降解水稻秸秆兼抑制水稻纹枯病菌多功能复合菌系的构建

目的针对稻草直接还田需要,构建能够高效降解水稻秸秆同时又能抑带l水稻纹枯病菌的多功能复合菌系。方法通过将具有高效降解纤维素的天然复合菌群与具有抑制水稻纹枯病菌效果的菌株组合,构建多功能复合菌系;采用失重法检测该复合菌系对水稻秸杆的腐解作用,荧光定量PER法检测其对水稻纹枯病菌的抑制效果。结果成功地构建了一组多功能复合菌系,腐解12d后,水稻秸秆干物质总失重率为41．4％,其中半纤维素降解率为59．5％,纤维素降解率为52．5％,木质素降解率为15．3％,腐解过程中平均CMC酶活为8．1IU／g。该复合菌系对水稻纹枯病菌的抑制效果明显,发酵40d后对水稻纹枯病菌的抑制率为27．1％,对照组抑制率为2．7％。结论该复合菌系能高效降解水稻秸秆,同时又能较好地抑制水稻纹枯病菌,适宜在水稻秸秆直接还田过程中使用。     

稻瘟病菌侵染水稻的机理

深入了解水稻与稻瘟病菌相互作用的分子机理对稻瘟病防治是重要的,本文对这方面的研究进展作了阐述。     

水稻与稻瘟病菌相互作用研究进展

作为一种主要粮食作物,水稻的生产影响全球经济的稳步增长。各种生物、非生物胁迫威胁水稻的生长发育过程。稻瘟病菌Magnaporthe oryzae(syn.Pyricularia oryzae)为重要的农业病原微生物,其引起的稻瘟病是世界性水稻重要病害,给水稻生产造成严重产量损失。相对于传统的化学农药防治,培育抗稻瘟病水稻品种是比较环保、有效的病害防治策略,然而田间稻瘟病菌群体复杂多样,小种遗传变异速度很快,抗病水稻品种的种植年限和范围受限。因此,掌握水稻抗病机理和稻瘟病菌致病机制有助于制定更好的防治措施。水稻与稻瘟病菌的相互作用过程涉及了不同层次的植物免疫反应,根据近年来水稻和稻瘟病菌功能基因组学研究上的最新进展,侧重对水稻抗稻瘟病的分子机理和信号传导方面进行了综述,并展望了二者研究所面临的机遇和挑战,以期进一步推进水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究,并为水稻的抗病育种提供借鉴。     

云南省水稻纹枯病菌系研究

将来自云南省20多个县市的水稻纹枯病标样130多份,选代表性的标样分离得到54个菌株。按菌丝融合测定法,将54个菌株分为5个菌系：R.solani的AG－1 IA,AG-1 IC,AG-6GW以及以核丝核菌的AG－Bb,AG- ⅠⅡ。经致病性测定表明,该菌系对水稻、玉米、小麦的苗期及成株期的致病性有显著差异。其中AG－1ⅠA,AG－1 IC,AG－Ⅱ的致病力最,AG－6GW的最弱。对这些菌系的酯酶同工酶进行比较研究发现,不同菌系间均存在明显差异,而同菌系不同菌株间却具有一致性。由此说明,按菌丝融合与否区分丝核菌种群较之现行的其它分类法更能反映其遗传本质和亲缘关系,。     

水稻内生菌研究进展及展望

内生菌是自然界中与植物存在紧密联系的一类微生物,其生活史的一定阶段或全部阶段都生活在健康植物的各个组织和器官内部.水稻是世界上最重要的农作物之一,寄生于其体内的内生菌由于对水稻具有促进生长、缓解胁迫等有利作用,因此也倍受关注.本文主要对水稻内生菌的多样性、水稻-内生菌的相互作用以及水稻内生菌的应用前景等3个方面的研究进...     

