马铃薯疮痂病菌Streptomyces acidiscabies鉴定及抑菌有机酸筛选

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0573

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (18): 125-134.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0573

马铃薯疮痂病菌Streptomyces acidiscabies鉴定及抑菌有机酸筛选

黄勋¹(), 丰加文², 何文睿², 徐亚锦¹, 邓琳梅¹, 周昆燕¹, 张潇方¹, 杨艳丽¹, 刘霞¹()

¹ 云南农业大学植物保护学院，昆明 650201
² 曲靖市马龙区农业农村局，云南曲靖 655199

收稿日期:2023-08-10 修回日期:2023-11-16 出版日期:2024-06-25 发布日期:2024-06-18
通讯作者:
刘霞，女，1980年出生，山东青岛人，副教授，博士，主要从事马铃薯病害研究。通信地址：650201 云南省昆明市盘龙区黑龙潭金黑公路95号植物保护学院，E-mail：liuxia_0213@163.com。
作者简介:
黄勋，男，1992年出生，云南玉溪人，博士研究生，研究方向：马铃薯土传病害。通信地址：650201 云南省昆明市盘龙区黑龙潭金黑公路95号植物保护学院，E-mail：1214278318@qq.com。
基金资助:
云南省重大科技专项“基于多样化消费的马铃薯新品种选育及其绿色生产技术研发示范”(202102AE090018); “马铃薯重大病害绿色防控体系研究”(202402AE090017); 云南省现代农业马铃薯产业技术体系(2021KJTX003); 云南省农业基础研究联合专项“云南马铃薯疮痂病主要致病机制及其防控技术研发”(202301BD070001-063); 云南省卞春松专家工作站(202205AF150053)

Streptomyces acidiscabies: Identification and Screening of Antibacterial Organic Acids

HUANG Xun¹(), FENG Jiawen², HE Wenrui², XU Yajin¹, DENG Linmei¹, ZHOU Kunyan¹, ZHANG Xiaofang¹, YANG Yanli¹, LIU Xia¹()

¹ College of Plant Protection, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201
² Agriculture and Rural Bureau of Malong District, Qujing,Yunnan 655199

Received:2023-08-10 Revised:2023-11-16 Published:2024-06-25 Online:2024-06-18

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在鉴定微型薯连作基质中疮痂病原菌的种类，筛选具有良好抑制活性的有机酸以利于控制疮痂病发生。研究从病薯上分离纯化病原菌，用薯片法、萝卜片法及温室盆栽接种法检测其致病性，结合形态学观察、生理生化特性测定及16S rRNA基因序列分析确定种类，对其耐盐性等生物学特性进行研究，用纸碟法测定甲酸等有机酸对疮痂链霉菌生长的影响。链霉菌19311具有致病性，其致病岛毒力相关基因型为txtAB⁺/tomA⁺/necI⁺，根据19311菌株培养特征、生理生化特性及16S rRNA序列分析结果鉴定为酸性疮痂链霉菌(Streptomyces acidiscabies)。甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸可显著抑制S. acidiscabies的生长，甲酸抑菌效果最佳，抑菌圈直径为45.43 mm，抑菌最低有效浓度为1%，可通过增加细胞膜通透性抑制S. acidiscabies生长。综上所述，本研究明确了微型薯生产基质中疮痂链霉菌19311的种类及其生物学特性。未来可考虑使用1%甲酸进行疮痂病的控制试验，并评估其对原原种生产的潜在影响。

关键词: 马铃薯疮痂病, 微型薯, 种类鉴定, 生物学特性, 有机酸, 细胞膜通透性, 甲酸, 抑制活性, 连作基质

Abstract:

In order to clarify the types of pathogens causing potato common scab in the micro potato continuous cultivation substrate, organic acids with good inhibitory activity were screened to control this disease. In this study, pathogenic bacteria were isolated and purified from diseased potato, and their pathogenicity was detected by potato chip method, radish chip method and greenhouse pot inoculation method. The species were determined by morphological observation, physiological and biochemical characteristics determination and 16S rRNA gene sequence analysis. The biological characteristics such as salt tolerance were studied, the effects of organic acids such as formic acid on the growth of Streptomyces spp. were determined using paper plate method. Streptomyces strain 19311 was pathogenic, and its pathogenic island virulence related genotype was txtAB⁺/tomA⁺/necI⁺. Strain 19311 was identified as Streptomyces acidiscabies based on the morphological, physiological and biochemical characteristics and 16S rRNA sequence analysis. Formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, citric acid, and tartaric acid could significantly inhibit the growth of S. acidiscabies, and formic acid had the best antibacterial effect with the antibacterial zone diameter of 45.43 mm and the lowest effective concentration of 1%, which could inhibit the growth of S. acidiscabies by increasing the permeability of cell membrane. In this study, the species and biological characteristics of Streptomyces strain 19311 in the micro potato cultivation substrate were identified. The use of 1% formic acid to control the occurrence of this disease and evaluate its impact on the original seed production can be carried out in the future.

Key words: potato common scab, micro potato, identification, biological characteristics, organic acid, cell membrane permeability, formic acid, inhibitory activity, continuous cropping substrate

黄勋, 丰加文, 何文睿, 徐亚锦, 邓琳梅, 周昆燕, 张潇方, 杨艳丽, 刘霞. 马铃薯疮痂病菌Streptomyces acidiscabies鉴定及抑菌有机酸筛选[J]. 中国农学通报, 2024, 40(18): 125-134.

HUANG Xun, FENG Jiawen, HE Wenrui, XU Yajin, DENG Linmei, ZHOU Kunyan, ZHANG Xiaofang, YANG Yanli, LIU Xia. Streptomyces acidiscabies: Identification and Screening of Antibacterial Organic Acids[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(18): 125-134.

