絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢侵染玉米的競爭性分析及其生防菌ZF1抑菌機(jī)制研究

絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢侵染玉米的競爭性分析及其生防菌ZF1抑菌機(jī)制研究玉米是東北重要的糧飼作物,東三省和內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米種植面積占全國玉米總面積的40%,其在東北糧食生產(chǎn)中起到支柱作用。近年來由于種植模式的改變,玉米土傳病害中玉米莖腐病和絲黑穗病的發(fā)生態(tài)勢日趨嚴(yán)重,另外隨著機(jī)械化農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展,機(jī)械化收獲要求玉米抗倒伏、籽粒無病原污染等,所以對玉米莖腐病和絲黑穗病的防治研究顯得尤為重要。本文依據(jù)田間人工接種鑒定并結(jié)合抗性鑒定結(jié)果篩選獲得了對莖腐病和絲黑穗病不同抗性表現(xiàn)的試驗品種,通過PCR檢測和熒光染色技術(shù),深入分析了絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢在玉米植株體內(nèi)的侵染過程,明確了不同病原在侵入寄主過程中的發(fā)生發(fā)展態(tài)勢及兩種病原的競爭作用,為品種布局和抗病育種提供了參考;同時,本研究篩選獲得了一株能夠防治玉米莖腐病和絲黑穗病的微黃青霉ZF1菌株,系統(tǒng)研究了其代謝產(chǎn)物及其培養(yǎng)液對禾谷鐮孢和絲孢堆黑粉菌的生長抑制作用,并成功研制了化學(xué)和生物防治相結(jié)合的新型種衣劑,為玉米莖腐病和絲黑穗病的防治開辟了新的途徑,主要研究結(jié)果如下：1.采用人工接種鑒定方法,分析了2011-2015年1000份區(qū)試品種對玉米絲黑穗病和玉米莖腐病的抗性,篩選到感玉米絲黑穗病和莖腐病的雙感品種14份,并且首次發(fā)現(xiàn)絲黑穗病和莖腐病的典型癥狀不在同一植株顯癥的現(xiàn)象,通過對峙培養(yǎng)和熒光染色明確了兩者在侵染寄主過程中存在生長抑制競爭；當(dāng)植株莖部同時接種絲孢堆黑粉菌冬孢子和禾谷鐮孢時,絲孢堆黑粉菌孢子萌發(fā)率降低,禾谷鐮孢菌絲比單獨接種禾谷鐮孢的菌絲生長緩慢,推測禾谷鐮孢或絲孢堆黑粉菌的代謝產(chǎn)物抑制了對方病原菌的快速生長。2.分別制備絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢的培養(yǎng)濾液,測定了不同培養(yǎng)液濃度下病原菌的孢子萌發(fā)能力和菌絲生長情況,發(fā)現(xiàn)絲孢堆黑粉菌培養(yǎng)液對禾谷鐮孢孢子萌發(fā)和菌絲生長有一定抑制作用,但隨著時間延長抑制效果不明顯；禾谷鐮孢培養(yǎng)液對絲孢堆黑粉菌冬孢子萌發(fā)抑制作用明顯,絲孢堆黑粉菌冬孢子幾乎不能萌發(fā),進(jìn)一步說明絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢存在競爭生長,其代謝產(chǎn)物抑制了對方病原菌的生長和擴(kuò)展。3.從設(shè)計的7對引物中篩選出3對能夠特異擴(kuò)增絲孢堆黑粉菌和禾谷鐮孢的引物組合,分別為GSP1/GSP2、TEF-1αSF/TEF-1αSR和FG1/FG2,其中TEF-1αSF/TEF-1αSR能夠特異擴(kuò)增絲孢堆黑粉菌,FG1/FG2特異擴(kuò)增禾谷鐮孢,且擴(kuò)增禾谷鐮孢最低檢測濃度為2×10-4ng/μL,建立了絲黑穗病和莖腐病的早期檢測技術(shù)；通過特異引物對不同癥狀表現(xiàn)的植株進(jìn)行PCR檢測,發(fā)現(xiàn)只有表現(xiàn)枯萎癥狀的植株能夠檢測到禾谷鐮孢的存在,而表現(xiàn)正常生長的植株檢測不到,說明苗期禾谷鐮孢系統(tǒng)侵染可導(dǎo)致苗枯,而苗期不會侵染至莖部表現(xiàn)莖腐病癥狀。4.經(jīng)對146份玉米栽培品種進(jìn)行籽粒和幼苗葉片接種微黃青霉ZF1生防菌,僅在葉片表面和傷口處產(chǎn)生微寄生霉層,而對完好的籽粒沒有進(jìn)一步侵染,說明微黃青霉ZF1對玉米安全,可用于玉米防治病害；同時,微黃青霉ZF1能夠提高玉米吸收N素的效率,ZF1和0.1g、0.3g尿素混用處理比單獨尿素處理N的吸收率分別提高7.4%和4.5%,植株明顯生長健壯,莖桿增粗,抵抗力增強(qiáng)。5.微黃青霉ZF1能夠抑制玉米根系周圍病原真菌的生長,ZF1菌株及其培養(yǎng)濾液對禾谷鐮孢均有明顯的抑制作用；采用菌絲生長速率法測定其對禾谷鐮孢菌絲生長的抑制作用,發(fā)現(xiàn)微黃青霉ZF1能夠顯著抑制禾谷鐮孢生長,抑制作用達(dá)81.3%,抑菌面積為16.21cm2;ZF1菌株次生代謝產(chǎn)物對禾谷鐮孢生長的抑制作用達(dá)55.5%,其培養(yǎng)濾液稀釋50倍后對禾谷鐮孢抑制作用仍達(dá)22.7%；ZF1培養(yǎng)液對禾谷鐮孢孢子萌發(fā)有一定的抑制效果,培養(yǎng)7d時100%微黃青霉ZF1培養(yǎng)液孵育的禾谷鐮孢孢子萌發(fā)率較PD處理的降低了13.3%。6.化學(xué)殺菌劑咯菌腈和微黃青霉ZF1培養(yǎng)液混配使用,可降低田間莖腐病的發(fā)生率；咯菌腈和微黃青霉菌培養(yǎng)濾液復(fù)配后對禾谷鐮孢的抑制作用比二者單獨使用有所增強(qiáng),咯菌腈抑制禾谷鐮孢絲生長的EC5o和EC95值分別為0.0162和0.5287μg/mL；10%微黃青霉菌培養(yǎng)濾液和0.5μg/mL咯菌腈對禾谷鐮孢的抑制率分別為86.5%和95.1%,二者復(fù)配后降低了對禾谷鐮孢菌絲生長的EC5o和EC95值,延長了作用時間,EC5o和EC95值分別為0.0023和0.4011μg/mL,培養(yǎng)4d后咯菌腈抑菌作用喪失,而0.5μg/mL咯菌腈與10%微黃青霉菌培養(yǎng)濾液復(fù)配后較0.5μg/mL咯菌腈單獨作用時間延長了10d。7.微黃青霉ZF1顆粒劑對玉米絲黑穗病有較好的防治效果,自交系黃