本發(fā)明涉及微生物學(xué)和植物病害生防技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,涉及一株糞產(chǎn)堿菌Y1及其在防治作物土傳病害中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
隨著作物產(chǎn)量水平的提高和設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展,土傳病害與連作障礙問題日趨突出,土壤病原微生物不斷增加,引發(fā)作物減產(chǎn)甚至絕收。土傳病害與連作障礙已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。作物連作3年,產(chǎn)量降低10%~20%,連作4~5年作物減產(chǎn)40~50%。設(shè)施蔬菜、馬鈴薯、大蒜、向日葵、油菜、棉花、大豆、水稻、小麥、甜菜土傳病害時(shí)常發(fā)生,減產(chǎn)日益嚴(yán)重,影響農(nóng)民增產(chǎn)增收。我國(guó)遭受嚴(yán)重土傳病害、連作障礙危害的面積高達(dá)5億畝。
由于土傳病害加重,我國(guó)每年使用的農(nóng)藥量超過130萬噸,農(nóng)藥使用量普遍超標(biāo),平均每畝施用931.3g,比發(fā)達(dá)國(guó)家高出一倍。全國(guó)受農(nóng)藥污染的農(nóng)田約1600萬公頃,主要農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)率高達(dá)20%。土傳病害防治技術(shù)沒有得到有效的解決,生物防治土傳病害是替代化學(xué)農(nóng)藥的最佳選擇。
土傳病害生物防治的菌種多為木霉菌、鏈霉菌、寡雄腐霉菌、芽孢菌等為佳。防治土傳病害的微生物菌劑產(chǎn)品,己商品化的產(chǎn)品如澳大利亞的K84,放射形龍桿菌菌株K84在1973年就被大規(guī)模生產(chǎn),用來防治根癌??;1988年Gustafson公司在美國(guó)注冊(cè)生產(chǎn)A13產(chǎn)品Kodiak,成為作物生防菌商業(yè)化生產(chǎn)的拓疆者。利用熒光假單胞菌(P.fluorescens CHA0)生產(chǎn)的殺真菌制劑Yield能夠防治土壤真菌病害。普利茅斯沙雷氏菌(Serratia plymuthica HRO-C48)生產(chǎn)的產(chǎn)品和放線菌(Streptomyces sp.HRO-71)生產(chǎn)的防治草莓和土豆生物黃萎病(Verticillium dahliae)。Trichoderma reesei G1和Trichoderma viride G3防治立枯病效果顯著。
美國(guó)研制的Topshield(哈茨木霉T22)和以色列研制的Trichodex(哈茨木霉T39)均是用于防治真菌病害如灰霉病以及以色列Mycontrol公司開發(fā)的商品制劑Trichoderma2000主要用于防治立枯絲核菌、齊整小核菌、疫霉等;盾殼霉也是研究較多的一種生防菌,盾殼霉對(duì)核盤菌屬及蔥白腐小菌核菌引起的多種植物病害均有很強(qiáng)的抑制作用?,F(xiàn)在國(guó)外已有商品化產(chǎn)品出現(xiàn),如前蘇聯(lián)開發(fā)的商品制劑Coniothyrin可以用于防治向日葵的菌核病,德國(guó)開發(fā)的商品制劑ntansWG可用于防治萵苣的核盤菌菌核病等。此外還有針對(duì)粘帚霉(Gliocladium virens),由美國(guó)研制成功的SoilGard,用于防治猝倒病和根腐等,意大利研制的BiofoxC專用于防治鐮刀菌屬病害等。我國(guó)商品化的木霉菌殺菌劑(生菌消,又名滅菌靈),主要用于防治各種作物的霜霉病,我國(guó)開發(fā)的5406抗生菌為鏈霉菌屬,定名為涇陽鏈霉菌,對(duì)黃萎病菌、枯萎病菌、立枯病菌、猝倒病菌等多種植物病害具有抗性,并且可促進(jìn)植物生長(zhǎng)。拮抗細(xì)菌(Bacillus subtilis)大面積示范推廣試驗(yàn)證明,拮抗菌在水稻植株上定植能力較強(qiáng),繁殖較快,對(duì)紋枯病防效達(dá)75%~85%,對(duì)稻曲病防效達(dá)63.8%~85.7%。拮抗木霉菌和拮抗細(xì)菌混合發(fā)酵制成粉劑,成功地防治了保護(hù)地蔬菜和甜瓜的苗期病害。其它報(bào)道的細(xì)菌殺菌劑用來防治黃瓜及煙草炭疽病菌的地衣芽孢桿菌,枯草芽孢桿菌防治甘蔗黑腐病,放射假單孢桿菌防治小麥全蝕病等。木霉菌厚垣孢子制劑對(duì)新疆棉花黃萎病大面積試驗(yàn)防效達(dá)到60%,增產(chǎn)50%,棉絨長(zhǎng)度增加10%,表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。
