地锦草内生细菌多样性、拮抗及促生特性测定

【背景】植物内生细菌既能抑制病原菌对植物的侵染,也具有促生作用。分离具有拮抗和促生活性的内生细菌可为开发微生物菌肥提供理论依据。【目的】筛选内生细菌中的优势拮抗、促生菌种资源。【方法】以地锦草为材料,采用4种分离培养基分离该植物内生细菌,通过形态特征以及16S r RNA基因序列分析,鉴定内生细菌的分类归属。采用平板对峙法,测定内生细菌对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)的拮抗活性。通过固氮、解磷、产吲哚乙酸(Indole Acetic Acid,IAA)、产铁载体能力等指标初步检测地锦草内生细菌的促生活性。【结果】共分离到133株内生细菌,分属于4门5纲8目13科25属,其中变形菌门(Proteobacteria)为优势门(52.63%),优势属为芽孢杆菌属(Bacillus),占15.79%。发现有8株菌相似性小于98.65%,可能为潜在新物种。拮抗活性结果表明,22株菌有不同程度的抑菌作用,其中菌株DHL56、DHN17、DHP3、DHP8对这3种病原菌都有抑制作用,均为芽孢杆菌属。菌株DHP8抑制作用最强,对棉花立枯丝核菌、小麦赤霉病菌抑制率分别为73.80%、71.25%,对玉米小斑病菌抑制率为61.70%。促生潜力结果表明,76株菌具有固氮能力;19株菌具有解磷能力;37株菌能产吲哚乙酸,菌株DHL55产吲哚乙酸的量达到105.67mg/L;7株菌能合成铁载体。其中有9株菌同时有固氮、解磷、产吲哚乙酸能力;菌株DHP8具有固氮、解磷、合成铁载体能力。DHP8不仅具有一定促生潜力,还对棉花立枯丝核菌、小麦赤霉病菌、玉米小斑病菌有明显的拮抗作用,需进一步研究。【结论】地锦草内生细菌种类丰富,获得多株具有优良拮抗和促生活性的菌株,为进一步开发微生物农药及菌肥资源提供新的菌株材料。     

两株生菜根际芽孢杆菌(Bacillus spp.)的分离与特性研究

【目的】从生菜根际土中筛选出2株具有多种生物学特性、促生和生防效果的芽孢杆菌。【方法】土样经过80°C高温处理,得到2株细菌。通过形态学、生理生化、16S rRNA和gyr B基因鉴定菌株。对其溶磷、合成IAA和嗜铁素能力及对植物病原真菌的拮抗作用进行测定。用2株细菌处理生菜种子,评价其促生效果。用菌株WXD 3-2处理小麦,评价其生防效果。【结果】经过鉴定,确定菌株WXD 3-1为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),WXD 3-2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。2株菌均有溶磷、合成嗜铁素、IAA能力和促生能力,菌株WXD 3-2能够对多种病原菌产生拮抗作用,抑制其生长。经过WXD 3-1和WXD 3-2处理,生菜植株高、叶片宽、植株鲜重及植株干重与对照相比分别增加21.51%和8.88%、31.93%和14.51%、41.30%和13.58%、42.76%和26.35%。菌株WXD 3-2能够减轻小麦根腐病病症,小麦根部病斑减少。【结论】分离出的2株芽孢杆菌均具有溶磷、合成IAA和嗜铁素能力,能够促进生菜的生长,且菌株WXD 3-2还具有生防效果。     

植物根际促生枯草芽孢杆菌JC01筛选

【目的】筛选高效植物根际促生细菌,阐明产挥发性有机化合物(VOC)菌株JC01的促生机制。【方法】选取从植物根际中分离得到的838株细菌,以固氮、解(溶)磷以及分泌嗜铁素、吲哚乙酸(IAA)活性为指标,对其促生能力进行赋值评估,将赋值在3分以上的107株细菌进行指纹图谱分析,挑选其中不同簇的20株促生潜力细菌进行温室实验,以评价赋值体系与温室促生效果之间的关系,进一步探究具有较好促生效果菌株JC01的作用机理。【结果】共筛选出了来源于指纹图谱中不同簇的4株具有较好促生效果的菌株,细菌的平板活性赋值与促生效果之间的相关系数r大于0.6。其中,菌株JC01分泌的具有促生作用的VOC能够增强番茄植株IAA信号通路关键基因的表达,减弱脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)信号通路关键基因的表达。JC01经16S r RNA基因鉴定为枯草芽孢杆菌。【结论】细菌的平板活性赋值与促生效果之间存在较高的正相关性,枯草芽孢杆菌JC01可能通过产生VOC对番茄生长进行调控。     