图/表 16

图1. 链霉菌致病性检测 a：薯片法-不接种对照；b：萝卜片法-不接种对照；c：温室盆栽接种法-不接种对照；d：薯片法-接种19311菌株；e：萝卜片法-接种19311菌株；f：温室盆栽接种法-接种19311菌株；

图2. 菌株19311在OMA培养基上的生长情况及菌落形态

试验类型	项目名称	试验现象	Streptomyces strain 19311	S. acidiscabies strain 44#^[19]	S. acidiscabies strain CPS-3^[20]
糖酵解	葡萄糖	培养基变为黄色，无气泡	+	/	/
糖酵解	乳糖	培养基仍为紫色，无气泡	-	/	/
大分子物质的水解	淀粉水解	培养基平板颜色为紫色	+	+	/
	明胶液化	培养基为液态	+	+	/
	牛奶石蕊	凝固胨化	+	/	/
	脲酶试验	试管颜色为红色	+	/	/
	H₂S产生	培养基中无黑色物质产生	-	-	-
IMViC试验	甲基红试验	试管颜色为红色	+	/	/
	VP试验	试管颜色为橘黄色	-	/	/
	柠檬酸盐利用	培养基颜色仍为黄绿色	-	/	/
	吲哚试验	加入吲哚试剂为黄色	-	/	/

表1. 链霉菌菌株19311的生理生化特征

图3. 菌株19311基于16S rRNA序列构建的系统发育进化树

图4. 菌株19311致病岛毒力基因型检测图中Marker均为DL1000，从上到下依次为1000 bp、700 bp、500 bp、400 bp、300 bp、200 bp和100 bp共7条带

图5. 链霉菌19311碳源利用能力检测 a：葡萄糖；b：蔗糖；c：棉子糖；d：鼠李糖；e：阿拉伯糖

图6. 链霉菌19311氮源利用能力检测 a：蛋氨酸；b：酪氨酸；c：组氨酸

图7. 马铃薯疮痂病菌S. acidiscabies对NaCl的耐受性检测 a~d：0%、1%、3%、5% NaCl

图8. 链霉菌19311对抗生素敏感性测定 a：空白对照；b：纸片对照；c：氯霉素；d：链霉素，e：青霉素

项目	0 mm	18 mm	50 mm	78 mm
菌落生长面积/mm²	6062.15±155.42 a	5971.94±241.38 a	6004.53±96.66 a	6172.56±212.28 a
菌悬液浓度/OD₆₀₀	0.248±0.015 d	0.377±0.012 c	0.638±0.016 b	0.850±0.010 a

表2. 不同滤纸片对S. acidiscabies生长及菌悬液浓度的影响

图9. 不同滤纸片对链霉菌19311生长及菌悬液浓度的影响 a：0 mm，b：18 mm，c：50 mm，d：78 mm，e：空白对照中链霉菌刮除情况，f：18 mm滤纸片培养平板中链霉菌刮除情况，g：50 mm滤纸片培养平板中链霉菌刮除情况，h：78 mm滤纸片培养平板中链霉菌刮除情况，i：菌悬液

处理	抑菌圈直径/mm	处理	抑菌圈直径/mm
空白对照	0.00±0.00 d	丙酸	38.34±3.42 b
纸片对照	0.00±0.00 d	乳酸	30.19±1.34 c
甲酸	45.43±0.66 a	柠檬酸	39.93±0.88 b
乙酸	40.50±0.74 b	酒石酸	40.30±1.64 b

表3. 不同有机酸对马铃薯疮痂链霉菌的抑制活性

图10. 不同有机酸对马铃薯疮痂病菌S. acidiscabies抑制活性 a：空白对照；b：甲酸；c：乙酸；d：丙酸；e：乳酸；f：纸片对照；g：柠檬酸；h：酒石酸；i：苹果酸；j：琥珀酸

有机酸种类	抑菌圈直径/mm
有机酸种类	0%	1%	2.5%	5%	10%	20%
甲酸	0.00±0.00 f	29.22±0.30 e	34.92±0.64 d	45.43±0.66 c	60.42±1.34 b	71.44±0.78 a
乙酸	0.00±0.00 f	23.21±0.38 e	31.09±0.73 d	43.22±0.79 c	52.43±1.12 b	62.04±0.79 a

表4. 不同浓度有机酸对马铃薯疮痂病菌S. acidiscabies抑制活性

图11. 不同浓度有机酸对马铃薯疮痂病菌S. acidiscabies抑制活性 a~f：0%、1%、2.5%、5%、10%、20%甲酸溶液；g~l：0%、1%、1%、2.5%、5%、10%、20%乙酸溶液

处理	电导率/(ms/cm)
处理	0 h	12 h	24 h	48 h
水	0.296±0.006 a	0.289±0.003 a	0.287±0.002 a	0.286±0.004 a
CK	3.609±0.025 a	3.621±0.037 a	3.591±0.034 a	3.625±0.031 a
5%甲酸	5.068±0.470 b	6.506±0.732 a	7.102±0.341 a	7.423±0.176 a
水	0.286±0.003 a	0.284±0.004 a	0.283±0.003 a	0.286±0.001 a
CK	3.693±0.020 a	3.696±0.064 a	3.675±0.008 a	3.669±0.082 a
5%乙酸	3.906±0.074 b	4.099±0.027 a	4.075±0.039 a	4.065±0.034 a

表5. 甲酸和乙酸对S. acidiscabies细胞膜外电导率变化的影响

参考文献 27

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马铃薯疮痂病菌Streptomyces acidiscabies鉴定及抑菌有机酸筛选

Streptomyces acidiscabies: Identification and Screening of Antibacterial Organic Acids

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