向日葵具有耐鹽堿、耐瘠薄、抗干旱適應(yīng)性強(qiáng)等特性,籽實(shí)含油率高,油質(zhì)優(yōu)良,現(xiàn)已成為世界第4大油料作物。2002年全球向日葵種植面積為2600萬hm2,葵花籽產(chǎn)量為2400萬t。據(jù)報(bào)道,2014、2015年度全球葵花籽產(chǎn)量1551.9萬t。2004年我國(guó)向日葵面積為113.1萬hm2,總產(chǎn)為194.6萬t,2007年我國(guó)向日葵播種面積102萬hm2,總產(chǎn)量為192.8萬t,單產(chǎn)1889.3kg/ha。
向日葵連作導(dǎo)致土壤養(yǎng)分特別是鉀元素過度消耗,地力難以恢復(fù)。向日葵病害如菌核病、銹病、褐斑病、霜霉病、葉枯病,以及葵螟、蠐螬、小地老虎等,都會(huì)因連作而危害加劇。向日葵菌核病,又稱白腐病、爛盤病,對(duì)向日葵的產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大。
向日葵菌核病發(fā)生很廣泛,發(fā)病較重,可造成向日葵莖折、花盤及種仁腐爛,對(duì)向日葵生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。常見的有根腐型、莖腐型、葉腐型、花腐型4種類型,其中根腐型、花腐型受害重?;ǜ筒『Ρ憩F(xiàn)為花盤受害后,盤背面出現(xiàn)水浸狀病斑。
目前主要是藥劑防治:①用40%紋枯利800~1000倍液;②用50%托布津可濕性粉劑1000倍液;③用50%速克靈500~1000倍液。防治效果并不十分理想,防治效果僅為80%左右,因此,研發(fā)防治土傳病害與連作障礙的生物肥料非常重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)我國(guó)向日葵連作導(dǎo)致菌核病和銹病頻繁發(fā)生、減產(chǎn)嚴(yán)重甚至絕收的生產(chǎn)問題,提供一株高效防治向日葵菌核病和銹病的糞產(chǎn)堿菌Y1及其制備的微生物菌劑。
本發(fā)明的另一目的是提供所述糞產(chǎn)堿菌Y1在防治作物土傳病害中的應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的,本發(fā)明從我國(guó)黑龍江省雙城市農(nóng)田土壤中分離并純化獲得一株高效防治向日葵菌核病和銹病的糞產(chǎn)堿菌(Alcaligenes faecalis)Y1,現(xiàn)已保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心,地址北京市朝陽區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào),中國(guó)科學(xué)院微生物研究所,郵編100101,保藏編號(hào)CGMCC NO.13510,保藏日期2016年12月28日。
根據(jù)菌株Y1的菌學(xué)特征及16S rDNA測(cè)序結(jié)果(SEQ ID NO:1),確定菌株Y1為糞產(chǎn)堿菌。
本發(fā)明還提供含有所述糞產(chǎn)堿菌Y1的微生物菌劑。
本發(fā)明所述菌劑中還含有添加劑和保護(hù)劑。
其中,所述添加劑為二氧化硅、輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、膨潤(rùn)土、稻殼粉、麥殼粉、秸稈粉等中的至少一種。
所述保護(hù)劑為甘油、脫脂奶、植物油、海藻酸鈉、殼聚糖等中的至少一種。
本發(fā)明提供的菌劑由如下重量份的組分組成:
糞產(chǎn)堿菌Y1發(fā)酵液 1份;
添加劑 0.5-3份;
保護(hù)劑 0.01-0.05份;
所述菌劑中糞產(chǎn)堿菌Y1活菌數(shù)為2×108-5×109cfu/g,優(yōu)選5×108cfu/g。
本發(fā)明還提供所述糞產(chǎn)堿菌Y1或所述菌劑在防治作物土傳病害(向日葵菌核菌病、向日葵銹病、大棚蔬菜連作障礙)中的應(yīng)用。
所述土傳病害的病原菌包括核盤菌、向日葵柄銹菌、尖鐮孢菌等。
本發(fā)明還提供所述糞產(chǎn)堿菌Y1或所述菌劑在提高作物產(chǎn)量中的應(yīng)用。