水稻土中铁还原菌多样性

微生物介导的异化Fe(III) 还原是非硫厌氧环境中Fe(III) 还原生成Fe(II) 的主要途径,然而相关的铁还原菌还不是很清楚,特别是在水稻土中.本文采用富集培养的方法,以乙酸和氢气作为电子供体,水铁矿和针铁矿作为电子受体,通过末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）技术和16S rRNA基因克隆测序相结合的分子生物学方法研究了水稻土中铁还原菌的多样性.结果表明：无论是以乙酸或氢气为电子供体,水铁矿或针铁矿为电子受体,地杆菌（Geobacter）和梭菌（Clostridiales）是富集到的主要微生物群落;乙酸为电子供体时,富集到的主要微生物群落还包括红环菌（Rhodocyclaceae）;因此,除地杆菌外,梭菌和红环菌很可能也是水稻土中重要的铁还原菌.     

水稻土中铁还原菌多样性

微生物介导的异化Fe(III) 还原是非硫厌氧环境中Fe(III) 还原生成Fe(II) 的主要途径,然而相关的铁还原菌还不是很清楚,特别是在水稻土中.本文采用富集培养的方法,以乙酸和氢气作为电子供体,水铁矿和针铁矿作为电子受体,通过末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）技术和16S rRNA基因克隆测序相结合的分子生物学方法研究了水稻土中铁还原菌的多样性.结果表明：无论是以乙酸或氢气为电子供体,水铁矿或针铁矿为电子受体,地杆菌（Geobacter）和梭菌（Clostridiales）是富集到的主要微生物群落;乙酸为电子供体时,富集到的主要微生物群落还包括红环菌（Rhodocyclaceae）;因此,除地杆菌外,梭菌和红环菌很可能也是水稻土中重要的铁还原菌.     

水稻纹枯病菌的微气候生态位

运用生态位原理与方法,研究水稻纹枯病菌的微气候生态位.结果表明:照度、温度和湿度三者综合作用效应高于各单因子的独立效应,三因子中照度和温度的联合效应高于其他因子间两两组合效应;在分蘖盛期、孕穗期、抽穗期和蜡熟期,水稻纹枯病菌的微气候生态位宽度指数分别为0.3112、0.4012、0.4326和0.7365,即随着水稻的生长而逐渐增大,但病菌占有的生态位仍以低光照、低温度、高湿度的微气候类型为主.     

水稻纹枯病菌的矿质营养生态位

运用生态位原理与方法,研究了水稻纹枯病菌的矿质元素营养生态位.结果表明,在分蘖盛期、孕穗期、抽穗期和蜡熟期,水稻纹枯病菌矿质营养生态位宽度指数分别为0.2710、0.3865、0.4252和0.4817,即随着水稻的生长而逐渐增大,但各生育期的生态位宽度总体上仍偏小.表明在水稻生长的各时期水稻纹枯病菌只占有了矿质营养类型中的较少部分.水稻纹枯病菌总是优先占有低Mg、低Zn、低Si的营养位,说明Mg、Zn、Si的含量与水稻对纹枯病的抗性紧密相关.     

水稻根表固氮螺菌的鉴定

作者从水稻根表分离获得一批固氮细菌,对其中固氮活性较高的菌株R₃₈(固氮活性为429.02n·mol·C₂H₄/ml·hr.)进行形态特征和生理生化等特征的鉴定,确定R₃₈属于巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)     

水稻纹枯病菌营养及寄主资源生态位

由于IPM概念的局限性,有害生物生态调控（EPM）理论和方法的提出发展了IPM,生态位原则是有害生物生态调控（EPM）的重要原则之一,生态位研究为EPM的具体实施提供了依据。应用可持续农业和EPM理论及生态位理论研究了水稻纹枯病的生态位,分析了水稻纹枯病菌氮肥营养生态位和寄主品种资源生态位,结果表明：以相对侵染效率作为指标,在水稻不同生育期,纹枯病的氮肥营养生态位宽度不同,其中以孕穗期的生态位宽度最小,为0.6979,拔节期、抽穗期、灌浆期和乳熟期的生态位宽度分别是0.9741,0.8884,0.7974和0.9815,表明水稻纹枯病在水稻不同生育阶段利用氮肥的效能不同。寄主品种资源生态位宽度在拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期分别为0.9348,0.7677,0.8875和0.9962。以病情指数为指标,氮肥营养生态位宽度在拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和乳熟期分别为0.9379,0.9696,0.6775,0.6729和0.7691。其氮肥营养生态位宽度在拔节期与孕穗期最大,生态位宽度指数接近于1。寄主品种资源生态位宽度在各生育期均接近1,表明寄主品种资源生态位宽度在各生育期是相似的,即说明水长期稻纹枯病菌利用品种资源各状态的选择和利用效能是相似的。     