新疆木碱蓬(Suaeda dendroides)根际耐盐促生细菌的筛选及鉴定

【背景】新疆是全国最大的盐渍化土壤分布区,土壤盐渍化严重影响作物生长,耐盐促生菌可以有效改善土壤肥力,提高作物抗逆性,促进植物生长,提高土壤利用率。【目的】分离筛选获得木碱蓬(Suaeda dendroides)根际土壤中耐盐促生菌菌株,对优良促生作用的菌株进行分子鉴定,挖掘微生物资源,为微生物菌剂的研制奠定基础。【方法】采用传统的分离方法筛选获得木碱蓬根际耐盐微生物,采用"三级筛选体系"筛选获得耐盐促生菌菌株,用CTAB法提取菌株DNA,对菌株16S rRNA基因测序进行系统发育分析,确定耐盐促生菌菌株的分类地位。【结果】从木碱蓬根际共分离获得耐盐微生物58株,8株具有固氮活性,解磷活性菌株12株,具有解钾活性菌株15株,产IAA活性的菌株3株,具有较强产氨活性的菌株2株。经过促生平板筛选,菌株GTZW50-5和MH-F促进了拟南芥生长,表现出较好的促生效果,通过小麦盆栽试验,菌株GTZW50-5对小麦的根长以及株高具有显著的促生作用,在一定程度上提高了植物体内的叶绿素含量。MH-F菌株对小麦的根系具有较显著的促生作用,且对小麦的叶绿素及脯氨酸含量在不同盐浓度下都有所提高。经过系统发育分析,GTZW50-5与Bacillus vallismortis (AY603658)序列相似度达到99.43%,鉴定属于Bacillus vallismortis,MH-F与Enterobacterludwigii(JTLO01000001)序列相似度为98.34%,鉴定属于Enterobacter属。【结论】菌株GTZW50-5与MH-F均具有较好的促生效果,这为耐盐微生物资源的开发和利用提供了理论依据。     

解淀粉芽胞杆菌PHODB35的溶磷特性及其对番茄的促生作用

【目的】从种植番茄的根围土壤中筛选高效溶磷细菌,为减施化学肥料和开发微生物肥料提供溶磷菌种资源,并初步探索其促生机制。【方法】采用无机磷培养基利用梯度稀释涂布法从土壤中分离筛选促生菌株,通过形态特征、16S rRNA和gyrB基因序列分析对优良促生菌株进行鉴定,并分别利用正交试验和单因素试验分析环境因子和营养因子对其溶磷效果的影响,进一步利用HPLC-MS并结合相应有机酸的标准物质,明确优良促生菌株产生的有机酸种类;盆栽试验测定接菌处理后番茄株高、地上鲜重、地下鲜重、基质和植株有效磷含量评价菌株对番茄的促生作用。【结果】筛选到1株优良的促生菌株,命名为PHODB35,鉴定其为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。对环境因子的正交试验结果表明,菌株PHODB35最佳溶磷条件为pH 7.0,温度为30°C,接种量为5%;对营养因子的单因素试验结果表明,该菌株以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源、磷酸钙为磷源时,解磷效果最好,有效磷浓度为88.77mg/L。明确了菌株PHODB35产生的有机酸为葡萄糖酸。盆栽实验结果表明,菌株PHODB35对番茄幼苗有明显的促生作用,与空白对照相比,施用菌株后对株高、地上鲜重、地下鲜重、基质和植株有效磷含量分别增加28.21%、22.59%、113.06%、45.08%和16.24%,表明菌株PHODB35具有一定的肥效功能,可用于促生菌剂的研制。【结论】筛选到具有促生能力的解磷细菌,为进一步开发研制番茄促生菌剂或微生物有机肥提供资源,为菌株PHODB35在农业生产中的应用提供了理论依据和实验基础。     

三株固氮类芽孢杆菌的特点及其对中国青菜的产量和土壤酶活性的影响

【目的】本研究分析三株固氮菌PGPR性状特征及其对中国青菜产量和土壤酶活的影响。【方法】氮(N)-修复(固氮)细菌被认为是一种能够促进植物生长和增产的施氮方式。在本研究中,我们用无氮培养基分离出了30株根际固氮细菌:11株来自小麦根际,16株来自中国青菜根际和3株来自莲花根际。基于16S r DNA序列分析,对小麦、中国青菜和莲花等植物根际中属于类芽孢杆菌属的主要固氮细菌进行研究。【结果】本研究从这30株固氮菌中筛选出三株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus)的细菌,分别命名为P-4、W-7和L-3,它们的固氮酶活性不但高于对照组(圆褐固氮菌),而且可以有效抑制两种或三种植物病原菌的生长,即核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、玉蜀黍赤霉(Gibberella zeae)和棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)。菌株W-7还具有溶解难溶磷的能力,中国青菜在接种菌株W-7和L-3后,其鲜重显著增加,同时改变了田间土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性;而接种了菌株P-4对植物的生长和酶活性没有显著的影响。【结论】土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性与中国青菜的生物量呈正相关。同时,菌株W-7和L-3具有促进植物产量和提高土壤质量的良好潜力。     