所述作物包括大棚蔬菜。優(yōu)選地,所述作物包括向日葵、大蒜、甜瓜、西紅柿等。
本發(fā)明還提供所述糞產(chǎn)堿菌Y1或所述菌劑在制備農(nóng)用復(fù)混肥中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供一種農(nóng)用復(fù)混肥,由有效成分為糞產(chǎn)堿菌Y1的菌劑與氮肥、磷肥、鉀肥或復(fù)合肥組成。
本發(fā)明提供的有效成分為糞產(chǎn)堿菌Y1的微生物菌劑對(duì)于田間向日葵的促生增產(chǎn)效果明顯,且其作用效果不受田間土壤條件、化肥使用的抑制,可以在輕度鹽堿農(nóng)田中,與化肥一起施用。該菌劑對(duì)向日葵核盤引發(fā)的爛盤病防治效果達(dá)到95%以上,銹病防治效果達(dá)100%,向日葵增產(chǎn)16%-30%,大棚蔬菜增產(chǎn)30%以上。該微生物菌劑對(duì)我國(guó)農(nóng)田土傳病害和連作障礙防治,糧食持續(xù)增產(chǎn)和保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例5中Y1菌株平板抑制尖鐮孢菌的效果。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明,實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段,所用原料均為市售商品。
實(shí)施例1糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑的制備
1.糞產(chǎn)堿菌Y1的分離及純化
從我國(guó)黑龍江省雙城市農(nóng)田土壤中分離并純化獲得一株高效防治向日葵菌核病和銹病的菌株Y1。
根據(jù)菌株Y1的菌學(xué)特征及16S rDNA測(cè)序結(jié)果(SEQ ID NO:1),確定菌株Y1為糞產(chǎn)堿菌。
2.糞產(chǎn)堿菌Y1的培養(yǎng)
(1)培養(yǎng)基的組成(kg/t發(fā)酵液)
可溶性淀粉10kg,黃豆餅粉10kg,玉米粉5kg,葡萄糖1kg,蔗糖10kg,酵母粉5kg,(NH4)2SO4 3kg,K2HPO4 0.2kg,NaCl 2.5kg,MgSO4·7H2O 0.1kg,CaCO3 0.5kg,F(xiàn)eSO40.001kg,硼酸(1%)1L,pH7.0,以水配制。
(2)發(fā)酵培養(yǎng)過程
將糞產(chǎn)堿菌Y1接種于土豆蔗糖(PDA)培養(yǎng)基上,25~28℃培養(yǎng)3d。將糞產(chǎn)堿菌Y1轉(zhuǎn)接入1000mL三角瓶,26-28℃,220r/min下液體發(fā)酵培養(yǎng)36h。然后按1%接種量接入50L種子罐,在200r/min、pH7.0、通氣量0.7vvm條件下,培養(yǎng)36h后,再按10v/v%接種量轉(zhuǎn)入500L發(fā)酵罐,在220r/min,pH7.0,通氣量0.7~1.0vvm下,培養(yǎng)3d。
3.糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑的制備
發(fā)酵后加入保護(hù)劑海藻酸鈉,糞產(chǎn)堿菌Y1以輕質(zhì)碳酸鈣吸附。
4.糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑造粒
向以上吸附、混合好的菌劑中加入適量稻殼粉、秸稈粉和膨潤(rùn)土粘結(jié)造粒,根據(jù)生產(chǎn)需要造粒形成適合向日葵的顆粒菌劑(活菌數(shù)為5×108cfu/g),與向日葵種子播種機(jī)一起施入土壤;或者利用造粒機(jī)形成與尿素、磷酸二銨、鉀肥、復(fù)合肥粒徑近似的顆粒生物肥料,其生物肥料與尿素、磷酸二銨、鉀肥、復(fù)合肥一起機(jī)械施入土壤。
實(shí)施例2糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑對(duì)盆栽向日葵促生效果的影響
1.Y1菌劑對(duì)非鹽堿土壤盆栽向日葵的促生效果
在溫室條件下進(jìn)行了糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑的接種試驗(yàn),盆栽條件下種植向日葵,分別接種2種生物肥料菌劑。試驗(yàn)結(jié)果顯示,接種微生物菌劑都能夠提高向日葵的生物量(表1)。Y1菌劑生物量最高,比對(duì)照(不施用微生物菌劑)提高46.0%;接種糞產(chǎn)堿菌CC1d(本實(shí)驗(yàn)室分離)菌劑的向日葵生物量顯著低于Y1,仍比對(duì)照提高30.1%。試驗(yàn)結(jié)果表明Y1菌劑促進(jìn)向日葵生長(zhǎng)效果顯著(表1)。
