香梨內(nèi)生拮抗細菌的篩選及對梨火疫病的生防潛力

徐琳赟，古麗孜熱·曼合木提，韓 劍，2，蔣 萍，黃 偉，羅 明，2*

(1 新疆農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，烏魯木齊 830052；2 新疆維吾爾自治區(qū)高校農(nóng)林有害生物監(jiān)測與安全防控重點實驗室，烏魯木齊 830052；3 新疆農(nóng)業(yè)大學 林學與園藝學院，烏魯木齊 830052；4 新疆巴州農(nóng)業(yè)科學研究院，新疆庫爾勒 841003)

中國是全球栽培梨的三大起源中心之一，也是全球主要的梨生產(chǎn)區(qū)域，梨種植面積和產(chǎn)量占世界梨栽培面積和總產(chǎn)量的69.1%和68.4%，出口量居世界第一。庫爾勒香梨(簡稱香梨，Pyrussinkiangensis)已有1400年栽培歷史，是一個地域性極強的地方特色品種。新疆得天獨厚的地理優(yōu)勢和氣候條件造就了香梨皮薄肉脆、香味濃郁和耐貯力強等優(yōu)良品質(zhì)而享譽國內(nèi)外。目前中國香梨種植面積達7.3萬hm2，主要分布在新疆巴州庫爾勒、輪臺和阿克蘇地區(qū)，總產(chǎn)量104.6萬噸，是新疆特色經(jīng)濟林果產(chǎn)業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

隨著香梨生產(chǎn)的發(fā)展，種植規(guī)模不斷擴大，各種病害相繼發(fā)生，成為影響香梨生產(chǎn)的突出問題。近年來梨樹腐爛病、褐斑病、果實黑斑病等常見病害逐年回升，危害愈加嚴重；同時一些潛在的重大病害發(fā)生風險加大，如梨、蘋果等仁果類果樹最具毀滅性的、重大檢疫性細菌病害梨火疫病(Erwiniaamylovora)[1]。該病害目前已擴散分布于世界近60個國家和地區(qū)，目前中國尚無發(fā)生的報道。最近十年內(nèi)與中國毗鄰的韓國[2]、日本[3]、哈薩克斯坦[4]、吉爾吉斯斯坦[5]和俄羅斯等國相繼有發(fā)現(xiàn)梨火疫病的報道。胡白石等[6]對“梨火疫病”的入境風險分析顯示該病害為中國特高風險有害生物。隨著林果品種引進和種苗調(diào)運，進口水果貿(mào)易增加，加劇了梨火疫病等有害生物傳播的風險，是香梨產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，值得高度重視并及早采取預防措施。目前香梨病害的防治仍然主要依賴化學農(nóng)藥，由此引起的病菌抗藥性、環(huán)境污染及果實的農(nóng)藥殘留問題愈加突出，尋求環(huán)境友好和安全有效的生物防治措施防控香梨病害日益受到人們的重視。

