发育树发现,FSR-74与Chaetomium globosum同属一个遗传分枝,亲缘关系十分接近,亲源性达到了99%。结合传统形态学分类和现代分子生物学鉴定结果,可以确认本发明的菌株FSR-74为球毛壳菌(Chaetomium globosum)。
以上各实施案例不是对本发明的具体限制,只要根据权利要求限定的范围,在本专利的启示下,结合本领域的基本常识,将所述菌株用于人参真菌性病害的防治中,都属于本发明的保护范围。
序列表
SEQ ID No:l
TTGTAAGTAAAATGTCGTAACAAGGTCTCCGTTGGTGAACCAGCGGAGGGATCATTACAGAGTTGCAAAACTCCCTAAACCATTGTGAACGTTACCTATACCGTTGCTTCGGCGGGCGGCCCCGGGGTTTACCCCCCGGGCGCCCCTGGGCCCCACCGCGGGCGCCCGCCGGAGGTCACCAAACTCTTGATAATTTATGGCCTCTCTGAGTCTTCTGTACTGAATAAGTCAAAACTTTCAACAACGGATCTCTTGGTTCTGGCATCGATGAAGAACGCAGCGAAATGCGATAAGTAATGTGAATTGCAGAATTCAGTGAATCATCGAATCTTTGAACGCACATTGCGCCCGCCAGCATTCTGGCGGGCATGCCTGTTCGAGCGTCATTTCAACCATCAAGCCCCCGGGCTTGTGTTGGGGACCTGCGGCTGCCGCAGGCCCTGAAAAGCAGTGGCGGGCTCGCTGTCGCACCGAGCGTAGTAGCATACATCTCGCTCTGGTCGCGCCGCGGGTTCCGGCCGTTAAACCACCTTTTAACCCAAGGTTGACCTCGGATCAGGTAGGAAGACCCGCTGAACTTAAGCATATCAATAACCCGGAGGAA

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本发明公布一株球毛壳菌(Chaetomium globosum)FSR-74,保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏日期:2014年9月19日,其保藏号为CGMCC No.9690。所述菌株在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板25培养时生长较慢,菌落浅褐,边缘常呈不整齐的波裂状。FSR-74子囊果表生,以假根固着于基质表面;顶生毛波浪状,褐色,具隔,表面具密集疣点;子囊内有8。

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