[01637229]枯草芽孢杆菌BS501a抗稻瘟病技术研究

1.课题来源与背景 “环保型抗稻瘟病菌生物农药创制关键技术研究”（项目编号：0910SGYS34370-2）,是河南省郑州市科技局2009年度科技攻关计划项目,由河南工业大学研究完成。 水稻是我国重要的粮食作物,分布于多数省份,但稻瘟病严重威胁我国水稻生产。因而,加强稻瘟病防治研究具有重要意义。目前,抗稻瘟病水稻品种不能满足生产需要,化学农药给生态环境、人类健康带来危害,且病原菌对化学农药的抗性逐渐增强,急需寻找新的防治手段。生物防治符合人们对绿色食品的要求,符合农业可持续发展方向,但防治效果低、开发成本高成为生防制剂市场开发的瓶颈。芽孢杆菌（Bacillus）具有广谱抗植物病原真菌活性,且在自然界广泛存在,具有对环境友好、对人畜无害、营养要求简单、易于培养、抗逆性强等优点,具有很好的生防应用价值。因此,对提高芽孢杆菌生防效果、降低生产成本的关键技术进行研究具有重要意义。 2.技术原理及性能指标 本项目选择枯草芽孢杆菌BS501a为研究对象,通过MNNG诱变、紫外诱变、离子束诱变和60Co γ射线诱变,提高枯草芽孢杆菌BS501a拮抗活性。采用正交试验研究Ca2+、Fe2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+等多种金属离子对枯草芽孢杆菌BS501a拮抗活性的促进作用;采用响应面法研究提高枯草芽孢杆菌BS501a拮抗活性的最佳发酵培养基和发酵条件。 枯草芽孢杆菌BS501a是项目组从稻田土壤中分离出来的一株对稻瘟病菌具有较高拮抗活性的细菌。为将其开发为生物农药,并能够规模化生产,对枯草芽孢杆菌BS501a生防制剂研制过程中的一些关键技术进行研究,提高其防治效率,降低其生产成本。本项目按照研究计划,完成了项目申请书中的预期研究目标和任务。为提高枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物的拮抗活性,利用响应面法优化了培养基和发酵条件,得到了最优培养基和发酵条件;筛选得到了对枯草芽孢杆菌BS501a发酵液拮抗活性具有促进作用的Ca2+、Fe2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+最佳组合;培养基组分中的碳氮源使用了廉价的农副产品,降低了生产成本。此外,项目组还研究了枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物的抗菌谱、生物安全性、理化性质、菌株遗传稳定性,发现枯草芽孢杆菌BS501a是一株广谱、安全、遗传稳定的生防菌,对多种常见植物病原真菌,如禾腐霉菌、玉米小斑病菌、玉米串珠镰孢菌、西瓜枯萎病菌、辣椒枯萎病菌、苹果腐烂病菌、小麦根腐病菌、苹果轮纹病菌、小麦赤霉病菌、禾谷镰刀菌等均具有很强的抑制作用。 3.技术的创造性与先进性 技术的创造性：枯草芽孢杆菌BS501a是项目组从郑州黄河稻区稻田土壤中分离的一株具有自主知识产权的生防菌。在此基础上进行了诱变育种、培养基优化、培养条件优化等工作。在培养基优化过程中,项目组考虑到金属离子对枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物拮抗活性的影响,采用正交试验优化了Ca2+、Fe2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+等五种金属离子的最佳组合。 技术的先进性：通过对本项目的研究,使枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物室内防治稻瘟病的效率达到63.8%,这在同类文献中是比较高的。本研究建立的枯草芽孢杆菌发酵产物抗植物病原真菌活性测定方法—摇瓶培养菌丝生长抑制法,使实验结果具有重复性,生防菌发酵产物的拮抗活性具有可比性,结果科学可信,比琼脂扩散法和生长对峙法先进。 4.技术的成熟度、适用范围和安全性 项目组的研究表明,枯草芽孢杆菌BS501a发酵上清对稻瘟病菌的摇瓶菌丝生长抑制率为91.5%,对稻瘟病的温室生物防治效果为63.8%,与已有文献相比,枯草芽孢杆菌BS501a是一株高效生防菌。此外,我们还研究了影响菌株BS501a生物稳定性的几个关键因素和它的生物安全性,发现枯草芽孢杆菌BS501a发酵液在中性pH条件下活性强,耐高温、耐光照、耐酶,对外界环境抵抗力强,理化性质稳定,安全无毒。这些研究结果为枯草芽孢杆菌BS501a的开发提供了重要的理论基础。 枯草芽孢杆菌BS501a不仅对稻瘟病菌具有很强的拮抗活性,对玉米、小麦、辣椒、西瓜、苹果等多种植物的病原真菌也具有很强的抑制作用。将本项目研究成果开发成产品,既可以保障粮食安全,也可以保障菜篮子、水果篮子的安全,项目研究成果具有重要的社会意义。 5.应用情况及存在的问题 枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物具有广谱抗菌活性,适用于粮食作物、蔬菜、果树等多种植物真菌病的防治,具有广阔的应用范围。将枯草芽孢杆菌BS501a制成合适剂型,开发成生防菌剂,运用合适的施用方法,即可进行植物真菌病害防治。我国水稻种植面积广,仅河南省水稻种植面积就达到776万亩,稻瘟病防治药物需求量大。因此,稻瘟病生防制剂具有很大的市场需求。 枯草芽孢杆菌BS501a拮抗活性成分未知,生防技术指标无法量化。因此,应分离纯化枯草芽孢杆菌BS501a发酵产物的拮抗活性成分,以便于确定BS501a的生防指标。没有进行中试和大田试验,无法对实际效果进行评估。需尽快与企业合作,进行中试放大和大田试验,以便早日将枯草芽孢杆菌BS501a开发成为防治稻瘟病及其它农作物真菌病害的环保型生物农药。