表1生物肥料對(duì)非鹽堿土盆栽向日葵生物量的影響
注:a、b、c表示處理組之間差異顯著。
2.Y1菌劑對(duì)輕度鹽堿土盆栽向日葵的促生效果
在溫室條件下進(jìn)行了Y1菌劑的接種試驗(yàn),試驗(yàn)土壤來自于內(nèi)蒙烏拉特古前期,輕度鹽堿,連年種植向日葵,菌核病和銹病異常嚴(yán)重,2014年絕收。盆栽條件下向日葵分別接種2種生物肥料菌劑,CCla菌株是由本實(shí)驗(yàn)室分離自吉省公主嶺土壤,鑒定為糞產(chǎn)堿菌(Alcaligenes faecalis),與Y1一起進(jìn)行抗病增產(chǎn)效果研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示,所有微生物菌劑都能夠提高向日葵的生物量,Y1菌劑生物量最高,比對(duì)照提高21.57%;糞產(chǎn)堿菌CCla菌劑的向日葵生物量略低于Y1菌劑,但是仍比對(duì)照提高14.71%。表明Y1菌劑在促進(jìn)向日葵生長(zhǎng)方面作用顯著(表2)。
表2盆栽條件下生物肥料對(duì)輕度鹽堿土向日葵生物量的影響
注:a、b表示處理組之間差異顯著。
實(shí)施例3 Y1菌劑大棚西紅柿產(chǎn)量的作用效果
在化肥、有機(jī)肥大量使用條件下,對(duì)4種生物肥料的作用效果進(jìn)行了研究。氮磷鉀復(fù)合肥(15:15:15)用量83kg/畝,有機(jī)肥(雞糞)用量7t/畝。菌株J15(本實(shí)驗(yàn)室分離,鑒定為嗜麥芽窄食單胞菌屬Stenotrophomonas sp.)、JK24(本實(shí)驗(yàn)室分離,鑒定為巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium)、JK8(本實(shí)驗(yàn)室分離,鑒定為中間短波單胞菌Brevundimonas intermedia)三個(gè)菌株均由本實(shí)驗(yàn)室分離自吉林省公主嶺農(nóng)田土壤,與菌株Y1一起進(jìn)行田間試驗(yàn)。產(chǎn)量結(jié)果顯示,大棚西紅柿接種4種生物肥料顯著增產(chǎn),以生物肥料Y1、J15的西紅柿增產(chǎn)效果顯著,比對(duì)照分別增產(chǎn)866.4kg/畝和741.6kg/畝,分別提高35.0%和30.0%,JK8菌劑僅增產(chǎn)212.9kg/畝比對(duì)照提高8.6%。所有處理中,Y1菌劑的增產(chǎn)效果最好(表3)。
表3不同生物肥料菌劑對(duì)西紅柿產(chǎn)量的影響(第2次收獲)
注:a、b、c表示處理組之間差異顯著。
實(shí)施例4糞產(chǎn)堿菌Y1菌劑對(duì)田間向日葵的作用效果
在內(nèi)蒙古巴彥淖爾盟的烏拉特前旗進(jìn)行了不同微生物菌劑防治向日葵治菌核病、柄銹菌病害的試驗(yàn)研究。土壤為鹽堿土,向日葵品種為L(zhǎng)DS009,氮磷鉀復(fù)合肥(15:15:15)用量為40kg/畝。以黑曲霉C2(CGMCC NO.7511)、Wu5(由本實(shí)驗(yàn)室分離自山東省金鄉(xiāng)縣大蒜土壤,鑒定為黑曲霉)制備生物菌劑,生物菌劑用量為60kg/畝。結(jié)果表明,整個(gè)生長(zhǎng)期間向日葵沒有任何病害發(fā)生,既沒有菌核菌病害,也沒有柄銹菌病害發(fā)生,而周圍農(nóng)田向日葵菌核菌、柄銹菌導(dǎo)致的病害嚴(yán)重,絕大多數(shù)農(nóng)田絕收。田間實(shí)驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果顯示,菌株Y1的向日葵產(chǎn)量最高為216.1公斤,增產(chǎn)率16.8%;黑曲霉Wu5產(chǎn)量次之,畝產(chǎn)量209.2公斤,增產(chǎn)率13%;黑曲霉C2增產(chǎn)率略低于菌株Wu5,畝產(chǎn)量達(dá)到205.7公斤,增產(chǎn)11.1%。表明Y1具有良好的增產(chǎn)效果以及應(yīng)用潛力(表4)。
表4不同生物肥料菌劑對(duì)向日葵產(chǎn)量影響
注:a、b表示處理組之間差異顯著。
實(shí)施例5 Y1菌劑對(duì)田間向日葵的增產(chǎn)作用
