低温降解秸秆木霉菌的筛选、鉴定及功能评价

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2023.02.007

山东科学 ›› 2023, Vol. 36 ›› Issue (2): 50-58.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2023.02.007

低温降解秸秆木霉菌的筛选、鉴定及功能评价

台少华¹(), 扈进冬², 位绍文³, 洪波⁴, 王希信¹, 孙友敏¹^,^*()

1.山东建筑大学市政与环境工程学院, 山东济南 250101
2.齐鲁工业大学(山东省科学院)生态研究所山东省应用微生物重点实验室, 山东济南 250013
3.青岛市农业行政执法支队,山东青岛 266073
4.山东省临沂市兰山区农业农村局, 山东临沂 276000

收稿日期:2022-04-20 出版日期:2023-04-20 发布日期:2023-04-11
通信作者: *孙友敏(1974—),女,教授,研究方向为环境生态修复。Tel:13001727629,E-mail:ymsun@sdjzu.edu.cn E-mail:blink4209@163.com;ymsun@sdjzu.edu.cn
作者简介:台少华(1997—),女,硕士研究生,研究方向为微生物资源开发与利用。E-mail:blink4209@163.com
基金资助:
齐鲁工业大学(山东省科学院)校(院)地产学研协同创新基金(2020-CXY42);齐鲁工业大学(山东省科学院)校(院)地产学研协同创新基金(2020-CXY11);山东省国际科技合作创新创业共同体国际先进科技成果产业化项目;济南市高校院所创新团队项目(2020GXRC003);济南市水务科技项目(JNSWKJ202102)

Screening,identification, and functional evaluation of low temperature degradation of straw Trichoderma

TAI Shaohua¹(), HU Jindong², WEI Shaowen³, HONG Bo⁴, WANG Xixin¹, SUN Youmin¹^,^*()

1. School of Municipal and Environmental Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China
2. Shandong Provincial Key Laboratory of Applied Microbiology,Ecology Institute,Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250013,China
3. Qingdao Agricultural Administrative Law Enforcement Branch,Qingdao 266073,China
4. Agricultural and rural Bureau of Lanshan District, Linyi 276000,China

Received:2022-04-20 Online:2023-04-20 Published:2023-04-11

摘要/Abstract

摘要：

中国北方冬季气温低,秸秆直接还田后腐解效率低,易造成病原菌积累。为促进秸秆原位腐解,降低病原菌积累,采用低温培养结合纤维素酶、半纤维素酶、漆酶活性筛选,获得一株低温降解秸秆的木霉菌株C47-3;该菌在秸秆液体培养基中于15 ℃条件下培养15 d时,对秸秆的降解率为22.28%;该菌株经形态学观察和分子生物学鉴定为近深绿木霉Trichoderma paratroviride;木霉菌株C47-3及其挥发性物质对供试的葡萄座腔菌、禾谷丝核菌、灰葡萄孢等8种病原菌均具有抑制效果,对假禾谷镰孢菌的抑制率可达60 %以上。筛选得到的木霉菌株C47-3在提高低温条件下秸秆腐解效率的同时具有一定的生防潜能,为我国北方冬季玉米秸秆还田后高效利用及土传病害的生物防治提供了菌种资源。

关键词: 木霉, 低温, 秸秆降解, 鉴定, 抑菌率

Abstract:

Because of low temperatures in northern China during winter, straw with low decomposition efficiency is directly returned to the field, making pathogen accumulation easy. To promote in-situ decomposition of straw and reduce the accumulation of pathogenic bacteria, a strain of Trichoderma, C47-3, which degrades straw at a low temperature, was obtained through low temperature culture combined with cellulase, hemicellulase, and laccase activity screening. The strain was inoculated in straw liquid medium, and the straw degradation rate was 22.28% after 15 days of cultivation at 15 ℃. Morphological observation and molecular biology analysis revealed that the strain was Trichoderma paratroviride. The Trichoderma strain C47-3 and its volatile substances inhibited the growth of eight pathogens, including Botryosphaeria dothidea, Rhizoctonia cerealis, and Botrytis cinerea, and the inhibition rate of Fusarium pseudograminearum was greater than 60%. The screened Trichoderma strain C47-3 can improve straw decomposition efficiency at low temperatures and has biocontrol potential, providing strain resources for the efficient utilization of corn straw after returning to the field in winter and the biological control of soil-borne diseases in northern China.

