PS04菌株胞外多糖诱导植物抗性及其应用研究

摘要

PS04是课题组分离得到菌株，为胶冻样类芽孢杆菌(Paenibacillus kribbensis)。根据前期研究结果推测PS04菌株代谢物——胞外多糖具有诱导植物产生抗病性功能。本研究旨在探讨PS04菌株的胞外多糖对几种蔬菜和烟草植株中的抗性相关酶过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的影响，研究其诱导植物抗性，并对PS04菌株发酵液在大田中的应用效果进行了研究。
　　PS04胞外多糖在油麦菜(Lactuca sativaL.)上试验结果表明，喷施后植株POD、PAL活性均呈升高趋势，且与多糖剂量相关1g/L处理组与对照组存在显著性差异（p<0.05），第7d0.5g/L与1g/L处理组PPO酶活性分别比对照组高33.5％与45.4%。
　　PS04胞外多糖在空心菜(Ipomoea aquaticaForsk.)上试验结果表明，处理组POD酶活性均高于对照组。1g/L处理POD酶活性显著高于对照组（p<0.05）；0.5g/L和1g/L处理组PPO酶活性显著高于对照组（p<0.05），而不同处理间之间无显著差异；不同处理PAL活性高于对照组，其中1g/L处理组PAL酶活性在1d，3d，5d，7d，分别高于对照组8.5%，34.9%，39.6%，40.8%。
　　PS04胞外多糖在紫背菜(Gynura bicolor(Willd.) DC.)上试验结果表明，所有处理组POD、PPO、PAL酶活性均高于对照组。1g/L处理组POD酶活性显著高于对照组（p<0.05），与0.1mmol/LBTH诱导效果相当。其他处理组与0.05mmol/L2,1,-苯丙塞二唑(BTH)处理组之间无显著差异。胞外多糖浓度0.1g/L，0.3g/L，0.5g/L，1g/L处理组在7d PPO酶活性分别高于对照组约39%，40.9%，48.3%，2.2倍；1g/L处理组与0.1mmol/L BTH处理组在第7d PAL酶活性分别高于对照组71.2%和78.2%。
　　PS04胞外多糖在小白菜(Brassica campestrisL.ssp.)上试验结果表明，叶片中的POD、PAL酶活性均高于对照组，第7d1g/L处理组POD酶活性高于对照组89.1%；与0.05mmol/LBTH作用效果相当。第7d浓度为0.1g/L，0.3g/L，0.5g/L，1g/L各处理组PAL酶活性分别高于对照组5.5%，14.5%，14.9%，24%，26.5%，且均有上升趋势。
　　PS04胞外多糖在芥篮(Brassica alboglabraL. H. Bailey)上试验结果表明，各处理组叶片中POD、PAL酶活性均高于对照组，且随时间延长呈上升趋势。在试验第7d，胞外多糖浓度为0.1g/L，0.3g/L，0.5g/L，1g/L和0.05mmol/L BTH阳性处理组POD酶活性分别高于对照组约13.2%，19.6%，45.5%，75.9%，88.4%；PAL酶活性分别高于对照组约39.2%，45.8%，43.9%，57.8%，48.8%，且均有上升趋势。
　　用浓度分别0.5g/L，1g/L，1.5g/L和0.05mmol/LBTH分别处理未接种病毒病烟草(Nicotiana tabacumL.)和接种病毒病烟草植株。结果表明，未接种病毒烟草植株叶片中，第7d各处理组POD酶活性分别高于对照组约20.5%，60.6%，67.5%，12.6%；PPO酶活性分别高于对照组约1.7倍，2.3倍，3倍，4.8倍；PAL酶活性分别高于对照组约6.3%，8.8%，8.4%，9.2%。接种病毒病烟草叶片中，1g/L，1.5g/L胞外多糖处理组POD酶活性分别高于对照组约28.6%，36.6%。对照组在7d内烟草叶片PPO酶活性变化不大。1g/L，1.5g/L处理组在1d，3d，5d，7d PPO酶活性分别高于对照组约1.7倍，2.2倍，1.5倍，1.4倍和2倍，3.1倍，3.1倍，3.1倍。PAL酶活性处理组1g/L，1.5g/L胞外多糖处理组均高于接病对照组。胞外多糖可以减轻烟草病毒病的发生。
　　结果表明PS04胞外多糖能够提高油麦菜、空心菜、紫背菜、白菜、芥篮中POD、PPO和 PAL酶活性，从而提高了植物的抗性酶体系酶活性。PS04胞外多糖也能够提高烟草植株这三种酶活性，提高烟草抗病毒病的能力。
　　在水稻分蘖末期，用200倍稀释的PS04发酵液喷施大田栽培的三个供试水稻品种（华航丝苗、华航36、华航31）植株，试验结果表明，对水稻纹枯病防效分别为54.26%、44.44%和45.24%；三个水稻品种千粒重增加量分别为3.37g、2.12g、0.74g；现场测产发现，施用PS04可以提高水稻产量，增产率分别为1.33%（华航丝苗）；2.26%（华航36）；5%（华航31），平均增产2.86%。2015年10月1日恰逢试验地遭遇秋季寒潮，研究发现PS04发酵液对水稻稻瘟病“谷粒瘟”控制效果良好，对照组水稻稻穗黑粒数占总粒数为64.40%，处理组水稻稻穗黑粒数占总粒数为14.88%，对照组的平均黑粒占比率远高于处理组。与前期室内毒力试验结果相吻合。
　　本研结果表明PS04胞外多糖即能诱导提高所有供试植物防御性酶活性，其诱导效果与BTH相当，是一种良好的诱抗剂。大田试验结果显示，PS04发酵液提高水稻自身的抗病性，可以降低水稻纹枯病、稻瘟病的为害，从而提高水稻的栽培产量，达到增产的效果。前期研究结果表明，PS04胞外多糖为聚果糖，本研究丰富了多糖类生物农药的研究内容，拓宽了聚果糖的应用范围，也为PS04菌株的开发利用提供了理论依据。

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1 前言

1.1 微生物胞外多糖的简介

1.2 微生物胞外多糖的应用

1.3 微生物胞外多糖的发展前景

1.4 植物体内与抗病性有关的几种酶

1.5 胶冻样类芽孢杆菌简介

1.6 本文研究目的意义及内容

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

3 结果与分析

3.1 PS04胞外多糖诱导几种蔬菜自身防御酶体系变化效果

3.2 PS04胞外多糖诱导烟草自身抗性的效果

3.3 PS04发酵液对水稻纹枯病及稻瘟病田间防效试验

4 讨论与结论

4.1 PS04胞外多糖诱导几种蔬菜抗病性

4.2 PS04胞外多糖诱导烟草抗病性

4.3 PS04胞外多糖诱导水稻抗病性

4.4 有待进一步研究的问题

4.5 本文结论与创新点

致谢

参考文献

附录