植物內(nèi)生細菌生活在健康植物的各種組織內(nèi)部，是植物微生態(tài)系統(tǒng)中的天然組成部分。內(nèi)生細菌在植株體內(nèi)具有穩(wěn)定的生存空間，在植物體內(nèi)定殖、傳導，通過產(chǎn)生抗菌活性物質(zhì)，營養(yǎng)及位點競爭和誘導植物系統(tǒng)抗性(induced systemic resistance，ISR)等作用機制抑制病原菌的侵染，提高宿主植物抗病性和促進生長；還可作為外源抗性基因載體，構建基因工程菌等，在植物病害生物防治中是一類獨具優(yōu)勢、極具應用潛能的新的資源菌[7]。國內(nèi)外已有內(nèi)生細菌用于棉花、馬鈴薯、水稻、玉米及甘藍、番茄、橡樹和水果產(chǎn)后病害防治的報道[8]。郭睿文[9]從獼猴桃中篩選出對獼猴桃潰瘍病病原菌有較強抑制作用的拮抗菌。劉慧芹等[10]從蘋果、梨、杏等果樹的木質(zhì)部中分離的內(nèi)生細菌中篩選出拮抗菌株X8，對番茄灰霉病和辣椒疫病的防效達到75.4%和79.3%，顯著高于50%腐霉利和25%甲霜靈的防效，具有作為生物農(nóng)藥開發(fā)利用的價值。譚小艷等[11]從柑橘葉片中分離到對柑橘潰瘍病菌有拮抗作用的細菌菌株Bc51，并對其進行了鑒定及抑菌活性的測定。而目前研究中對香梨內(nèi)生細菌及其生物防治作用的研究鮮見報道。本研究從香梨植株中分離內(nèi)生細菌，針對梨樹重要的3種病原菌——梨火疫病(Erwiniaamylovora)、梨梢枯病菌(Pseudomonassyringaepv.syringae)和梨樹腐爛病菌(Valsamalivar.pyri)，篩選出具有較強抑菌作用的拮抗菌株，測定拮抗菌株對梨火疫病生防作用的潛力，為發(fā)掘利用內(nèi)生細菌的生防資源，探索梨樹病害的生物防治途徑奠定科學基礎。

1 材料和方法

1.1 培養(yǎng)基及緩沖液

內(nèi)生細菌分離和培養(yǎng)[12]：營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(NA)；病原細菌的培養(yǎng)和拮抗試驗：LB培養(yǎng)基；病原真菌培養(yǎng)和拮抗試驗：馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基(PDA)。

PBS緩沖液：0.2 mol/L KH2PO4溶液和0.2 mol/L K2HPO4溶液配制，pH7.2。

1.2 內(nèi)生細菌的分離材料

從新疆庫爾勒市哈爾巴克鄉(xiāng)、沙依東園藝場、尉犁縣和輪臺縣香梨種植園，采集健康香梨樹上的新鮮花器、當年生新生枝條、葉片和果實樣品，樣品迅速帶回實驗室，采用4 ℃冰箱冷藏，備用。

1.3 供試病原菌

梨火疫病菌(Erwiniaamylovora)E.a0055 菌株來源于美國，梨分離物由新疆烏魯木齊海關技術中心提供。

梨梢枯病菌(Pseudomonassyringaepv.syringae)來源于新疆伊犁的梨分離物，由新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院微生物實驗室分離并保存。

梨樹腐爛病菌(Valsamalivar.pyri)菌株來源于新疆庫爾勒的香梨分離物，由新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院林木病理學實驗室提供。

1.4 香梨內(nèi)生細菌的分離和純化

將采集的健康梨樹的枝條、花、葉片和果實在自來水流水下沖洗1～2 h，再用無菌水沖洗，稱取花瓣、枝條(剪成0.5～1 cm的小段)、葉片和果實(剪成4 mm2的組織塊)各1 g，用75%酒精浸泡1 min，將用1%次氯酸鈉浸泡2～5 min，無菌水沖洗3～5次。取最后一次無菌水沖洗液0.l mL分別涂布于NA培養(yǎng)基上，置于28 ℃恒溫箱中培養(yǎng)2～3 d，觀察有無菌落長出檢測樣品表面滅菌是否徹底。取表面滅菌徹底的樣品放入滅菌的研缽中，每1 g樣品中加入10 mL PBS緩沖液將組織充分研磨，靜止10 min后，用移液槍吸取上清液加入試管無菌水中，充分混勻制成不同稀釋度的稀釋液。吸取100 μL樣品稀釋液注入到NA培養(yǎng)基平板上，均勻涂布后放入恒溫培養(yǎng)箱28 ℃培養(yǎng)2～3 d。根據(jù)平板上長出菌落的不同形態(tài)、顏色、大小挑取單菌落，反復劃線純化后，轉(zhuǎn)接到NA培養(yǎng)基斜面，4 ℃保藏。

