丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢侵染玉米的竞争性分析及其生防菌ZF1抑菌机制研究

丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢侵染玉米的竞争性分析及其生防菌ZF1抑菌机制研究玉米是东北重要的粮饲作物,东三省和内蒙古自治区玉米种植面积占全国玉米总面积的40%,其在东北粮食生产中起到支柱作用。近年来由于种植模式的改变,玉米土传病害中玉米茎腐病和丝黑穗病的发生态势日趋严重,另外随着机械化农业的大力发展,机械化收获要求玉米抗倒伏、籽粒无病原污染等,所以对玉米茎腐病和丝黑穗病的防治研究显得尤为重要。本文依据田间人工接种鉴定并结合抗性鉴定结果筛选获得了对茎腐病和丝黑穗病不同抗性表现的试验品种,通过PCR检测和荧光染色技术,深入分析了丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢在玉米植株体内的侵染过程,明确了不同病原在侵入寄主过程中的发生发展态势及两种病原的竞争作用,为品种布局和抗病育种提供了参考;同时,本研究筛选获得了一株能够防治玉米茎腐病和丝黑穗病的微黄青霉ZF1菌株,系统研究了其代谢产物及其培养液对禾谷镰孢和丝孢堆黑粉菌的生长抑制作用,并成功研制了化学和生物防治相结合的新型种衣剂,为玉米茎腐病和丝黑穗病的防治开辟了新的途径,主要研究结果如下：1.采用人工接种鉴定方法,分析了2011-2015年1000份区试品种对玉米丝黑穗病和玉米茎腐病的抗性,筛选到感玉米丝黑穗病和茎腐病的双感品种14份,并且首次发现丝黑穗病和茎腐病的典型症状不在同一植株显症的现象,通过对峙培养和荧光染色明确了两者在侵染寄主过程中存在生长抑制竞争；当植株茎部同时接种丝孢堆黑粉菌冬孢子和禾谷镰孢时,丝孢堆黑粉菌孢子萌发率降低,禾谷镰孢菌丝比单独接种禾谷镰孢的菌丝生长缓慢,推测禾谷镰孢或丝孢堆黑粉菌的代谢产物抑制了对方病原菌的快速生长。2.分别制备丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢的培养滤液,测定了不同培养液浓度下病原菌的孢子萌发能力和菌丝生长情况,发现丝孢堆黑粉菌培养液对禾谷镰孢孢子萌发和菌丝生长有一定抑制作用,但随着时间延长抑制效果不明显；禾谷镰孢培养液对丝孢堆黑粉菌冬孢子萌发抑制作用明显,丝孢堆黑粉菌冬孢子几乎不能萌发,进一步说明丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢存在竞争生长,其代谢产物抑制了对方病原菌的生长和扩展。3.从设计的7对引物中筛选出3对能够特异扩增丝孢堆黑粉菌和禾谷镰孢的引物组合,分别为GSP1/GSP2、TEF-1αSF/TEF-1αSR和FG1/FG2,其中TEF-1αSF/TEF-1αSR能够特异扩增丝孢堆黑粉菌,FG1/FG2特异扩增禾谷镰孢,且扩增禾谷镰孢最低检测浓度为2×10-4ng/μL,建立了丝黑穗病和茎腐病的早期检测技术；通过特异引物对不同症状表现的植株进行PCR检测,发现只有表现枯萎症状的植株能够检测到禾谷镰孢的存在,而表现正常生长的植株检测不到,说明苗期禾谷镰孢系统侵染可导致苗枯,而苗期不会侵染至茎部表现茎腐病症状。4.经对146份玉米栽培品种进行籽粒和幼苗叶片接种微黄青霉ZF1生防菌,仅在叶片表面和伤口处产生微寄生霉层,而对完好的籽粒没有进一步侵染,说明微黄青霉ZF1对玉米安全,可用于玉米防治病害；同时,微黄青霉ZF1能够提高玉米吸收N素的效率,ZF1和0.1g、0.3g尿素混用处理比单独尿素处理N的吸收率分别提高7.4%和4.5%,植株明显生长健壮,茎杆增粗,抵抗力增强。5.微黄青霉ZF1能够抑制玉米根系周围病原真菌的生长,ZF1菌株及其培养滤液对禾谷镰孢均有明显的抑制作用；采用菌丝生长速率法测定其对禾谷镰孢菌丝生长的抑制作用,发现微黄青霉ZF1能够显著抑制禾谷镰孢生长,抑制作用达81.3%,抑菌面积为16.21cm2;ZF1菌株次生代谢产物对禾谷镰孢生长的抑制作用达55.5%,其培养滤液稀释50倍后对禾谷镰孢抑制作用仍达22.7%；ZF1培养液对禾谷镰孢孢子萌发有一定的抑制效果,培养7d时100%微黄青霉ZF1培养液孵育的禾谷镰孢孢子萌发率较PD处理的降低了13.3%。6.化学杀菌剂咯菌腈和微黄青霉ZF1培养液混配使用,可降低田间茎腐病的发生率；咯菌腈和微黄青霉菌培养滤液复配后对禾谷镰孢的抑制作用比二者单独使用有所增强,咯菌腈抑制禾谷镰孢丝生长的EC5o和EC95值分别为0.0162和0.5287μg/mL；10%微黄青霉菌培养滤液和0.5μg/mL咯菌腈对禾谷镰孢的抑制率分别为86.5%和95.1%,二者复配后降低了对禾谷镰孢菌丝生长的EC5o和EC95值,延长了作用时间,EC5o和EC95值分别为0.0023和0.4011μg/mL,培养4d后咯菌腈抑菌作用丧失,而0.5μg/mL咯菌腈与10%微黄青霉菌培养滤液复配后较0.5μg/mL咯菌腈单独作用时间延长了10d。7.微黄青霉ZF1颗粒剂对玉米丝黑穗病有较好的防治效果,自交系黄