Key words: Trichoderma, low temperature, straw degradation, identification, bacteriostatic rate

中图分类号:

S182

台少华, 扈进冬, 位绍文, 洪波, 王希信, 孙友敏. 低温降解秸秆木霉菌的筛选、鉴定及功能评价[J]. 山东科学, 2023, 36(2): 50-58.

TAI Shaohua, HU Jindong, WEI Shaowen, HONG Bo, WANG Xixin, SUN Youmin. Screening,identification, and functional evaluation of low temperature degradation of straw Trichoderma[J]. Shandong Science, 2023, 36(2): 50-58.

图/表 8

表1

图1

表2

表3

图2

图3

表4

图4

菌株	25 ℃生长半径/cm	15 ℃生长半径/cm	生长速率比/%
C47-1	4.50	2.43±0.06ab	56.59±0.01a
C47-3	4.50	2.35±0.05a	54.65±0.01ab
C65-2	4.50	1.95±0.43bc	45.35±0.10abc
C83-1	4.50	1.77±0.25bc	41.08±0.06bc
C87-1	4.50	1.70±0.36ab	39.54±0.08c
C91-2	4.50	1.73±0.68c	40.31±0.16bc
C98-2	4.50	1.83±0.29ab	42.63±0.07abc
C158-2	4.50	2.37±0.23abc	55.04±0.05ab
23515	4.50	2.03±0.06ab	47.29±0.01abc
23516	4.50	2.42±0.08abc	56.20±0.02a
TW22055	4.50	1.99±0.25ab	46.20±0.06abc

菌株	纤维素酶水解圈半径/cm	半纤维素水解色圈半径/cm	漆酶氧化带
C47-1	0.60±0.17ab	0.77±0.12a	-
C47-3	0.70±0.10a	0.63±0.15ab	++
C65-2	0.40±0.10bc	0.13±0.06f	-
C83-1	0.43±0.21bc	0.27±0.06def	-
C87-1	0.53±0.06ab	0.27±0.06def	-
C91-2	0.27±0.06c	0.33±0.06def	+
C98-2	0.60±0.10ab	0.23±0.06ef	-
C158-2	0.50±0.00abc	0.37±0.06cde	-
23515	0.60±0.10ab	0.63±0.25ab	+
23516	0.47±0.15abc	0.47±0.06bcd	++
TW22055	0.57±0.06ab	0.57±0.12abc	+

秸秆降解时间	纤维素酶活性/(U·mL^-1)	半纤维素酶活性/(U·mL^-1)	漆酶活性/(U·mL^-1)	秸秆降解率/%
第3 d	6.06±0.10a	2.74±0.74b	0.05±0.29c	—
第5 d	2.38±0.38b	14.41±1.88a	1.92±0.76b	—
第15 d	2.41±0.07b	1.56±1.65b	12.25±1.24a	22.28±0.02

病原菌	木霉C47-3对病原真菌的抑制率/%	木霉C47-3挥发性物质对病原真菌的抑制率/%
葡萄座腔菌 Botryosphaeria dothidea	52.55±0.01b	55.56±0.01ab
禾谷丝核菌 Rhizoctonia cerealis	50.29±0.19ab	45.94±0.15abc
灰葡萄孢 Botrytiscinerea	63.06±0.04b	43.58±0.17abc
立枯丝核菌 Rhizoctonia solani	100.00±0.00a	43.32±0.01abc
白腐盾壳霉 (Coniothyrium diplodiella)	49.62±0.10ab	40.45±0.11bcd
假禾谷镰孢 (Fusarium pseudograminearum)	60.02±0.03b	60.13±0.09a
腐皮镰刀菌 Fusarium solani	100.00±0.00a	21.49±0.02d
尖孢镰孢 Fusarium oxysporum	35.17±0.08c	27.65±0.01cd