三株固氮类芽孢杆菌的特点及其对中国青菜的产量和土壤酶活性的影响（英文）

【目的】本研究分析三株固氮菌PGPR性状特征及其对中国青菜产量和土壤酶活的影响。【方法】氮(N)-修复(固氮)细菌被认为是一种能够促进植物生长和增产的施氮方式。在本研究中,我们用无氮培养基分离出了30株根际固氮细菌:11株来自小麦根际,16株来自中国青菜根际和3株来自莲花根际。基于16S r DNA序列分析,对小麦、中国青菜和莲花等植物根际中属于类芽孢杆菌属的主要固氮细菌进行研究。【结果】本研究从这30株固氮菌中筛选出三株属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus)的细菌,分别命名为P-4、W-7和L-3,它们的固氮酶活性不但高于对照组(圆褐固氮菌),而且可以有效抑制两种或三种植物病原菌的生长,即核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、玉蜀黍赤霉(Gibberella zeae)和棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)。菌株W-7还具有溶解难溶磷的能力,中国青菜在接种菌株W-7和L-3后,其鲜重显著增加,同时改变了田间土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性;而接种了菌株P-4对植物的生长和酶活性没有显著的影响。【结论】土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性与中国青菜的生物量呈正相关。同时,菌株W-7和L-3具有促进植物产量和提高土壤质量的良好潜力。     

沙棘根瘤内生细菌中抑菌促生菌株的筛选和鉴定

【背景】植物内生细菌可产生具有抑菌和促生活性的物质,既能抑制植物病原菌对寄主植物的侵染,也能促进植物的生长。沙棘根瘤内生细菌是根瘤内除共生固氮的弗兰克氏菌外,与沙棘共生的一大类微生物。研究具有抑菌和促生活性的植物内生菌,可为微生物菌肥的研究提供理论基础。【目的】筛选具有优良抑菌和促生活性的沙棘根瘤内生细菌,初步研究其抑菌和促生活性,并对菌株进行鉴定。【方法】采用双层琼脂法、琼脂扩散法、双层平板对峙法、牛津杯法进行沙棘根瘤拮抗性内生细菌的筛选。选取抑菌活性较高的内生细菌,分别采用Salkowski比色法、ChromeAzurolS(CAS)平板检测法和钼锑抗比色法进行产吲哚乙酸、铁载体及溶磷能力的测定。采用发酵液灌根法测定沙棘根瘤内生细菌SR308对黄瓜促生作用的盆栽效果。通过形态和培养特征、生理生化试验及16S rRNA基因序列分析法对菌株TT201和SR308进行鉴定。【结果】从131株沙棘根瘤内生细菌中筛选出9株具有较强抑菌活性的内生细菌,其中菌株TT201抑菌性最佳、抑菌谱广;菌株SR308的促生活性最好,其发酵液对黄瓜的生长具有较强的促进作用。对具有较强抑菌和促生活性的菌株TT201和SR308进行鉴定的结果表明,菌株TT201为侧孢短芽孢杆菌(Brevibacilluslaterosporus),菌株SR308为蕈状芽孢杆菌(Bacillusmycoides)。【结论】获得2株具有优良抑菌和促生活性的沙棘根瘤内生细菌,为进一步开发微生物农药及菌肥提供了资源。     

一株连香树根际促生细菌LWK2的分离鉴定及其全基因组序列分析

【背景】植物根际促生细菌是一类位于植物根际并能对植物生长产生促进作用的有益菌,在微生物肥料领域具有重要的应用价值。【目的】对濒危植物连香树根际的植物根际促生细菌进行分离筛选和连香树接种效应评价,挑选对连香树生长促进作用最为显著的菌种进行促生特性分析、菌种鉴定及全基因组序列测定与促生相关基因分析。【方法】利用相应筛选培养基对连香树根际土壤中解有机磷、溶无机磷和解钾细菌进行分离筛选,通过根际接种验证各菌株对连香树实生苗的促生能力。从中选取促生作用最为显著的细菌,进行解钾能力、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力测定。利用菌体形态观察、16S rRNA基因序列分析及全基因组序列的平均核苷酸一致性比对进行菌种鉴定。最后利用基因组功能注释和比较基因组学分析对该菌株中的植物促生及重金属抗性相关基因进行解析。【结果】从连香树根际土壤中共筛选得到3株解有机磷细菌、2株溶无机磷细菌和2株解钾细菌,其中解钾细菌LWK2对连香树实生苗的生长促进作用最为显著。该菌株能够产...     