1.5 內(nèi)生細菌的抑菌作用測定及拮抗菌篩選

1.5.1 病原菌的準備將梨火疫病原細菌和梨梢枯病菌活化，挑取單菌落接入LB培養(yǎng)液中，在28 ℃、150 r/min搖床上振蕩培養(yǎng)24～48 h至菌液OD600= 0.8～1.0，用無菌水稀釋至濃度為107cfu/mL菌懸液，備用。

將梨樹腐爛病菌活化，接種于PDA培養(yǎng)基平板上，在28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d后，用滅菌打孔器沿菌落邊沿取直徑為6 mm的菌餅備用。

1.5.2 拮抗菌的初篩病原細菌拮抗菌的初篩采用同步培養(yǎng)法測定。分別取梨火疫病菌(濃度為107cfu/mL)和梨梢枯病菌(濃度為107cfu/mL)菌懸液0.1 mL在NA培養(yǎng)基平板上涂板。用接種環(huán)在待測內(nèi)生細菌菌株活化的菌落上蘸取一環(huán)菌體，在涂菌平板邊緣2 cm的圓周上等距離點接4個點，每菌株設3次重復。26～28 ℃培養(yǎng)2～3 d后，十字交叉法測量相對抑菌圈大小。

病原真菌采用異步培養(yǎng)法測定。將梨樹腐爛病菌菌餅分別置于PDA平板中央，在距培養(yǎng)皿邊緣2 cm的圓周上等距離4點接種待測內(nèi)生細菌，26～28 ℃培養(yǎng)。當病原真菌長至培養(yǎng)皿邊緣時，十字交叉法測量抑菌圈大小。每皿點接1株待測內(nèi)生細菌，每菌株設3次重復。

抑菌圈半徑(mm)=[抑菌圈直徑(mm)-測試菌直徑(mm)]/2

1.5.3 拮抗菌的復篩梨火疫病和梨梢枯病拮抗菌的復篩：將初篩的對梨火疫病菌和梨梢枯病菌具有拮抗作用的內(nèi)生細菌菌株在LB平板上活化后，用接種環(huán)移取一環(huán)放入裝有50 mL LB液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，28 ℃、150 r/min條件下振蕩培養(yǎng)24～48 h至菌液OD600= 0.8～1.0。分別吸取病原細菌梨火疫病菌和梨梢枯病菌的菌懸液0.1 mL均勻涂抹在NA平板上，在距涂菌平板邊緣2 cm的圓周上等距離位置放置4個滅菌濾紙片(直徑4 mm)的，用移液槍吸取5 μL初篩拮抗菌菌懸液滴加在濾紙片上，以加入等量滅菌的LB液體培養(yǎng)基為對照，28 ℃下培養(yǎng)2～3 d后，十字交叉法測量抑菌圈大小。每菌株設3皿重復。

腐爛病拮抗菌的復篩：將梨樹腐爛病菌菌餅置于PDA平板中央，在距培養(yǎng)皿邊緣2 cm的圓周上等距離插入4只牛津杯(直徑為8 mm)，加入40 μL初篩拮抗菌培養(yǎng)液(OD600= 0.8～1.0)，26～28 ℃培養(yǎng)5～7 d后，測量抑菌圈大小。每菌株設3次重復。

1.6 內(nèi)生拮抗菌對梨火疫病防效的生物測定

1.6.1 拮抗菌和病原菌接種液的制備將待測拮抗菌菌株活化后接種于NA培養(yǎng)液，150 r/min、28 ℃搖菌24 h至OD600= 0.8～1.0做為接種液。同1.5.1將梨火疫病菌0055新鮮培養(yǎng)液稀釋至濃度107cfu/mL作為接種液。

