枯草芽孢杆菌挥发物对植物的防病促生效应与活性因子分析

微生物挥发性抗菌物质是重要生防资源，开展这一领域研究不仅有利于丰富植病生防理论，还有助于新型生物活性物质的发现，以及开辟生防新途径和新模式。本研究拟选择由申请者筛选获得的生防枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）菌株Tpb55，及植物病原菌Alternaria alternata作为研究系统，对Tpb55菌株挥发性抗真菌物质（antifungal volatiles,AFVs）进行结构和功能鉴定。已知Tpb55挥发性代谢产物能够抑制A.alternata产孢及菌丝生长，对烟草赤星病有较好防治效果，且对烟草有促生作用，但对其有效组份的分子特征还不了解。本研究将利用现代微生物技术、显微技术和生化技术，研究Tpb55菌株产AFVs条件，对挥发性组份进行分离、鉴定，测定不同组份抑菌活性与促生作用，筛选特异性AFVs，探明其防病促生作用机理。

本研究以生防菌Tpb55菌株、烟草和赤星病菌作为研究系统，深入研究了生防菌株（挥发物）与植物、病原菌的互作关系，为揭示微生物挥发物作用机制及利用提供了依据。结果表明，Tpb55菌株挥发物对烟草赤星病菌具有良好的抑制作用，表现在抑制孢子产生、菌丝生长、孢子萌发，阻滞色素形成，破坏菌体形态。在相对封闭条件下，Tpb55菌株挥发物对烟草赤星病有良好的防治效果，对烟草的生长表现出低促高抑，即在低浓度下促进烟株生长，浓度过高则抑制烟草生长。利用紫外诱变途径获得所产挥发物对烟草赤星病菌抑制活性较弱的突变菌株，对野生型(Tpb55)和突变菌株（mut3）挥发物利用SPME-GC/MS分析，结果表明野生型菌株和突变菌株的共有成分主要有异戊酸、壬醛、异丁酸、异戊醇、2-十四烷酮、四氢-6-壬基-2H-吡喃-2-酮、己二酸二辛酯。Tpb55野生型菌株特有成分有苯并噻唑、2-十三烷酮、δ-十二内酯、1-二十七烷醇。Mut3突变菌株特有成分有2-十二烷酮、丁羟甲苯、δ-癸内酯、乙酸十八酯等。以烟草赤星病菌为指示菌，测定单体化合物熏蒸活性，结果表明，苯并噻唑、异戊醇、异丁酸、异戊酸具有强烈的抑菌作用，菌丝生长抑制率分别为94.76%、93.94%、93.78%和93.13%以上，苯甲醇具有较强的抑菌活性，抑制率为72.18%。上述5种物质可能为挥发物的主要活性成分。异戊醇、异丁酸、异戊酸和苯甲醇4种活性成分在突变菌株和野生菌株含量分别为分别1.07%和3.77%、0.58%和0.8%、1.64%和2.25%、0.7%和2.72%，活性成分在突变菌株的含量明显低于野生菌株。此外，野生菌株挥发物中苯并噻唑含量1.5%，突变菌株挥发物中无此成分。异丁酸在挥发物中含量较低，Tpb55菌株挥发物中有效抑菌活性成分可能为异戊醇、异戊酸、苯甲醇和苯并噻唑。在项目研究过程中发表论文1篇（EI收录）、授权发明专利1项，参加国际会议学术交流1次，培养硕士研究生1名。