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基本信息

項目名稱:
一種高效的大豆疫病防治菌劑
小類:
生命科學
簡介:
大豆疫霉根腐?。≒hytophthora root rot)已成為大豆生產上的頭號病害,每年造成巨大經濟損失。防治方法目前主要是化學防治,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單一,病原菌容易對其產生抗性突變,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的破壞作用,為大豆產業的平穩發展提供保證。
詳細介紹:
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,占所分離細菌總數的16.1%。其中,分離到的一株拮抗效果相對最好的細菌,命名為B048菌株。經形態學和16S rDNA序列分析,初步鑒定該拮抗細菌為短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)。 對峙實驗顯示,拮抗細菌B048菌株對大豆疫霉的生長抑制率達97.5%;拮抗持久力測定顯示,在與大豆疫霉對峙培養21d時抑菌帶寬度仍達20.0mm;在盆栽試驗中,B048對大豆疫病的防治效果為100.0%。B048的粗蛋白經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效果,以玉米粉為碳源, 以豆粕為氮源, 無機鹽離子NaCl,并進行3因素3水平的正交試驗, 初步得到了適合搖瓶條件下生防菌菌株發酵的液體培養基配方為:玉米粉5 g/L、豆粕15g/L、NaCl 10g/L ; 最適培養條件為: 初始pH值為7.5, 培養溫度為28 ℃, 250 mL 搖瓶裝液量為150mL, 培養時間為48h, 轉速為150r/min。并通過初步試驗得到制備成菌劑的劑型選擇結果及固體發酵條件的優化方案。

作品圖片

  • 一種高效的大豆疫病防治菌劑
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  • 一種高效的大豆疫病防治菌劑

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

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,得到效果最優的菌株。然后對所篩選菌株進行形態學和分子生物學鑒定,并定名為Bacillus pumilus B048。再篩選得到較為優化的發酵配方,研制控制大豆疫病的生物菌劑。 2.創新點 為了可持續地控制大豆疫病,避免大豆疫病因單一的化學防治而過快地產生抗藥性,生物防治已成為大豆疫病防治的重要研究領域。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,并對其進行形態學和分子生物學鑒定,且提取其產生的拮抗物質進行了初步的理化特性研究,并通過對培養基成分和配方的篩選與優化,得到實驗室階段的大豆疫病防治菌劑樣品,為開發出新型的農藥提供研究基礎。 3.技術關鍵 拮抗菌株的篩選與鑒定,有效成分的理化性質研究,發酵培養基配方篩選和培養條件的優化。 4.主要指標 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物質,活菌含量為100億cfu/g,細度≥80目,水份≤8%;繁殖能力快、形成芽孢多、抗逆環境強,室內盆栽對大豆疫病的控制率為100%。

科學性、先進性

目前大豆疫霉根腐病的主要防治措施包括:應用抗耐病品種及化學防治。在應用抗耐病品種時,由于病原菌小種的變異而使抗耐病品種的抗性喪失?;瘜W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單一,病原菌容易對其產生抗性突變。而依據生物的種間關系提出利用生物因子對大豆疫病進行生物防治是比較先進的理論,且生物防治無污染,效果好,控效久的特點必將取代單一的化學藥劑防治方法。本作品從土壤中篩選拮抗菌作為大豆疫病的生防因子,為可持續地控制大豆疫病奠定了一定基礎。 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道,我們篩選的一個細菌菌株B048對大豆疫霉的拮抗活性達到了97.50%。在對峙培養21 d時,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。盆栽試驗結果表明,處理3d后,對照植株部分開始發病,5天時全部發病,7天時全部死亡。而用拮抗細菌B048處理的植株7天時仍沒有發病。說明拮抗細菌B048對大豆疫病的發生具有很好的控制作用。

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

實驗室階段

技術轉讓方式

專利申請,公司合作。

作品可展示的形式

模型、樣品。

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

1、技術特點和優勢 (1)生產上:固體發酵技術, 培養基是豆粕、麩皮等,發酵原料成本經濟。 (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,而且為一個生產季節一次施用即可,省時省力且施用成本低。 2、推廣前景 大豆疫病防治菌的推廣優勢:環境友好、防治效果好、價格低(大豆疫病防治菌劑每kg生產成本不到1元)、防治方法簡單(為一個生產季節一次施用即可) 3、市場分析和經濟效益預測 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。 (1)投資?。捍蠖挂卟》乐尉鷦┥a投資小,五萬元就可以購齊一套生產設備進行生產,年產菌劑可達5萬kg。 (2)成本低:大豆疫病防治菌劑生產材料主要為豆粕、玉米渣等下腳料,每kg生產成本不到1元,而且生產周期只要7-10天,資金周轉快。 (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:每個勞動力至少可管理一套生產設備,年產菌劑可達5萬kg,年利潤15萬以上。

同類課題研究水平概述

生物防治技術作為具有廣闊應用前景的手段,已逐漸成為學術熱點,并取得了令人矚目的成就,可以斷言應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展過程中也面臨著各種各樣的問題和挑戰。 拮抗菌研究及商業化中存在的主要問題雖然許多種拮抗菌已被證實對病原菌具有防治作用,且拮抗菌應用于病害防治有很多優點,但到目前為止,進行商業化生產的拮抗菌卻很少。拮抗菌在應用發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定。拮抗菌制劑的生防作用的發揮與制備工藝、使用方法以及菌劑使用時溫度、濕度、pH值等因素密切相關。所以,在拮抗菌制劑商業化過程中,一方面要繼續加大對拮抗菌活性物質發酵工藝、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,為推廣應用拮抗菌進行生物防治,在繼續篩選具有更廣抑菌譜的拮抗菌的同時,需運用基因技術手段改造拮抗菌,使之具備更廣的抑菌譜或者能與其它保鮮技術協同使用。 3、拮抗機理理論研究不夠深入。盡管國內外已經提出了很多不同的拮抗菌作用機理,但關于采后果實表面微生物群落組成、種群動態及其與病原菌的關系及植物組織-病原體-拮抗菌三者之間的相互作用等的研究較少。誘導抗性認為是采后生物防治的一種作用機理,但是,我們對參與該作用誘導子的信息了解很少,以致我們無法在遺傳上或生理上利用誘導子產生抗性。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、改造及科學施用提供依據,同時不斷加強拮抗機理的深入研究,深化對拮抗機理的認識,發現出更多的拮抗機理來闡明拮抗菌和病原真菌之間的關系。 4、生產成本過高。生防制劑發酵過程中有效抑菌活性物質分泌量普遍過低,且生產過程中污染嚴重,這些都使生產成本居高不下,同時產品研發周期過長,防治效果慢、抑菌譜較窄等間接導致生防制劑的生產成本過高。 5、生防制劑的應用單一。生物防治是系統工程,我們應加強生物防治技術方面研究的同時研究如何將生防制劑整合入采前采后聯合生產與管理系統中。
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