1.6.2 香梨離體花序接種在香梨果園初花期采集花枝，插入0.05% NaCl溶液中防腐保濕。用手持式壓力噴霧器將待測拮抗菌菌液噴霧接種梨花序，每朵花噴菌液約80 μL，每個拮抗菌株接種50花序，重復3次；同時設噴施農(nóng)用鏈霉素(華北制藥廠生產(chǎn)，有效成分72%)4 000倍液對照，及無菌水為空白對照，在25 ℃、70%空氣濕度的人工氣候箱中培養(yǎng)24 h后噴霧接種病原菌液，每朵花約80 μL。將接種后的花序置于人工氣候箱中25 ℃、70%空氣濕度培養(yǎng)，3、5和7 d后定時觀察記錄發(fā)病情況，統(tǒng)計花腐率并計算防效。試驗結束后將發(fā)病植株材料干熱滅菌后銷毀。

花腐率(%)=(病花數(shù)/總花數(shù))×100%

花腐防效(%)=(對照花腐率-處理花腐率)/對照花腐率×100%

1.6.3 盆栽杜梨苗接種(1) 拮抗菌對梨火疫病的保護性防效。試驗在實驗室人工氣候箱中進行，以盆栽2年生杜梨苗為接種材料。用手持式壓力噴霧器將待測拮抗菌菌液噴霧至葉片與枝條完全濕潤，每個菌株噴施5盆(約25個枝條)，重復3次。同時設噴施農(nóng)用鏈霉素(華北制藥廠生產(chǎn)，有效成分72%)4 000倍液為對照，以無菌水噴霧為空白對照。拮抗菌接種后的杜梨苗放入28.5 ℃、相對濕度75%、光照12 h的人工氣候箱中培養(yǎng)。72 h后再噴霧接種病原菌液，繼續(xù)在人工氣候箱中再培養(yǎng)。每天觀察發(fā)病情況，記錄發(fā)病枝條數(shù)、測定枝枯長度、枝枯長度占接種枝條長度的比例及發(fā)病級別。根據(jù)統(tǒng)計結果，計算發(fā)病率和病情指數(shù)，統(tǒng)計防效。試驗結束后將發(fā)病植株材料干熱滅菌后銷毀。

(2) 拮抗菌對梨火疫病的治療性防效。治療性試驗病原菌和拮抗菌的接種順序與(1)的保護性試驗相反，即先在杜梨苗上噴施接種病原菌液72 h后再噴施拮抗菌液，其他試驗材料、培養(yǎng)條件及防效調(diào)查方法等均與保護性試驗一致。

參考Paprstein等[13]的方法并改進，制定梨火疫病原菌接種離體枝條的病情分級標準[14]：0級，枝條無病斑；Ⅰ級，枝條病斑長度占接種枝條長度的1%～5%；Ⅲ級，枝條病斑長度占接種枝條長度的6%～15%；Ⅴ級，枝條病斑長度占接種枝條長度的16%～30%；Ⅶ級，枝條病斑長度占接種枝條長度的31%～50%；Ⅸ級，枝條病斑長度占接種枝條長度>51%。依據(jù)離體枝條接種后相同時間的病情指數(shù)劃分病原菌的致病力。

發(fā)病率(%)=(發(fā)病枝條數(shù)/接種總枝條數(shù))×100%

病情指數(shù)=∑(各級發(fā)病枝條數(shù)×病級代表值)/(接種總枝條數(shù)×最高級值)×100

枝枯防效(%)=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%

1.7 拮抗菌株的鑒定

1.7.1 形態(tài)和培養(yǎng)特征將拮抗菌株劃線接種于LB培養(yǎng)基上，28 ℃培養(yǎng)24 h，觀察并描述其菌落形態(tài)特征。同時進行革蘭氏染色，觀察供試菌株的菌體大小、形態(tài)、芽孢的有無、形狀及著生位置等，主要參照《常見細菌系統(tǒng)鑒定手冊》等[15]。

