哥斯达黎加链霉菌A-m1对小麦赤霉病的防治作用研究

李永丽, 陈磊, 周洲, 耿书宝, 乔利, 张方梅, 陈利军, 王丽娟

中国农学通报. 2024, 40(30): 128-134

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中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (30) : 128-134. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0192
植物保护·农药

哥斯达黎加链霉菌A-m1对小麦赤霉病的防治作用研究

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Research on Control Effect of Streptomyces costaricanus Strain A-m1 on Wheat Scab

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摘要

探究哥斯达黎加链霉菌A-m1对小麦赤霉病的防治作用,以期为小麦绿色生产提供技术支撑。通过培养分析菌株A-m1,以‘扬麦30’为供试小麦品种,在信阳市甘岸镇(东经114°04′,北纬32°19′)开展田间试验,采用数据单因素方差分析和样本间差异显著性分析,测定A-m1对小麦赤霉病病菌分生孢子萌发和菌丝生长的抑制活性,解析菌株A-m1抑菌作用的遗传和生理基础,研究在扬花期喷撒A-m1菌液和播种期施用A-m1固体菌肥对小麦赤霉病的防治作用。结果表明,小麦赤霉病菌分生孢子的萌发能够完全被菌株A-m1发酵液抑制,菌丝的生长也受到干扰和抑制。A-m1基因组编码有链霉素和四环素抗生素合成基因,还编码有酪蛋白酶、β-1,3-葡聚糖酶、纤维素酶、几丁质酶等基因,具有抑制或分解病原菌的作用,生化分析进一步验证了这些酶类的分泌。在小麦扬花期喷洒A-m1发酵液,对小麦赤霉病防效为52.28%,防治作用与80%多菌灵1000倍液相当。小麦播种期施用菌株A-m1菌肥替代部分复合肥,多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和苯丙氨酸解氨酶4种防御酶活性均显著高于对照组,同时丙二醛含量更低,对小麦赤霉病防效为57.18%。研究发现,菌株A-m1对小麦赤霉病的生长有抑制作用,并解析了防治作用产生的机制,大田试验也明确了A-m1发酵液喷雾和播种期菌株A-m1菌肥施用对小麦赤霉病的防效。研究为小麦生产中化肥农药减施技术的开发应用奠定了良好基础。

Abstract

The control effects of Streptomyces costaricanus strain A-m1 on wheat scab were studied in order to lay a foundation for the development of biocontrol agents for wheat production. The effects of A-m1 on spore germination and mycelial growth of wheat scab pathogen were determined, the genetic and enzymatic basis of the bacteriostatic effect of strain A-m1 was analyzed, and the control effect of spraying A-m1 bacterial liquid at flowering stage and applying A-m1 solid bacterial fertilizer at sowing stage on wheat scab was explored. The findings revealed that strain A-m1 exerted a potent inhibitory influence on both the conidial germination and mycelial expansion of Fusarium graminearum. The genomic of A-m1 encoded genes for the synthesis of streptomycin and tetracycline antibiotics, as well as genes such as casein, β-1, 3-glucanase, cellulase, and chitinase. They had the effect of inhibiting or decomposing pathogenic bacteria, and further biochemical analysis verified the secretion of the four enzymes. Spraying A-m1 fermentation broth at wheat flowering stage had a control effect of 52.28 % on wheat scab, a level of efficacy comparable to that of a 1000-fold dilution of 80% carbendazim solution. The application of A-m1 bacterial fertilizer substituting a portion of the traditional compound fertilizer at the sowing stage, led to a marked increase in the activity of defense enzymes, including polyphenol oxidase, peroxidase, catalase, and phenylalanine ammonia-lyase. At the same time, the content of malondialdehyde was lower, and the control effect on wheat scab was 57.18 %. In this study, the control effect of strain A-m1 on wheat scab was clarified, and the underlying mechanisms of its protective action had been partially dissected. Field experiments also confirmed the control effect of A-m1 fermentation broth spraying and strain A-m1 bacterial fertilizer application on wheat scab during sowing period, which laid a good foundation for the reduction of chemical fertilizers and pesticides in wheat production.

关键词

哥斯达黎加链霉菌 / 诱导抗性 / 抑菌酶 / 小麦赤霉病 / 菌肥

Key words

Streptomyces costaricanus / induced resistance / antibacterial enzyme / wheat scab / microbial fertilizer

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李永丽 , 陈磊 , 周洲 , 耿书宝 , 乔利 , 张方梅 , 陈利军 , 王丽娟. 哥斯达黎加链霉菌A-m1对小麦赤霉病的防治作用研究. 中国农学通报. 2024, 40(30): 128-134 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0192
LI Yongli , CHEN Lei , ZHOU Zhou , GENG Shubao , QIAO Li , ZHANG Fangmei , CHEN Lijun , WANG Lijuan. Research on Control Effect of Streptomyces costaricanus Strain A-m1 on Wheat Scab. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2024, 40(30): 128-134 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0192

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为研发防治小麦赤霉病的新药剂,采用菌丝生长速率法分别检测了丙硫菌唑、丙环唑及其7种配比混剂对赤霉病菌的室内毒力,并进行了优选配比制剂对赤霉病、籽粒DON毒素、白粉病和叶锈病的田间药效试验。结果表明,丙硫菌唑与丙环唑配比为1:1时增效系数为2.4375,增效最显著。田间药效试验中,40%丙硫菌唑∙丙环唑可分散油悬浮剂(OD)600 g/hm<sup>2</sup>对赤霉病病指防效和籽粒DON防效分别为93.46%和91.26%,2次药后21 d对白粉病和叶锈病病指防效分别为93.50%和93.19%,均高于常规药剂戊唑醇和多菌灵,并且对小麦生长安全。40%丙硫菌唑∙丙环唑OD对赤霉病和籽粒DON毒素防效优良,同时对白粉病和叶锈病兼治效果优良,具有较好的开发潜力。
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基金

信阳农林学院科技创新团队建设项目“作物绿色防控与品质调控”(XNKJTD-007)
信阳市重点研发与推广专项项目“作物促生防病微生物菌肥的研制与应用”(20220061)
国家重点研发计划“林木重要性状分子标记辅助选择育种技术”(2021YFD2200201)
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