影响水稻稻瘟病菌侵染过程的生态因子研究

通过田间和室内模拟等方法研究了水稻生长阶段,品种抗性,温度,降雨量和施N量等因子对稻瘟病菌侵染过程的影响。结果表明,水稻叶表单位面积病菌孢子附着量与水稻不同生长阶段呈负相关关系。稻瘟病潜育期与温度关系密切,在10℃-33℃范围内,以28℃条件下潜育期最短,小于℃,大于28℃的潜育期相应延长;病菌孢子侵染比值与水稻生长阶段呈负相关关系;稻叶表病菌孢子附着率在孢子与叶表接触后的5h内,与降水强度和降水持续时间密切相关,5h后影响变小;在一定条件下,稻瘟病扩展性病斑与非扩展性病的比值,扩展性病斑扩展的最大面积与水稻品种抗性和当时病斑所处叶位有关。     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术（DDRT-PCR）,从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭（Oryza sati-vaL.cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段,对这8个差示片段进行了回收,重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针。筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆。序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源笥高达96%。推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致。与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸。Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数。Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达。因此推则该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应。     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR),从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭(Oryza sati-va L. cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段.对这8个差示片段进行了回收、重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针,筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆.序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源性高达96%,推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致,与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸.Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数,Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达.因此推测该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应.     

异源表达古菌TRAM基因增强水稻的耐旱性

干旱会直接影响水稻的生长发育,导致其产量和品质下降。在水稻中异源表达细菌RNA分子伴侣Csp能够显著提高水稻的耐旱能力,并且不影响水稻的正常生长。古菌中也发现具有类似细菌分子伴侣Csp功能的TRAM (TRM2 and MiaB)蛋白,且古菌的DNA复制、转录和翻译等过程与真核生物有着更为相似的调控方式,然而,古菌中RNA分子伴侣蛋白能否调控植物耐旱能力还未见报道。我们选取了嗜冷甲烷古菌Methanolobus psychrophilus R15中两个TRAM蛋白在水稻中进行研究,发现在水稻中过量表达Mpsy_3066和Mpsy_0643两个TRAM蛋白均能显著提高水稻苗期和成株期时对干旱胁迫的耐受能力。同时,我们在水稻原生质体中验证了TRAM蛋白可以发挥其分子伴侣的功能消除RNA的错误折叠对翻译的影响,这可能是TRAM转基因植物发挥其耐旱能力的作用机制。该工作初步展示了异源表达古菌TRAMs可以作为提高水稻耐旱能力的一种有效手段。     

喜树内生真菌抗水稻纹枯病菌活性的研究

从喜树健康组织叶、茎以及果实中经过分离、纯化共得到26株内生菌株。利用生长速率法测定这26株菌株对植物病原菌——水稻纹枯病病原菌的抑制作用。抑菌试验结果显示：26株菌株中有22株喜树内生真菌的发酵液对植物病原菌菌丝生长均有不同程度的抑制作用;其中,菌株XSY10的发酵液抑菌效果最强,达到了74.97%。水稻盆栽试验结果表明：喷施菌株XSY10次生代谢产物7d后,对水稻纹枯病的防治效果为34.77%。以上试验结果说明喜树内生真菌XSY10对植物病害的防治具有一定的功效。     