[1]	王金武, 唐汉, 王金峰. 东北地区作物秸秆资源综合利用现状与发展分析[J]. 农业机械学报, 2017, 48(5): 1-21. DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.001. doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.001
[2]	张晓庆, 王梓凡, 参木友, 等. 中国农作物秸秆产量及综合利用现状分析[J]. 中国农业大学学报, 2021, 26(9): 30-41. DOI:10.11841/j.issn.1007-4333.2021.09.04. doi: 10.11841/j.issn.1007-4333.2021.09.04
[3]	WITT C, CASSMAN K, OLK D, et al. Crop rotation and residue management effects on carbon sequestration, nitrogen cycling and productivity of irrigated ricesystems[J]. Plant and Soil, 2000, 225: 263-278. DOI:10.1023/A%3A1026594118145. doi: 10.1023/A%3A1026594118145
[4]	SHARMA P, ABROL V, SHARMA R K. Impact of tillage and mulch management on economics, energy requirement and crop performance in maize-wheat rotation inrainfed subhumid inceptisols, India[J]. European Journal of Agronomy, 2011, 34(1):46-51. DOI:10.1016/j.eja.2010.10.003. doi: 10.1016/j.eja.2010.10.003
[5]	杨沫. 我国玉米秸秆还田主要问题及对策[J]. 农业科技与装备, 2016(1): 65-66. DOI:10.16313/j.cnki.nykjyzb.2016.01.027. doi: 10.16313/j.cnki.nykjyzb.2016.01.027
[6]	马璐璐. 秸秆还田对海河平原小麦茎基腐优势病原菌的影响[D]. 保定: 河北农业大学, 2019.
[7]	许从峰, 艾士奇, 申贵男, 等. 木质纤维素的微生物降解[J]. 生物工程学报, 2019, 35(11): 2081-2091. DOI:10.13345/j.cjb.190248. doi: 10.13345/j.cjb.190248
[8]	PETERSSON L, KVIEN I, OKSMAN K. Structure and thermal properties ofpoly(lactic acid)/cellulose whiskers nanocomposite materials[J]. Composites Science and Technology, 2007, 67(11/12): 2535-2544. DOI:10.1016/j.compscitech.2006.12.012. doi: 10.1016/j.compscitech.2006.12.012
[9]	于素素. 低温玉米秸秆降解菌的筛选及其复合菌系产酶条件优化[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2019.
[10]	CAVICCHIOLI R, SIDDIQUI K S, ANDREWS D, et al. Low-temperature extremophiles and their applications[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2002, 13(3): 253-261. DOI:10.1016/s0958-1669(02)00317-8. doi: 10.1016/s0958-1669(02)00317-8 pmid: 12180102
[11]	赵旭, 王文丽, 李娟, 等. 低温秸秆降解微生物菌剂的研究进展[J]. 生物技术通报, 2014(11): 55-61. DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2014.11.008. doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2014.11.008
[12]	闫峰, 徐凤花, 顾金刚, 等. 木霉属真菌的生物降解及生物转化作用研究进展[J]. 微生物学杂志, 2009, 29(3): 77-80. DOI:10.3969/j.issn.1005-7021.2009.03.016. doi: 10.3969/j.issn.1005-7021.2009.03.016
[13]	申君, 杨绍丽, 谷清义, 等. 一株辣椒根腐病拮抗木霉菌Tb1的筛选与鉴定[J]. 东北农业科学, 2022, 47(5):62-66. DOI: 10.16423/j.cnki.1003-8701.2022.05.014. doi: 10.16423/j.cnki.1003-8701.2022.05.014
[14]	王雪. 利用天然木质纤维素产油脂木霉菌株的筛选和产油条件的优化[D]. 淄博: 山东理工大学, 2012.
[15]	青格尔, 高聚林, 于晓芳, 等. 玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的菌种组成及降解稳定性研究[J]. 中国农业科学, 2016, 49(3): 443-454. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.004. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.004
[16]	黄亚丽, 黄媛媛, 马慧媛, 等. 低温秸秆降解真菌的筛选及在秸秆还田中的应用[J]. 中国农学通报, 2020, 36(21): 53-60. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200200102
[17]	李明华, 孟秀梅, 王成龙. 纤维素酶高产菌筛选鉴定及酶学性质初步研究[J]. 中国酿造, 2021, 40(8): 134-138. DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2021.08.024. doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2021.08.024
