生防黑酵母菌资源开发与挖掘--张殿朋

2020年08月11日 16:18　　浏览次数：774

黑酵母菌，其学名为出芽短梗霉菌（Aureobasidium pullulans）。因其体外产生大量普鲁兰多糖（Pullulan）而命名，广泛存在于水、土壤、植物表面等自然环境中。因其具有生长速度快、容易培养、环境适应能力强、安全无害等特点，黑酵母作为生防菌已广泛应用于植物病害防控，尤其果实采后病害防控方面。意大利Ippolito教授应用黑酵母菌防控苹果采后病害，对苹果灰霉病和青霉病抑制率分别为89%和67%；澳大利亚Nimal 学者研究表明黑酵母菌也可有效防控草莓果实灰霉病； 2015年新西兰环保署批准进口含有两种黑酵母菌（A. pullulans）菌株的生物农药BlossomProtect^®，用于防治仁果火疫病（Erwinia amylovora），以及猕猴桃Psa病害（Pseudomonas syringae pv.actinidiae）。黑酵母菌作为生防菌已体现出它良好的生态效益和市场价值。

我们团队也对黑酵母菌在防控桃采后褐腐病（Monilinia spp.）方面进行了研究。我们从新疆额尔齐斯河河边盐碱地分离筛选的一株黑酵母菌，对桃褐腐病有较好的防控效果。依据其来源地把其命名为EEQS-7D，无论平板对峙测定还是果实接种试验，其防效达50%以上。由于该菌株能够盐碱地上大量存在，所以我们测定了其对环境pH值的耐受性，研究发现该菌株能够在pH值为9-10的培养基中正常生长和繁殖，也能够在pH值为9-10土壤环境下长时间存活，这表明该菌株能够对土壤环境有很好的适应性，有很好的抗逆性。于是我们就对其在土壤中的应用进行拓宽研究。于是我们设计了一个黑酵母菌对设施番茄生长影响试验：通过利用黑酵母菌发酵液对番茄苗期及移栽后番茄根部的处理，观察番茄植株长势，测定番茄的Biomass和根系Biomass，试验的结果让我们感到欣慰，结果表明黑酵母菌菌株EEQS-7D能够促进植物的生长，尤其是增加了番茄根系的BIOMASS量。这说明黑酵母菌不仅可以开发成防控植物病害的微生物菌药，也可以开发为促进植物生长的微生物菌肥。这一点对我们在微生物资源挖掘方面给以了很大的启示。

充分了解抑菌模式对于深度挖掘生防菌潜力及开发其衍生生防产品至关重要。生防菌抑菌主要模式包括产生杀菌素，营养和空间位点竞争，诱导抗性，分泌对病原菌细胞壁可降解的蛋白酶，寄生和吸附。研究表明黑酵母菌抑菌机制主要为分泌胞外蛋白酶、营养竞争、诱导抗性。我们对黑酵母菌果实病害的抑菌机制做了大量研究，发现其能够通过和病原菌进行营养竞争、分泌胞外碱性蛋白酶抑制病害。2000年，Ippolito教授等研究指出黑酵母菌应用后可以对果实产生诱导抗病性，但他们并没有分离出诱抗物质，亦没有对诱抗机制进一步研究。对于这一报道我们进行了跟踪并独自开展了进一步研究，我们首次表明黑酵母菌分泌大量普鲁兰多糖，该普鲁兰多糖可以诱导果实产生抗病性，降低果实采后病害危害程度。这一发现意味着黑酵母菌分泌的普鲁兰多糖可以作为免疫诱抗剂用于果实病害的防控。

普鲁兰多糖的生产主要源自黑酵母菌，黑酵母菌是普鲁兰多糖的唯一生物合成者。普鲁兰多糖（Pullulan）是类似葡聚糖、黄原胶的胞外、粘质水溶、非离子线性多糖，是一种特殊的微生物胞外多糖，分子式为(C₃₇H₆₂O₃₀)n。其基本结构由α-1,4糖苷键连接的麦芽三糖（Maltotriose）重复单位，经α-1,6糖苷键聚合而成的直链状多糖，分子量在4.8×10⁴～2.2×10⁶之间，分子量的大小由菌株、培养条件等多种因素决定。

多糖作为植物免疫诱抗剂研究和应用是相对较新的一个领域。多糖类化合物不仅是天然产物的主要构成成分、能量提供物质，也具有广泛的、重要的生物活性，例如提高机体免疫力、具有明显的抗氧化能力、抗凝血能力、抗病毒能力等。研究发现海藻多糖、几丁质多糖（壳聚糖、壳寡糖）可以提高多种植物抗病性，抗逆性。壳聚糖作为诱抗剂或植物刺激剂已在植物病害防控、植物促生长方面得到推广应用。但普鲁兰多糖与几丁质多糖、海藻多糖结构不同、来源不同，我们推测普鲁兰多糖应该是一种新型的植物免疫诱抗剂。

植物诱导抗性可以分为四类：（1）诱导抗性的激发子包括物理激发子、化学激发子和生物激发子；（2）系统性获得抗性（SAR），通常是有病原菌导致的组织局部感染或苯丙噻重氮（ASM）等激发子诱导而引起的对抗病原菌侵染的广谱系统抗性，该过程一系列PR基因被激活；（3）诱导系统性抗性（ISR），是由促进植物生长的根瘤菌在植物根系定殖而引发的，是一种通过调整植物生长过程中的碳氮源来对抗病虫害的广谱抗性，该抗性是由乙烯信号通路和茉莉酸信号通路所介导的；（4）priming 机制, 就是受到外源微生物或激发子处理后，出现的一种特殊的生理状态，对再次入侵的病原生物产生更快、更强的防御反应，其分子机理主要与模式识别受体、促分裂原活化蛋白激酶、核染色质中组蛋白修饰及热激转录因子HsfB1活动有关。

但普鲁兰多糖诱导植物抗病机制属于以上哪种诱抗机制，这一问题不清楚。这需要我们更深入的进行研究。

来源：植环所广播站