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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 一種高效的大豆疫病防治菌劑
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 大豆疫霉根腐病（Phytophthora root rot）已成為大豆生產(chǎn)上的頭號病害，每年造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。防治方法目前主要是化學(xué)防治，其中使用最多的是藥劑甲霜靈（Metalaxy）。但由于甲霜靈對病菌的作用位點(diǎn)單一，病原菌容易對其產(chǎn)生抗性突變，防治效果日漸低下。本作品篩選大豆疫霉的拮抗菌株，以期利用生物防治手段，控制大豆疫霉對大豆生產(chǎn)的破壞作用，為大豆產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展提供保證。
- 詳細(xì)介紹：
- 從大豆根圍土壤樣本中分離獲得523株分離物，共篩選獲得拮抗大豆疫霉的細(xì)菌拮抗菌株57株，放線菌拮抗菌株22株，真菌拮抗菌株5株，占所分離細(xì)菌總數(shù)的16.1%。其中，分離到的一株拮抗效果相對最好的細(xì)菌，命名為B048菌株。經(jīng)形態(tài)學(xué)和16S rDNA序列分析，初步鑒定該拮抗細(xì)菌為短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)。 對峙實(shí)驗(yàn)顯示，拮抗細(xì)菌B048菌株對大豆疫霉的生長抑制率達(dá)97.5%；拮抗持久力測定顯示，在與大豆疫霉對峙培養(yǎng)21d時(shí)抑菌帶寬度仍達(dá)20.0mm；在盆栽試驗(yàn)中，B048對大豆疫病的防治效果為100.0%。B048的粗蛋白經(jīng)100℃，1h處理后，仍是常溫處理下抑菌直徑的89.3%，對高溫具有一定的耐受性，但經(jīng)121 ℃、20 min處理后，B048粗蛋白完全失去抑菌活性。綜合成本因素和培養(yǎng)效果，以玉米粉為碳源, 以豆粕為氮源, 無機(jī)鹽離子NaCl，并進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn), 初步得到了適合搖瓶條件下生防菌菌株發(fā)酵的液體培養(yǎng)基配方為:玉米粉5 g/L、豆粕15g/L、NaCl 10g/L ; 最適培養(yǎng)條件為: 初始pH值為7.5, 培養(yǎng)溫度為28 ℃, 250 mL 搖瓶裝液量為150mL, 培養(yǎng)時(shí)間為48h, 轉(zhuǎn)速為150r/min。并通過初步試驗(yàn)得到制備成菌劑的劑型選擇結(jié)果及固體發(fā)酵條件的優(yōu)化方案。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.基本思路 本作品首先通過從土壤中篩選對大豆疫霉的生長有抑制作用的菌株，再對各菌株的抑制效果作出評價(jià)，得到效果最優(yōu)的菌株。然后對所篩選菌株進(jìn)行形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定，并定名為Bacillus pumilus B048。再篩選得到較為優(yōu)化的發(fā)酵配方，研制控制大豆疫病的生物菌劑。 2.創(chuàng)新點(diǎn) 為了可持續(xù)地控制大豆疫病，避免大豆疫病因單一的化學(xué)防治而過快地產(chǎn)生抗藥性，生物防治已成為大豆疫病防治的重要研究領(lǐng)域。作者從大豆疫霉生存的土壤中篩選具有高拮抗活性和易定殖的生物防治菌株，并對其進(jìn)行形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定，且提取其產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)進(jìn)行了初步的理化特性研究，并通過對培養(yǎng)基成分和配方的篩選與優(yōu)化，得到實(shí)驗(yàn)室階段的大豆疫病防治菌劑樣品，為開發(fā)出新型的農(nóng)藥提供研究基礎(chǔ)。 3.技術(shù)關(guān)鍵 拮抗菌株的篩選與鑒定，有效成分的理化性質(zhì)研究，發(fā)酵培養(yǎng)基配方篩選和培養(yǎng)條件的優(yōu)化。 4.主要指標(biāo) 大豆疫病防治菌劑為灰褐色粉末，主要成分為短小芽孢桿菌及有機(jī)物質(zhì)，活菌含量為100億cfu/g，細(xì)度≥80目，水份≤8%；繁殖能力快、形成芽孢多、抗逆環(huán)境強(qiáng)，室內(nèi)盆栽對大豆疫病的控制率為100%。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前大豆疫霉根腐病的主要防治措施包括:應(yīng)用抗耐病品種及化學(xué)防治。在應(yīng)用抗耐病品種時(shí)，由于病原菌小種的變異而使抗耐病品種的抗性喪失。化學(xué)防治中使用最多的藥劑是甲霜靈。但由于甲霜靈的作用位點(diǎn)單一，病原菌容易對其產(chǎn)生抗性突變。而依據(jù)生物的種間關(guān)系提出利用生物因子對大豆疫病進(jìn)行生物防治是比較先進(jìn)的理論，且生物防治無污染，效果好，控效久的特點(diǎn)必將取代單一的化學(xué)藥劑防治方法。本作品從土壤中篩選拮抗菌作為大豆疫病的生防因子，為可持續(xù)地控制大豆疫病奠定了一定基礎(chǔ)。 在大豆疫病的防治中，還沒有利用生物因子控制大豆疫病的報(bào)道，我們篩選的一個(gè)細(xì)菌菌株B048對大豆疫霉的拮抗活性達(dá)到了97.50%。在對峙培養(yǎng)21 d時(shí)，B048仍具有抑菌作用，抑菌帶寬仍為20.0mm，說明菌株B048對大豆疫霉有較持久的拮抗能力。盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，處理3d后，對照植株部分開始發(fā)病，5天時(shí)全部發(fā)病，7天時(shí)全部死亡。而用拮抗細(xì)菌B048處理的植株7天時(shí)仍沒有發(fā)病。說明拮抗細(xì)菌B048對大豆疫病的發(fā)生具有很好的控制作用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利申請，公司合作。