1.7.2 16S rDNA和rpoD基因序列測定及分析以采用熱裂解法提取的拮抗細菌菌株總DNA為模板，采用細菌通用引物進行16S rDNA擴增。正向引物27F(5′-GAGTTTGATCCTGGTCAG-3′)，反向引物1492R(5′-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3′)，目標片段長度約1 500 bp。擴增體系25 μL：DNA模板2.0 μL，引物(10 μmol/L)各0.5 μL，Tap PcR MAster Mix(購自上海生工生物工程有限公司) 12.5 μL，ddH2O 9.5 μL。PCR擴增條件：94 ℃預變性5 min，94 ℃變性30 s，56 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，35個循環(huán)；72 ℃延伸10 min。PCR擴增產(chǎn)物在電泳儀電壓100 V條件下經(jīng)1%瓊脂糖凝膠檢測30 min，檢測合格后由上海生工生物工程有限公司完成測序。測序結果在NCBI(http：//www.ncbi.nlm.nlh.gov)網(wǎng)站中進行Blast比對分析，與GenBank中已知菌株的16S rDNA進行序列相似性比較，選取序列相似性高的菌株利用MEGA5.05軟件以鄰接法構建系統(tǒng)發(fā)育樹。

2 結果與分析

2.1 香梨植株內(nèi)生細菌的分離結果

對采集的健康香梨樹的花、葉、枝條和果實中定殖的內(nèi)生細菌進行數(shù)量測定和分離。結果表明，香梨樹的花、葉、枝條和果實中均存在內(nèi)生細菌，不同組織中內(nèi)生細菌的分布密度不同。枝條中的菌群密度最高(3.5×104～4.4×105cfu/g，平均3.9×105cfu/g)，其次是葉片(2.8×104～1.7×105cfu/g)，平均2.3×105cfu/g)，再次是花(1.0× 104～1.3×105cfu/g，平均1.1×104cfu/g)，果實中最少。

依據(jù)內(nèi)生細菌的菌落形態(tài)、大小、顏色、表面光滑程度及分布部位的不同，選取單菌落反復純化，共分離獲得內(nèi)生細菌菌株337株，包括枝條120株，葉片110株，花80株，果實27株。

2.2 內(nèi)生細菌的抑菌作用測定及拮抗菌篩選

以梨樹3種重要病害梨火疫病、梨梢枯病和梨樹腐爛病的病原菌為靶標病原菌，測定分離內(nèi)生細菌的抑菌作用，從中篩選拮抗菌株。初篩結果顯示(表1)，337株內(nèi)生細菌菌株中，有14株具有明顯的抑菌作用，對初篩中表現(xiàn)出有抑菌作用的菌株進一步復篩，結果與初篩結果基本一致。通過篩選分別獲得對梨火疫病梨、梨梢枯病菌和梨樹腐爛病菌的拮抗菌株有7株、8株和4株。其中對梨火疫病菌的抑菌作用較強(抑菌圈半徑>4 mm)的拮抗菌株有SN37、HN89和HN143；內(nèi)生菌TN50菌株雖然在平板抑菌作用測定中不產(chǎn)生抑菌圈，但該菌株在與病原菌共培養(yǎng)時生長速度快，競爭能力強，能在24 h迅速覆蓋病原菌菌落，故也將其作為備選的生防潛力菌株。對梨梢枯病菌的抑菌作用較強(抑菌圈半徑>4 mm)的有SN16、HN89、ZN5和HN30，對梨樹腐爛病菌均有較強抑菌作用(抑菌圈半徑>5 mm)的菌株是HN89、ZN5、SN19和HN9菌株。ZN5、SN19和HN9菌株對梨梢枯病菌和梨樹腐爛病菌均有拮抗作用，HN89菌株對3種病原菌都具有較強的抑菌作用。

表1 香梨內(nèi)生細菌菌株對3種病原菌的抑菌作用測定結果

2.3 內(nèi)生拮抗細菌對梨火疫病的防效

將篩選出的對梨火疫病菌具有抑菌作用的7個菌株(SN37、HN89、HN98、HN143、HN126、TN68、TN16)和具有競爭作用的TN50菌株，通過離體花序、杜梨苗接種，測定其對該病害的防治效果。

