摩氏假单胞菌BS011抗水稻白叶枯病菌活性成分的鉴定及相关基因簇的分析

发布时间：2020-04-06 13:38

【摘要】：白叶枯病是导致水稻减产的重要细菌性病害,由黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)引起。目前白叶枯病的防治多为抗性品种选育和化学药剂防治,但抗性品种会因病原菌菌系的进化而失效,存在一定的局限性;化学防治也会造成严重的环境污染,威胁人类健康。因此,迫切需要寻找新型可持续的方法防治水稻白叶枯病。微生物抑菌代谢物因其防效高、选择性强、对人畜及环境安全等优点受到各国普遍关注。本研究分离筛选出抑制白叶枯病的水稻根际微生物,对其抗水稻白叶枯病菌的相关机制进行初步研究,取得主要研究结果总结如下:1.从稻田采集土壤和稻根部样本,分离得到1052株水稻根际微生物;经平板抑菌实验,筛选到4株可显著抑制水稻相关病害病原菌的微生物;16S rRNA测序及系统发育分析表明JP2-270属于伯克霍尔德菌,JP2-207和BS011属于摩氏假单胞菌,JP2-74属于稻根色杆菌,其中BS011能显著抑制水稻白叶枯病菌的生长。2.对BS011发酵、酸沉淀初步分离,粗提物在20μg/ml浓度下显著抑制白叶枯病菌生长(平均抑菌直径为1.6 cm);制备型液相色谱和高效液相色谱分离出纯的活性化合物4-H,平板抑菌实验和盆栽实验证明4-H抑制水稻白叶枯病菌(平均抑菌直径为1.7 cm)的最小抑菌浓度为10μg/ml;经高分辨率质谱和核磁共振分析,4-H被鉴定为xantholysinA。3.全基因组测序分析显示,BS011基因组由一个环形染色体组成,其大小为5.75 Mb,编码5170个基因,共包含23个rRNA和78个tRNA操纵子;生物信息学分析显示BS011基因组有七个潜在的代谢物合成基因簇,其中c-xtl、c-pms、c-pvd1、c-pvd2属于NRPS类型基因簇,c-ppyS、c-mbo属于Bacteriocin类基因簇,c-hcn属于其他类型基因簇;c-xtl基因簇与xantholysin生物合成基因簇高度同源性,推测c-xtl基因簇负责合成xantholysinA。4.基因敲除实验构建的缺失突变株BS011Δc-xtl(基因簇c-xt1,缺失片段430746 bp-476301bp)失去抑制水稻白叶枯病菌的能力,证实基因簇c-xt1是抑制水稻白叶枯病菌所必需的;进一步敲除实验显示,基因簇c-xt1中xtlA基因是抑制水稻白叶枯病菌的重要基因,回补实验证实导入基因xtlA的突变株BS011ΔxtlA恢复抑制白叶枯病菌的活性。BS011ΔxtlA粗提物的液相色谱分析证实缺失基因xtlA不能产生代谢物xantholysinA,表明P.mosselii BS011中的xtlA基因与xantholysin A的合成相关。
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院硕士学位论文感染水稻的早期阶段容易分化，，分化的病原菌有不同的感染模式，通征，分别为：kresek 和 paleyellow 叶（Nyvall，1999）。其中较为严重的种幼苗枯萎病，主要发生在水稻从秧田移栽到大田后，引发该综合征不断摩擦形成伤口，病原体以伤口作为侵入点感染水稻植株。同时从苗的断根可作为土壤中病原菌的侵入点，病原菌通过水稻根部扩散到水稻基部。受病原菌感染的水稻在 2-3 周内凋萎枯死，形成凋萎型症状。在植株，通常表现出外观发育不良和整体黄绿色的症状（Goto，1992；N

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图 1-2 水稻白叶枯病世界发病范围（David et al., 2006）Figure 1-2 The incidence of bacterial blight in the World稻白叶枯病的生物防治，世界各地加强对水稻白叶枯病的防治，主要包括水稻栽培技术的改进、化学品种选育以及生物防治。种子消毒、水稻田适当排水和及时清理病株是预防水稻白叶枯病最有效的栽培1992；Mizukami & Wakimoto，1969）。20 世纪 50 年代开始，除了利用栽培手
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.111.47

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