田間試驗(yàn)主要研究生物肥料與常用磷酸二銨的最佳配合效果,充分發(fā)揮生物肥料和化肥的最大作用。利用菌株放2(ACCC40120,灰色鏈霉菌)、QQ6(本實(shí)驗(yàn)室分離自內(nèi)蒙古烏拉特前旗鹽堿土,鑒定為黑曲霉)、Y1菌株制備3種生物肥料。生物肥料設(shè)置4水平,分別是0、50、100和150kg/畝;磷酸二銨用量40kg/畝,所有處理重復(fù)三次。結(jié)果顯示,所有化肥用量條件下,使用糞產(chǎn)堿菌Y1生物肥料的4個(gè)水平都能夠提高向日葵的產(chǎn)量(表5)。使用磷酸二銨40kg/畝條件下,三個(gè)生物肥料用量都表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效果,隨著生物肥料用量增加,向日葵產(chǎn)量不斷提高。接種生物肥料50kg/畝,菌株放2、QQ6和Y1比對(duì)照分別增產(chǎn)12.7%、27.5%和29.1%;接種生物肥料100kg/畝,菌株放2、QQ6和Y1比對(duì)照分別增產(chǎn)26.8%、27.0%和31.0%;接種生物肥料最大量,達(dá)到150kg/畝,菌株放2、QQ6和Y1比對(duì)照分別增產(chǎn)28.3%、32.0%和32.8%。接種50kg/畝時(shí),向日葵產(chǎn)量已與100kg/畝差異不大,使用磷酸二銨40kg/畝配合50kg/畝生物肥料比較合適(表5)。
表5糞產(chǎn)堿菌Y1生物肥料對(duì)田間向日葵產(chǎn)量的影響
注:a、b、c表示處理組之間差異顯著。
實(shí)施例6 Y1菌株平板抑制尖鐮孢菌的效果
為了驗(yàn)證Y1拮抗病原真菌的能力,將尖鐮孢病原真菌(ACCC36241)接種在PDYA培養(yǎng)基平板中央,在病原菌周圍均勻劃分為4個(gè)點(diǎn),其中3個(gè)點(diǎn)接種Y1菌,另一點(diǎn)不接種Y1,作為對(duì)照。結(jié)果顯示,接種Y1的3個(gè)點(diǎn)病原菌受到抑制,而不接種Y1的尖鐮孢菌菌落生長(zhǎng)較快。證明Y1具有抑制絲狀病原真菌生長(zhǎng)的能力。(圖1)
本發(fā)明對(duì)拮抗向日葵菌核病和銹病、防治大棚蔬菜連作障礙的高效拮抗菌Y1及其微生物菌劑進(jìn)行了多方面研究,該菌劑能夠防治向日葵菌核病和銹病、防治大棚蔬菜連作障礙,提高作物產(chǎn)量。開發(fā)的抗病增產(chǎn)的Y1微生物菌劑,展示出巨大的應(yīng)用前景。
雖然,上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述,但在本發(fā)明基礎(chǔ)上,可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn),這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn),均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
序列表
<110> 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
<120> 糞產(chǎn)堿菌Y1及其在防治作物土傳病害中的應(yīng)用
<130> KHP161119321.4Q
<160> 1
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 1051
<212> DNA
<213> 糞產(chǎn)堿菌(Alcaligenes faecalis)
<400> 1
ggcctattac ggggagcttt cacatgcaag tcgaacggca gcgcgagaga gcttgctctc 60
ttggcggcga gtggcggacg ggtgagtaat atatcggaac gtgcccagta gcgggggata 120
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agttgaccgc ctggggagta cggtcgcaag attaaaactc aaaggaattg acggggaccc 900
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gacatgtctg gaaagccgaa gagatttggc cgtgctcgca agagaaccgg aacacaggtg 1020
ctgcatggct gtcgtcagct cgtgtcgtga a 1051