甘蔗黑穗病拮抗菌株HAS抑菌机理研究

Sugarcane Smut is one of the important diseases seriously affect the yield and quality of sugarcane, due to many objective conditions lead to the various control measures difficult to implement, and biological control as an important part of prevention and control of plant diseases, is considered one of the most important control methods with the most development potential. In our laboratory by extensive screening of biocontrol strains, obtained a potential biocontrol agents of antagonistic strain HAS (already in September 19, 2012 preserved in general microbial center, China microbe preservation management committee into the book number CGMCC No.6590), and has obtained the authorization of patent "Bacillus subtilis HAS and its application in the prevention and treatment of Sugarcane Smut Disease" (Patent No.: ZL 201210452707.7). By pot and field plot experiment in the fermentation broth dilution, the control effect was above 80%, the highest reached the control effect of 100%, show that the biocontrol potential application prospect. In order to explore the mechanism of prevention and treatment, this research intends to study the disease resistance mechanism of Bacillus subtilis HAS from two aspects of metabolites and colonization rule, from the theory and practice of sugarcane production services, to provide the basis for the further development of biological control of sugarcane smut.

甘蔗黑穗病是严重影响甘蔗产量和质量的重要病害之一，但由于存在许多客观条件导致其多种防治措施很难实施，而生物防治作为植物病害防治的重要组成部分，被认为是最具有发展潜力的重要防治方法之一。本实验室前期通过生防菌株的广泛筛选，获得了有潜在生防因子的拮抗菌株HAS（已于2012年9月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，入册编号CGMCC No.6590），并已获得授权专利"枯草芽孢杆菌HAS及其在防治甘蔗黑穗病中的应用"（专利号：ZL 2012 1 0452707.7）。通过其发酵液不同稀释倍数的盆栽和田间小区试验，其防效达到80%以上，最高达到100%的防治效果，表明了该生防菌株潜在的应用前景。为探明其防治机理，本研究拟从代谢产物及定殖规律两个方面对枯草芽孢杆菌HAS的防病抗病机理进行研究，从理论和实践上为甘蔗生产服务，为进一步开展甘蔗黑穗病的生物防治提供依据。

甘蔗黑穗病是严重影响甘蔗产量和质量的主要病害之一，传统的防治方法都由于存在许多客观条件而很难实施，而生物防治作为植物病害防治的重要组成部分，被认为是最具有发展潜力的防治方法之一。本研究在前期获得的国家发明专利“枯草芽孢杆菌HAS及其在防治甘蔗黑穗病中的应用（ZL201210452707.7）”的基础上，一方面通过扩大田间试验明确其在生产实践上的应用；另一方面通过枯草芽孢杆菌HAS在甘蔗根围和植株体内定殖规律研究，抑菌组分的分离，相关抑菌蛋白编码基因的克隆、表达与分析揭示枯草芽孢杆菌HAS的抑菌机理；再者，对其产生的相关抗菌蛋白进行毒理学研究，为进一步利用这些抗菌蛋白编码基因提供依据。. 通过采用抗生素标记与盆栽试验进行的方法对枯草芽孢杆菌HAS在甘蔗体内的定殖动态进行了研究。结果表明，枯草芽孢杆菌HAS的定殖能力较强，能在甘蔗根围、根内、茎和叶内长时间定殖，但定殖水平有所差异。这为以枯草芽孢杆菌HAS为主要成分的生防制剂在生产上的应用提供了理论依据。. 通过对HAS菌株产生蛋白的分离工作，表明其含有多种抗菌蛋白，同时发现1个新的抗菌蛋白，并对该新抗菌蛋白进行了克隆、表达、纯化及体外活性功能验证和该抗菌蛋白的小鼠急性经口毒性试验和对豚鼠皮肤过敏试验，结果为安全，为枯草芽孢杆菌HAS1蛋白的编码基因的进一步利用提供科学性毒理学依据。. 本项目的完成不仅为枯草芽孢杆菌HAS在甘蔗生产上应用提供了理论依据，同时也揭示了其该菌株作为生防菌株的分子机制，发现的新抗菌蛋白更拓宽了该菌株的利用潜力。