2.3.1 對香梨花腐的保護性防效在離體香梨花序上噴施拮抗菌株菌液，再接種病原菌，之后調(diào)查3、5和7 d各處理的花腐率，計算保護作用的效果。結果顯示(表2)，未噴施拮抗菌液的對照在病原菌接種后第2天香梨花序的花藥、柱頭、蜜腺、花萼、子房、花柄等處即陸續(xù)開始出現(xiàn)花腐癥狀，而噴施拮抗菌的處理(HN143菌株除外)能在一定程度上延緩花腐癥狀出現(xiàn)的時間，降低花腐率，不同菌株之間差異。其中TN50的防效最高，7 d平均防效達52.36%，與農(nóng)用鏈霉素防效接近(60.67%)；其次是HN89(39.66%)，再次是HN98，防效達到30%以上；其余菌株的防效低于30%，防效不佳。

2.3.2 對杜梨苗梨火疫病的保護性和治療性的防治效果選擇對香梨花腐具有較好預防效果的拮抗菌株TN50、HN89和平板抑菌效果最優(yōu)的SN37在杜梨苗上進行梨火疫病的保護性和治療性的防治試驗。保護性試驗結果顯示(圖1，表3)，在杜梨苗上預先噴施TN50、HN89和SN37菌液能顯著降低嫩枝的枝枯率和病情指數(shù)(P<0.05)，7～15 d的平均保護性防效分別為67.20%、54.32%和45.91%。其中TN50在第10天的防效最高(71.13%)，至15 d時仍能穩(wěn)定在67.03%，顯著優(yōu)于HN89和SN37菌株。

治療性試驗結果表明(圖2，表4)，噴施TN50、HN89和SN37菌液對杜梨苗的枝枯具有明顯的治療效果。防效最好的TN50菌株在7和10 d的防效都維持在65%以上，之后有所下降，7～15 d的平均治療防效為63.88%，略低于農(nóng)用鏈霉素的防效(79.25%)；其次是HN89菌株(52.10%)；SN37菌株防效較低(36.17%)。

2.4 內(nèi)生拮抗細菌的鑒定

對梨火疫病具有一定防效的TN50、HN89和SN37菌株進行分類鑒定。TN50在NA培養(yǎng)基上菌落圓形，粘性有光澤，邊緣整齊，不透明，淡黃色，菌體桿狀，G-，無芽孢，無鞭毛。HN89菌株在NA培養(yǎng)基上菌落乳白色，圓形、邊緣整齊、不透明，粘性光滑，菌體短桿狀，單生，G+，中央位芽孢，芽孢囊不膨大，產(chǎn)莢膜。SN37菌株菌落淡黃色，隆起，不透明，粘性光滑，菌體桿狀，單生，G-，無芽孢，端生鞭毛。

圖1 拮抗菌株預處理(噴施)對杜梨苗梨火疫病的保護性防效Fig.1 The protective control efficacy of the antagonistic strains to the fire blight of birch pear seedling

表2 內(nèi)生拮抗菌株接種對梨花腐預防作用的室內(nèi)生測結果

表3 拮抗菌株對杜梨苗梨火疫病的保護性防治效果

表4 拮抗菌株對杜梨苗梨火疫病的治療性防效

圖2 拮抗菌株預處理(噴施)對杜梨苗梨火疫病的治療性防效Fig.2 The therapeutic control efficacy of the antagonistic strains to the fire blight of birch pear seedling

以提取的TN50、HN89和SN37菌株的總DNA為模板，采用16S DNA的通用引物進行PCR擴增、測序，分別得到大小為1 435 bp、1 459 bp和1 347 bp DNA片段，GenBank登錄號分別為MN860164、MN86014和MN860183。將測序結果系統(tǒng)發(fā)育分支上，序列相似性達99.7%。由圖5可以看出，SN37菌株與Pseudomonasjaponicastrain CH-26(MH712955.1)聚在一個小的分支上，序列相似性達到了99.7%。綜合形態(tài)特征和16S DNA系統(tǒng)發(fā)育分析結果，將TN50菌株鑒定為克雷伯氏菌(Klebsiellasp.)，HN89菌株鑒定為類芽孢桿菌(Paenibacillussp.)，SN37菌株鑒定為假單胞桿菌(Pseudomonassp.)。