[18]	全桂静, 赵航. 半纤维素酶高产菌株的筛选及产酶条件的研究[J]. 沈阳化工学院学报, 2010, 24(1): 20-23. DOI:10.3969/j.issn.2095-2198.2010.01.005. doi: 10.3969/j.issn.2095-2198.2010.01.005
[19]	姜立春, 王成红, 刘羽, 等. 半纤维素降解菌J-25的筛选、鉴定及产酶特性研究[J]. 食品工业科技, 2017, 38(5): 145-150.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2017.05.019. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2017.05.019
[20]	张宇婷, 宋明珠, 王雪峰, 等. 侧耳木霉产漆酶酶活力测定和脱色方法[J]. 吉林农业大学学报, 2021, 43(3): 317-323. DOI:10.13327/j.jjlau.2020.5110. doi: 10.13327/j.jjlau.2020.5110
[21]	周孟清, 贾峰, 张惠茹, 等. 香菇菌粗酶液对猪场雾霾颗粒中菲的作用研究[J]. 江西饲料, 2017(5): 4-10. DOI:10. 19567/j.cnki.1008-0414.2017.10.001. doi: 10. 19567/j.cnki.1008-0414.2017.10.001
[22]	罗中钦, 程琳, 张茜, 等. 丝状真菌PCR模板DNA的快速制备方法[J]. 生物技术通报, 2015, 31(9): 79-83. DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.09.010. doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.09.010
[23]	陈美霞, 王泽榕, 石玲, 等. 油茶炭疽病病原菌的分离与鉴定[J]. 亚热带农业研究, 2021, 17(4): 275-280. DOI:10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2021.04.010. doi: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2021.04.010
[24]	JIANG H, ZHANG L, ZHANG J Z, et al. Antagonistic interaction betweenTrichoderma asperellum and Phytophthora capsici in vitro[J]. Journal of Zhejiang University-SCIENCE B, 2016, 17(4): 271-281. DOI:10.1631/jzus.b1500243. doi: 10.1631/jzus.b1500243
[25]	李纪顺, 陈凯, 王贻莲, 等. 防治西洋参立枯病木霉菌株的筛选鉴定及其小区防治效果[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 62-70. DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2019.05.007. doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2019.05.007
[26]	扈进冬, 隋丽娜, 李玲, 等. 深绿木霉HB20111产挥发性物质及其功能分析[J]. 植物保护, 2021, 47(5): 58-63. DOI:10.16688/j.zwbh.2020655. doi: 10.16688/j.zwbh.2020655
[27]	邢慧珍, 宋水山, 黄媛媛, 等. 一株低温玉米秸秆降解真菌的筛选、鉴定及降解特性[J]. 微生物学通报, 2020, 47(9): 2923-2933. DOI:10.13344/j.microbiol.china.200067. doi: 10.13344/j.microbiol.china.200067
[28]	李江燕, 王俊飞, 王云立. 玉米秸秆降解菌的筛选[J]. 再生资源与循环经济, 2018, 11(11): 33-35. DOI:10.3969/j.issn.1674-0912.2018.11.012. doi: 10.3969/j.issn.1674-0912.2018.11.012
[29]	张爽. 低温纤维素降解菌的筛选及其玉米秸秆降解效果研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2018.
[30]	黄婷苗, 王朝辉, 侯仰毅, 等. 施氮对关中还田玉米秸秆腐解和养分释放特征的影响[J]. 应用生态学报, 2017, 28(7): 2261-2268. DOI:10.13287/j.1001-9332.201707.010. doi: 10.13287/j.1001-9332.201707.010
[31]	马书芳, 朱德慧, 曹辉辉, 等. 秸秆全量还田对农作物病虫害的影响及防控对策[J]. 中国植保导刊, 2016, 36(7): 75-77. DOI:10.3969/j.issn.1672-6820.2016.07.020. doi: 10.3969/j.issn.1672-6820.2016.07.020
[32]	陈凯, 李纪顺, 扈进冬, 等. 一株盖姆斯木霉TW20050的鉴定及功能评价[J]. 科学技术与工程, 2016, 16(18): 156-160. DOI:10.3969/j.issn.1671-1815.2016.18.029. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.18.029
[33]	李月, 谭金芳, 陈林, 等. 麦玉轮作农田秸秆降解真菌的筛选与镰刀菌拮抗特性研究[J]. 河南农业大学学报, 2022, 56(1): 31-40. DOI:10.16445/j.cnki.1000-2340.20210810.001. doi: 10.16445/j.cnki.1000-2340.20210810.001
[34]	田凤鸣, 陈强, 何九军, 等. 两种木霉对陇南花椒根腐病病原菌的拮抗作用研究[J]. 宁夏师范学院学报, 2021, 42(4): 44-50. DOI:10.3969/j.issn.1674-1331.2021.04.008. doi: 10.3969/j.issn.1674-1331.2021.04.008
[35]	陈敬师. 基于抑菌挥发性物质的非洲哈茨木霉诱变菌株筛选及其机理研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2020.

