水稻稻瘟病害拮抗链霉菌原生质体融合育种研究

论文摘要

稻瘟病对水稻生产危害极大，传统上化学防治已不能适应绿色农业发展要求，近年采用生物防治己成为主要研究方向。除了从土壤等环境中筛选稻瘟病菌的拮抗菌外，对已有拮抗菌株通过基因重组方法实现菌种改良也成为重要的研究方向。原生质体融合技术在细胞水平上进行微生物菌种改良。其理论基础是基因重组。近年来利用该技术，有效选育到许多抗生素生产菌。其优点是不受亲缘关系影响，遗传信息传递量大，不需要了解双亲菌株详细遗传背景，可以有目的的选择亲株以选育理想菌株。刺孢吸水链霉菌北京变种（streptomyces hygrospinosus var．beijingensis），由中国农科院从棉花根部土壤分离。其所产抗生素农抗120，是一种广谱性抗真菌的核苷类抗生素，对花卉、经济农作物真菌病害有较好的防治效果。淡紫灰链霉菌（streptomyce lavendule）产N-糖苷类抗生素——中生菌素，对农作物真菌病害也有广谱性防治效果。采用原生质体融合技术融合这两个母本菌株优良特性，筛选稻瘟病强拮抗菌。通过对甘氨酸浓度、酶解温度、酶浓度、酶解时间等影响因素考察，及正交试验优化，确定了刺孢吸水链霉菌和淡紫灰链霉菌原生质体制备的最佳条件。实验结果表明，刺孢吸水链霉菌最佳原生质体制备条件是：甘氨酸浓度为0.5％，酶解温度28℃，溶菌酶浓度为3 mg／ml，酶作用时间60min；淡紫灰链霉菌：甘氨酸浓度为1.0％，酶解温度32℃，溶菌酶浓度4 mg／ml，酶作用时间60min。有效的原生质体保存条件是：-20℃，在5天内，原生质体再生率在15％以上。通过原生质体融合育种方法，刺孢吸水链霉菌和淡紫灰链霉菌原生质体融合，经染色体融合重组得到一批稳定的重组体，从中筛选强拮抗稻瘟菌菌株。融合体筛选标记，刺孢吸水链霉菌一方选择抗链霉素性，其链霉素最小抑制浓度（MIC）是33μg／mL；淡紫灰链霉菌原生质体选择原生质体灭活法，设置紫外灭活组和热灭活组，其中紫外辐射灭活最低时间选择60S，热灭活选择55℃水浴下的最小时间是105min，得到100％致死原生质体。两亲本菌株原生质体经40％PEG促融，紫外灭活组得到融合体381株，热灭活组得到78株。相比较，紫外灭活组比热灭活组得到更多抗链霉素融合体。随机选择50株融合体经自然分离得到557株较稳定重组子。平板对峙实验表明，重组子中拮抗稻瘟病菌的能力是亲本菌株刺孢吸水链霉菌拮抗能力的30％～60％的，占总分离子的0.16；60％～110％的占0.69；在110％以上的占0.15。其中，编号RH103菌，相对拮抗能力在167％以上。其拮抗稻瘟病菌菌丝扩散生长、稻瘟菌孢子萌发，稻瘟菌丝黑色素化的提早，均比亲本显著。对通过原生质体融合筛选的重组菌株和亲本菌株生理生化特性研究结果表明：重组菌株在PDA、高氏一号、和葡萄糖天门冬素培养基上的培养特征近似亲本刺孢吸水链霉菌，但其菌丝相比亲本不太茂盛，产孢子量少。在不同培养基上发酵液效价存在差别，但差别不大。相比发酵成本考虑，发酵培养基3性价比高。重组菌株相比亲本刺孢吸水链霉菌，效价提升30％以上。组分分析结果表明：重组菌株发酵液组分与亲本菌株存在差异，最明显的表现在薄层层析点A（0.62），很值得深入研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一章 拮抗微生物的原生质体制备
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果与分析
• 3.1 菌丝体制备
• 3.2 溶菌酶浓度对原生质体形成的影响
• 3.3 原生质体制备条件的正交试验优化
• 3.4 原生质体稳定性实验
• 4 讨论
• 第二章 亲本原生质体融合筛选稻瘟拮抗菌
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 3.1 链霉素对刺孢吸水链霉菌孢子致死浓度测定结果
• 3.2 淡紫灰链霉菌原生质体灭活测定结果
• 3.3 不同灭活条件下原生质体融合再生率测定
• 3.4 融合体稳定性测试及获取分离子
• 3.5 融合子强拮抗稻瘟病菌的菌株筛选结果
• 4 讨论
• 第三章 重组体生理生化特性分析
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 3.1 重组菌株培养性状比较
• 3.2 菌株扫描电镜特征
• 3.3 不同发酵培养基对抗生素产量的影响
• 3.4 抗生素组分分析
• 4 讨论
• 总结
• 参考文献
• 文献综述 水稻稻瘟病原菌及其生物防治研究进展
• 1 前言
• 2 水稻稻瘟病害的国内外研究进展
• 2.1 稻瘟病菌
• 2.2 病原菌流行病学史
• 2.3 稻瘟病的外部特征及其类型
• 2.4 稻瘟病的发生与流行
• 2.5 稻瘟病菌的致病机理
• 2.6 稻瘟病菌致病性变异影响因素
• 3 稻瘟病害的生物防治
• 3.1 生物防治
• 3.2 放线菌在生物防治中的作用
• 3.3 放线菌遗传育种研究
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