水稻秸秆低温复合菌系多样性及发酵动态

【目的】为解决中国寒冷地区水稻秸秆大面积废弃问题,加快低温地区水稻秸秆饲料转化,本文筛选了可以低温下加速秸秆发酵过程的微生物复合菌系,研究其微生物组成并跟踪其发酵动态。【方法】通过5℃下连续定向富集筛选,获得低温复合菌系。采用克隆文库方法分析复合菌系的组成。将复合菌系和商业接种剂(由Lactobacillus plantarum,Enterococcus faecium,L.salivarilus,Pediococcus acidilactici组成)分别接入稻秸进行10℃发酵。气质联机(GC-MS)测定发酵产物的同时,通过变性梯度凝胶电泳检测微生物在发酵体系的定殖情况。采用定量PCR方法追踪复合菌系组成菌在发酵过程中的动态。【结果】16S rDNA克隆文库分析结果表明复合系主要由两种微生物组成,一种属乳酸杆菌(Lactobacillus),一种属乳酸球菌(Leuconostoc)。10℃稻秸发酵结果表明,在发酵第6天接种复合菌系处理的pH已经下降到4.3,乳酸菌菌落形成单位为2.9×109CFU/g鲜样,而接种商业接种剂的处理pH为5.3,乳酸菌菌落形成单位为3.6×108 CFU/g鲜样;在发酵30 d时,接种复合菌系处理的乳酸含量为8.1 g/kg鲜样,接种商业接种剂处理的乳酸含量为2.0 g/kg鲜样。变性梯度凝胶电泳结果表明,在接种复合菌系的稻秸中,从发酵的第6天开始,检测到的微生物主要为L.sakei和Leuconostoc inhae,在整个发酵过程中,两菌一直存在;在商业接种剂处理中,发酵第6天检测到的微生物除其四种组成菌外,还包括Uncultured bacterium;而在发酵第16天和第30天,只检测到组成菌中的L.plantarum和E.faecium。定量PCR结果显示,接种复合菌系处理中,L.sakeiDNA在发酵第6天达到41.0%,在发酵第16天已达到65%,Le inhae在发酵的第6天达到整个发酵过程中的最大值(5.5%)。【结论】接种复合菌系,可以有效促进水稻秸秆的低温发酵进程。复合菌系组成菌可以定殖在发酵体系中,并占据优势。复合菌系的关键菌为L.sakei。     

水稻品种多样性田间稻瘟病菌群体遗传结构分析

利用稻瘟病菌的一段倒位重复序列Pot2设计的一对引物,采用rep—PCR分子指纹技术对来自石屏县净种杂交稻田块、净种糯稻田块以及间种杂交稻糯稻田间的251个稻瘟病单孢分离菌株进行扩增．结果表明,所有供试菌株均分别扩增到9—17条DNA带,大小从400bp到23kb左右,但大多数带主要集中在5—10kb之间．所有菌株共扩增出的DNA指纹带中,约65％的为多态性DNA带,35％的为共同扩增带．将供试菌株扩增带诺进行聚类分析,比较间裁与净载田间病菌群体遗传结构的组成差异结果表明,在不同遗传相似水平,菌株遗传宗群复杂度与栽培方式有一定相关性。间栽田间病菌遗传宗群较净栽田问复杂,为3—5个,且优势宗群群不明显;而在净栽糯稻或净栽杂交稻田间遗传宗群较为简单,只有1—3个,且优势宗群明显．本试验结果证明水稻品种多样性有利于稻瘟病菌稳定化选择。     

水稻促生菌的筛选、鉴定及其促生效果

【背景】微生物在促进水稻生长上潜力巨大,利用水稻促生微生物是减少水田化肥施用、保障水稻安全高效生产的有效途径之一。【目的】筛选并获得能显著促进水稻生长的微生物,为水稻微生物肥料提供优质菌种资源。【方法】从水稻根围微生物中筛选具有高效固氮、溶磷、解钾、产铁载体和吲哚乙酸(indole acetic acid,IAA)的微生物菌株,并对其进行初步鉴定,分析其对水稻种子萌发和植株生长的影响。【结果】从394株水稻根围细菌中筛选并获得了6株在固氮或溶解有机和无机磷、钾或产铁载体和IAA综合水平较高的菌株,分别为菌株C7-1、L26、C10-19、S11-11、GYM＿bt5和20-10,根据16SrRNA基因序列初步鉴定这些菌株为嗜线虫沙雷氏菌(Serratia nematodiphila)、阿耶波多氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)、别氏不动杆菌(Acinetobacter bereziniae)、蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii)和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。促生试验结果表明,除别氏不动杆菌C10-19外,其他5株菌...