低温降解秸秆木霉菌的筛选、鉴定及功能评价

Screening,identification, and functional evaluation of low temperature degradation of straw Trichoderma

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[1]	胡广艳, 赵忠娟, 杨合同. 耐盐深绿木霉TW320和拟康宁木霉TW1876生长和产孢条件优化[J]. 山东科学, 2022, 35(6): 65-73.
[2]	王贻莲, 黄鼎立, 魏艳丽, 李红梅, 杨合同, 李纪顺. 土壤调理剂和木霉LTR-2联合施用对小油菜连作障碍土壤的修复[J]. 山东科学, 2022, 35(6): 74-79.
[3]	张成刚, 杨昌贵, 肖承鸿, 凡迪, 龚安慧, 黄艳, 周涛. 中药续断的化学成分研究[J]. 山东科学, 2022, 35(5): 1-9.
[4]	葛俊伟, 李平, 张童童, 高飞, 王文越, 王钧楠, 孙稚颖. 山东新分布药用植物碎米桠的DNA条形码分子鉴定[J]. 山东科学, 2022, 35(4): 15-20.
[5]	李玲, 刘宝军, 杨凯, 陈凯, 王贻莲, 李纪顺. 哈茨木霉LTR-2对冬小麦籽粒的影响[J]. 山东科学, 2021, 34(6): 62-67.
[6]	李红梅, 魏艳丽, 扈进冬, 杨凯, 刘宝军, 杨合同, 李纪顺. 臭氧水对土传病原真菌的杀灭作用[J]. 山东科学, 2021, 34(4): 67-72.
[7]	苏阳, 徐凌川. 美洲大蠊的生药学及分子生药学鉴定[J]. 山东科学, 2021, 34(3): 19-25.
[8]	王贻莲, 赵忠娟, 杨凯, 吕常厚, 于毅, 徐维生, 李纪顺. 木霉T11-W及苹果枝条木屑对黄瓜幼苗生长的影响[J]. 山东科学, 2021, 34(3): 36-41.
[9]	冯静, 周冰谦, 刘谦, 王晓, 卢恒, 郭兰萍, 刘伟, 史国玉. 丹参植株邻苯二甲酸与立枯丝核菌菌丝生长互作研究[J]. 山东科学, 2020, 33(5): 34-42.
[10]	卢德鹏, 吕艳, 王晓弟, 佟素梅, 李纪顺, 扈进冬. 木霉菌可湿性粉剂对番茄枯萎病防治效果探究[J]. 山东科学, 2020, 33(2): 22-26.
[11]	闫慧娇, 陈雨洁, 李兵, 崔莉, 刘伟, 耿岩玲, 王晓. 红果樫木叶化学成分研究[J]. 山东科学, 2019, 32(6): 15-19.
[12]	李纪顺, 陈凯, 王贻莲, 李红梅, 唐永辉, 魏艳丽, 扈进冬, 赵忠娟, 杨合同. 防治西洋参立枯病木霉菌株的筛选鉴定及其小区防治效果[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 62-70.
[13]	刘宝军, 王贻莲, 扈进冬, 李纪顺, 杨合同. 哈茨木霉菌与蜡样芽孢杆菌复合使用对田间番茄根结线虫的生防效果测定[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 71-75.
[14]	扈进冬, 吴远征, 魏艳丽, 李红梅, 辛相启, 杨凯, 李纪顺. 木霉拌种剂对小麦根际土壤真菌群落多样性的影响[J]. 山东科学, 2019, 32(1): 46-51.
[15]	卢德鹏，吴远征, 扈进冬，王秀娟，李纪顺. 木霉菌水分散粒剂防治小麦纹枯病的田间药效研究[J]. 山东科学, 2018, 31(2): 32-35.