圖3 基于16S r DNA序列構建的拮抗細菌TN50菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.3 Phylogenetic tree of antagonistic strain TN50 constructed based on 16S r DNA sequence

序列在NCBI數(shù)據(jù)庫中進行基因在線Blast，使用DNAMAN軟件進行序列拼接及比對。使用MEGA5.05軟件進行系統(tǒng)進化分析，從中找出相似度最高的菌株序列采用鄰接法構建基于16S rDNA 基因序列為基礎系統(tǒng)發(fā)育樹(圖3～5)。由圖3可以看出，TN50菌株與模式菌株Klebsiellavariicolastrain YD8 (KY887765.1)位于同一個系統(tǒng)發(fā)育分支上，相似性最高達到了99.7%。由圖4可以看出，HN89菌株與模式菌株Paenibacilluspolymyxastrain DSM36T (NR_117733.2)聚在同一個

圖5 基于 16S r DNA 序列構建的拮抗細菌SN37菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.5 Phylogenetic tree of antagonistic strain SN37 constructed based on 16S r DNA sequence

圖4 基于 16S rDNA 序列構建的拮抗細菌HN89菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.4 Phylogenetic tree of the antagonistic strain HN89 constructed based on 16S rDNA sequence

3 討 論

植物內(nèi)生菌作為植物微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是一個多樣性豐富的微生物類群。目前關于內(nèi)生細菌的分離篩選主要來自農(nóng)作物、蔬菜、藥用植物等，對果樹內(nèi)生細菌的研究較少，香梨內(nèi)生細菌及其抑菌作用的研究未見報道。有研究認為內(nèi)生細菌在林木組織中的分布以根部最多，莖部次之，葉部較少[16]。在柑橘中內(nèi)生細菌的分布為根>主干樹皮>枝條>葉片>果實[17]，而在蘋果樹葉片中內(nèi)生細菌數(shù)最多(4.95×102cfu/g)，樹皮居中(4.4×102cfu/g)，莖中最少(1.83×102cfu/g)，從葉片上分離到的內(nèi)生細菌占所分離總數(shù)的75%[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，在香梨樹的枝條、葉片、花器和果實中不同組織中內(nèi)生細菌的分布豐度不同，其特點為枝條(3.9×105cfu/g)>葉片(2.3×105cfu/g)>花(1.1×104cfu/g)>果實，分離出的337株內(nèi)生細菌中，枝條中分離到的內(nèi)生細菌最多，占分離菌株總數(shù)的35.6%。不同植物和不同的組織中內(nèi)生菌的分布、數(shù)量和種類不同，反映了植株內(nèi)生環(huán)境的差異，與樹種、樹齡、生長季節(jié)、地域分布和氣候環(huán)境等多因素有關[19]。

本研究通過初篩、復篩從分離的香梨內(nèi)生細菌菌株中篩選出對梨火疫病、梨梢枯病菌和梨樹腐爛病菌的14個拮抗菌株，均是從枝條中分離獲得的。其中有4個菌株兼具抗病原真菌和細菌的活性，ZN5、SN19和HN9菌株對梨梢枯病菌和梨樹腐爛病菌均有拮抗作用，HN89菌株對梨火疫病梨、梨梢枯病菌和梨樹腐爛病菌3種病原菌均有較強的抑菌作用，抑菌譜廣，具有一定的生防潛力。生防細菌防治植物病害的機制主要有拮抗、競爭、重寄生和誘導植物產(chǎn)生抗病性等。拮抗作用是內(nèi)生細菌的重要生防機制，通常是采用平板對峙法測定待測菌株對靶標病原菌的拮抗作用，比較抑菌圈大小篩選生防菌株。但該法存在一定的局限性，如供試菌株的生長速度或是所產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)的擴散能力等會影響測定結果[20]，尤其是對僅具備競爭作用的菌株難以直觀地檢測出來。本研究中發(fā)現(xiàn)，在篩選梨火疫病菌拮抗菌時，TN50菌株雖不產(chǎn)生抑菌圈，但該菌株生長速度極快，能在24 h迅速覆蓋病原菌，故將其作為備選的菌株。因此，在生防菌株篩選時，不能僅以抑菌圈作為依據(jù)，還應考慮對營養(yǎng)和空間的競爭能力強及其他抗菌機制的菌株，篩選出不同類型、不同作用機制、不同環(huán)境要求的生防潛力菌株，發(fā)揮其互補、協(xié)同作用以提高病害防效，在病害生物防治中更具應用價值。