作品可展示的形式
- 模型、樣品。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢 （1）生產(chǎn)上：固體發(fā)酵技術(shù), 培養(yǎng)基是豆粕、麩皮等，發(fā)酵原料成本經(jīng)濟(jì)。 （2）施用上：大豆疫病防治菌使用方法為播種前施于土壤中或浸種，施用方法簡單，而且為一個(gè)生產(chǎn)季節(jié)一次施用即可，省時(shí)省力且施用成本低。 2、推廣前景 大豆疫病防治菌的推廣優(yōu)勢：環(huán)境友好、防治效果好、價(jià)格低（大豆疫病防治菌劑每kg生產(chǎn)成本不到1元）、防治方法簡單（為一個(gè)生產(chǎn)季節(jié)一次施用即可） 3、市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 大豆疫病防治菌劑具有投資小、成本低、市場廣，效益高的特點(diǎn)。 （1）投資?。捍蠖挂卟》乐尉鷦┥a(chǎn)投資小，五萬元就可以購齊一套生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，年產(chǎn)菌劑可達(dá)5萬kg。 （2）成本低：大豆疫病防治菌劑生產(chǎn)材料主要為豆粕、玉米渣等下腳料，每kg生產(chǎn)成本不到1元，而且生產(chǎn)周期只要7－10天，資金周轉(zhuǎn)快。 （3）市場廣：大豆疫霉生物防治菌劑作為一種主要防治菌劑或輔助藥劑都將有巨大的市場。 （4）效益高：每個(gè)勞動力至少可管理一套生產(chǎn)設(shè)備，年產(chǎn)菌劑可達(dá)5萬kg，年利潤15萬以上。
同類課題研究水平概述
- 生物防治技術(shù)作為具有廣闊應(yīng)用前景的手段，已逐漸成為學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，并取得了令人矚目的成就，可以斷言應(yīng)用拮抗菌防治病害已成必然趨勢，生物防治作為取代殺菌劑的有效方法也勢在必行，但是利用拮抗菌防治病害在發(fā)展過程中也面臨著各種各樣的問題和挑戰(zhàn)。 拮抗菌研究及商業(yè)化中存在的主要問題雖然許多種拮抗菌已被證實(shí)對病原菌具有防治作用，且拮抗菌應(yīng)用于病害防治有很多優(yōu)點(diǎn)，但到目前為止，進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的拮抗菌卻很少。拮抗菌在應(yīng)用發(fā)展中面臨著一些困難和問題，具體如下: 1、拮抗菌制劑的效果不穩(wěn)定。拮抗菌制劑的生防作用的發(fā)揮與制備工藝、使用方法以及菌劑使用時(shí)溫度、濕度、pH值等因素密切相關(guān)。所以，在拮抗菌制劑商業(yè)化過程中，一方面要繼續(xù)加大對拮抗菌活性物質(zhì)發(fā)酵工藝、提取與純化方法等的研究;另一方面加大拮抗菌制劑發(fā)揮最佳作用條件的研究。 2、拮抗菌的抑菌譜窄。目前篩選的拮抗菌只對某類或某幾類病原菌有拮抗作用，為推廣應(yīng)用拮抗菌進(jìn)行生物防治，在繼續(xù)篩選具有更廣抑菌譜的拮抗菌的同時(shí)，需運(yùn)用基因技術(shù)手段改造拮抗菌，使之具備更廣的抑菌譜或者能與其它保鮮技術(shù)協(xié)同使用。 3、拮抗機(jī)理理論研究不夠深入。盡管國內(nèi)外已經(jīng)提出了很多不同的拮抗菌作用機(jī)理，但關(guān)于采后果實(shí)表面微生物群落組成、種群動態(tài)及其與病原菌的關(guān)系及植物組織-病原體-拮抗菌三者之間的相互作用等的研究較少。誘導(dǎo)抗性認(rèn)為是采后生物防治的一種作用機(jī)理，但是，我們對參與該作用誘導(dǎo)子的信息了解很少，以致我們無法在遺傳上或生理上利用誘導(dǎo)子產(chǎn)生抗性。隨著對拮抗菌生物防治理論的不斷深入研究，可通過建立快速、有效的離體方式，篩選更為有效的拮抗菌，為拮抗菌的定向培育、改造及科學(xué)施用提供依據(jù)，同時(shí)不斷加強(qiáng)拮抗機(jī)理的深入研究，深化對拮抗機(jī)理的認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)出更多的拮抗機(jī)理來闡明拮抗菌和病原真菌之間的關(guān)系。 4、生產(chǎn)成本過高。生防制劑發(fā)酵過程中有效抑菌活性物質(zhì)分泌量普遍過低，且生產(chǎn)過程中污染嚴(yán)重，這些都使生產(chǎn)成本居高不下，同時(shí)產(chǎn)品研發(fā)周期過長，防治效果慢、抑菌譜較窄等間接導(dǎo)致生防制劑的生產(chǎn)成本過高。 5、生防制劑的應(yīng)用單一。生物防治是系統(tǒng)工程，我們應(yīng)加強(qiáng)生物防治技術(shù)方面研究的同時(shí)研究如何將生防制劑整合入采前采后聯(lián)合生產(chǎn)與管理系統(tǒng)中。