亚低温条件下防控番茄南方根结线虫生防菌株的筛选与鉴定

【目的】筛选亚低温条件下抗线虫和促进植物生长发育的菌株。【方法】采用线虫击倒率测定、室内耐低温测定、拮抗测试和盆栽生物测定相结合的方法进行功能菌株的筛选;采用表型特征、生理生化特征、16S r RNA基因序列测定相结合的多相分类技术对筛选的菌株进行鉴定。【结果】从根结线虫多发的设施黄瓜和番茄病土中分离出细菌和放线菌297株;经对根结线虫击倒率的初步筛选,得到校正击倒率大于70%的活性菌株9株;通过复筛获得1株在亚低温条件下同时具有防线虫、防土传病原菌病、促生特性的生防菌株S205;菌株S205被鉴定为抗生素链霉菌(Streptomyces antibioticus)。【结论】获得一株在亚低温条件下同时具有抗线虫活性和促进植物生长发育的生防菌株S205,该研究对解决亚低温条件下根结线虫的防治具有重要意义。     

Quantitative proteomics for identifying biomarkers for Rabies

Introduction

Rabies is a fatal acute viral disease of the central nervous system, which is a serious public health problem in Asian and African countries. Based on the clinical presentation, rabies can be classified into encephalitic (furious) or paralytic (numb) rabies. Early diagnosis of this disease is particularly important as rabies is invariably fatal if adequate post exposure prophylaxis is not administered immediately following the bite.

Methods

In this study, we carried out a quantitative proteomic analysis of the human brain tissue from cases of encephalitic and paralytic rabies along with normal human brain tissues using an 8-plex isobaric tags for relative and absolute quantification (iTRAQ) strategy.

Results and conclusion

We identified 402 proteins, of which a number of proteins were differentially expressed between encephalitic and paralytic rabies, including several novel proteins. The differentially expressed molecules included karyopherin alpha 4 (KPNA4), which was overexpressed only in paralytic rabies, calcium calmodulin dependent kinase 2 alpha (CAMK2A), which was upregulated in paralytic rabies group and glutamate ammonia ligase (GLUL), which was overexpressed in paralytic as well as encephalitic rabies. We validated two of the upregulated molecules, GLUL and CAMK2A, by dot blot assays and further validated CAMK2A by immunohistochemistry. These molecules need to be further investigated in body fluids such as cerebrospinal fluid in a larger cohort of rabies cases to determine their potential use as antemortem diagnostic biomarkers in rabies. This is the first study to systematically profile clinical subtypes of human rabies using an iTRAQ quantitative proteomics approach.     

Protocols for data generation for predictive modeling

Summary Essential to the development of useful predictive models for foods is the collection of appropriate data. Within the UK Predictive Food Microbiology Program, a series of documents have been produced to aid the standardization of data collection by a number of laboratories. Documents include a protocols form, notes on experimental design, notes on the accuracy of counts by plating, the preferred method of calculating a plate count value, preferred MPN tables and the preferred methods of recording data values. These documents have proven useful in aiding collaboration between laboratories.     

Breeding for abiotic stresses for sustainable agriculture

Using cereal crops as examples, we review the breeding for tolerance to the abiotic stresses of low nitrogen, drought, salinity and aluminium toxicity. All are already important abiotic stress factors that cause large and widespread yield reductions. Drought will increase in importance with climate change, the area of irrigated land that is salinized continues to increase, and the cost of inorganic N is set to rise. There is good potential for directly breeding for adaptation to low N while retaining an ability to respond to high N conditions. Breeding for drought and salinity tolerance have proven to be difficult, and the complex mechanisms of tolerance are reviewed. Marker-assisted selection for component traits of drought in rice and pearl millet and salinity tolerance in wheat has produced some positive results and the pyramiding of stable quantitative trait locuses controlling component traits may provide a solution. New genomic technologies promise to make progress for breeding tolerance to these two stresses through a more fundamental understanding of underlying processes and identification of the genes responsible. In wheat, there is a great potential of breeding genetic resistance for salinity and aluminium tolerance through the contributions of wild relatives.