梨火疫病是危害梨、蘋果、山楂等仁果類果樹的重大細菌病害之一。國外對防治技術包括檢疫、修剪和鏟除發(fā)病植株、藥劑防治、生物防治及選育抗病品種性等措施[21]。但該病害防治難度大，無特效藥劑和單一的防控措施，至今仍未得到很好的控制，安全有效的防控依然是世界性的難題。在20世紀70年代初期使用農(nóng)用鏈霉素噴霧，保護花器免受侵染非常有效，但長期、大量使用農(nóng)用鏈霉素已導致抗藥性的產(chǎn)生。目前農(nóng)用鏈霉素已經(jīng)停止生產(chǎn)并退出了農(nóng)藥市場，迄今尚無防效相當?shù)奶娲巹?。近年來隨著對梨火疫病原菌的微生態(tài)學和侵染生物學的深入研究，推動了一些新的防治策略取得進展。研究發(fā)現(xiàn)，花器是梨火疫病菌最初、也是最重要的初侵染源。生防菌在花器的柱頭、花梗表面定殖占領病原菌的侵染位點并抑制其生長繁殖是病害生物防治的關鍵[22]。如利用熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)和草生歐文氏菌(Erwiniaherbicola)等多次噴布開花期的梨樹，在柱頭定殖生長能有效減少病菌對花的侵染和花間傳播[23]。美國研發(fā)的熒光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)A506商品菌劑得到了實際應用，使梨火疫病的花器發(fā)病率平均下降40～60%，達到了農(nóng)用鏈霉素的防效，或與其他化學藥劑的防效相當[24]。另一種生防菌劑ErwiniaherbicolaC9-1也通過美國環(huán)保局的生產(chǎn)許可并在生產(chǎn)中使用。Zeller and B. Wolf等[25]從花和葉分離出39株內(nèi)生細菌，最有效的E.herbicola89菌株對花腐控制率接近70%，明顯優(yōu)于鏈霉素。本研究首先通過噴施拮抗菌菌液接種香梨離體花序，測定對花腐的保護性防效。試驗結果表明，TN50菌株的防效最高(52.36%)，與農(nóng)用鏈霉素相近。進一步通過杜梨苗接種，明確菌株TN50、HN89、SN37對梨火疫病的保護性和治療性防效。TN50菌株盡管在室內(nèi)平板抑菌作用測定中并不產(chǎn)生抑菌圈，但具有生長速度快的特點，搶占病原菌的作用位點，競爭有限的生長資源可能是其對香梨花腐和杜梨苗枝枯具有防效較好的重要機制。而HN89、SN37菌株雖然具有較好的抑菌效果，但競爭力不強影響其防效。

通過梨幼果接種來評價梨火疫病生防菌株防效是一種常用方法[26]，但有時果實接種試驗與實際防效并不相關，大多數(shù)研究者更傾向于采用對病原菌最敏感的花器接種作為生防菌防效鑒定的方法[27]。本研究在實驗室嚴格隔離的條件下采用香梨花器結合對梨火疫病高度感病的杜梨苗接種二種方法測定菌株的防病效果，力求更客觀、準確地篩選出生防潛力菌株。本研究中篩選出的生防潛力菌株還要在后續(xù)工作中進一步研究其抗逆性能和在環(huán)境中的定殖性能，明確其抑菌機制，為制定病害的安全防控措施，嚴防病害入侵提供科學基礎和技術儲備。