環(huán)境因素對(duì)哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌生物膜形成的影響
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江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年第45卷第12期 一73一
趙亞男,王曉東.環(huán)境因素對(duì)哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌生物膜形成的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(12):73—76
doi:10.15889/j.issn.1002—1302.2017.12.019
環(huán)境因素對(duì)哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌
生物膜形成的影響
趙亞男,王曉東‘
(石河子大學(xué)綠洲農(nóng)作物病害防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆石河子832000)
摘要:為研究哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌(Acidovorax?。幔觯澹欤欤濉。螅酰猓螅穑悖椋簦颍酰欤欤?,簡(jiǎn)稱Aac)在不同培養(yǎng)條件下形成生物膜
的能力,選用微孔板體外培養(yǎng)、結(jié)晶紫染、分光光度測(cè)定法檢測(cè)哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌在不同載體、培養(yǎng)基、培養(yǎng)
溫度、培養(yǎng)時(shí)間、葡萄糖濃度、初始pH值條件下生物膜的形成能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在11種供試載體中,Aac在聚苯乙烯
表面易形成穩(wěn)定、明顯的生物膜;在供試的6種培養(yǎng)基中,牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(LB)形成生物膜能力最強(qiáng);以LB為培
養(yǎng)基、聚苯乙烯孔板為載體、初始pH值為7、培養(yǎng)溫度28?。铮?、培養(yǎng)24?。?、葡萄糖濃度為30.0?。恚恚铮欤虝r(shí),Aac形成生物
膜能力最強(qiáng)。結(jié)果表明,不同載體、培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間、葡萄糖濃度、初始培養(yǎng)pH值均對(duì)Aac生物膜形成能
力有明顯影響。研究結(jié)果能為有效阻止Aac生物膜形成、有效防治哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌提供理論依據(jù)?!?/p>
關(guān)鍵詞:哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌;生物膜形成能力;培養(yǎng)條件
中圖分類號(hào):S436.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002—1302(2017)12—0o73—04 。
瓜類細(xì)菌性果斑病由燕麥種西瓜亞種(Acidovora?。幔觯澹睿幔濉〉哪退幮?,減少細(xì)菌分泌毒性因子,提升抗生素的抑菌效能,
subsp.citrulli,簡(jiǎn)稱Aac)引起,是一種嚴(yán)重的檢疫性病害…?!?/p>
將大大提高細(xì)菌病害防治效果,同時(shí)也可緩解因?yàn)E用抗生素
它具有發(fā)病快、危害重、防治難等特點(diǎn),給哈密瓜的安全生產(chǎn) 等農(nóng)藥引起的環(huán)境安全問題。本試驗(yàn)通過測(cè)定哈密瓜細(xì)菌性
造成了嚴(yán)重威脅,目前尚未發(fā)現(xiàn)免疫的哈密瓜品種?。?。在
果斑病病菌在體外不同培養(yǎng)條件下形成生物膜的能力,以期
生產(chǎn)中長(zhǎng)期和大量使用銅制劑、抗生素會(huì)導(dǎo)致環(huán)境安全、病原 了解哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌生物膜形成的干擾因素,為有
菌耐藥性問題的產(chǎn)生 。在自然或人工條件下,許多細(xì)菌主
效防治哈密瓜細(xì)菌性果斑病提供新思路?!?/p>
要以生物膜形式存在 。植物生境相關(guān)細(xì)菌生物膜的形成
不僅對(duì)植物健康造成嚴(yán)重影響,同時(shí)也是植物一病原物互作
1材料與方法
中具有毒性作用的致病因子 。銅綠假單胞菌(Pseudomonas?。保辈牧稀?/p>
aeruginosa)在紫花羅勒根部形成生物膜而引起病害,使受感?。保保惫┰嚺囵B(yǎng)基細(xì)菌培養(yǎng)基為營養(yǎng)肉湯(NB)、胰蛋白
染植物7?。鋬?nèi)死亡,根癌土壤桿菌(Agrobacterium?。簦酰恚澹妫幔悖椋澹睿螅‰舜蠖谷鉁ǎ裕樱拢⑴H飧嗟鞍纂伺囵B(yǎng)基(LB)、酵母浸出粉
在寄主根部形成生物膜,有利于其將毒性質(zhì)粒注入寄主體內(nèi) 胨葡萄糖液體培養(yǎng)基(YPD)、金氏培養(yǎng)液(KB)、M210培
引起根癌病--, 。植物病原細(xì)菌柑橘潰瘍病病菌生物膜在其 養(yǎng)基?!?/p>
定殖和病害循環(huán)中起重要作用 。細(xì)菌生物膜(bioiflm,簡(jiǎn)稱 1.1.2供試菌株 供試菌株瓜類細(xì)菌性果斑病病菌菌株
BF)是由細(xì)菌體感應(yīng)(quorum?。螅澹睿螅椋睿纾?jiǎn)稱Qs)調(diào)控產(chǎn)生的?。兀剩埃怠保ǎ粒幔悖┯墒幼哟髮W(xué)植物保護(hù)系王曉東提供。Aac接
生理效應(yīng)(如生物膜、分泌毒性因子、集運(yùn)動(dòng)等)之一。是通 種于KB培養(yǎng)基中,28℃恒溫培養(yǎng)36?。韬髠溆??!?/p>
過胞外基質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等)聚集附著于生物或非生?。保保场≈饕獌x器及試劑?。停酰欤簦椋螅耄幔蠲笜?biāo)儀(Fc)、FE20 pH
物表面形成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的落 。處在成熟生物膜 計(jì)、uV一1800紫外可見分光光度計(jì)、DNP一9272電熱恒溫培
中的細(xì)菌對(duì)抗生素的耐受性是浮游細(xì)菌的100~1?。埃埃氨叮?xì) 養(yǎng)箱、96孔板、12孔板、葡萄糖(分析純)?!?/p>
菌形成生物膜后,可通過限制藥物滲透使藥物在生物膜內(nèi)無 1.2方法
法達(dá)到有效抑菌濃度或影響生物膜內(nèi)pH值而影響藥物的解?。保玻薄。粒幔憔鷳乙旱闹苽涮羧∩倭浚粒幔銊澗€于KB培養(yǎng)基
離度等機(jī)制,從而降低抗生素的抑菌效能,明顯增強(qiáng)細(xì)菌的耐 上,28℃培養(yǎng)36?。韬螅脽o菌水清洗培養(yǎng)物,制備3×
藥性… 。因此,抑制或影響細(xì)菌生物膜的形成,降低細(xì)菌?。保啊。茫疲眨恚蹋ǎ模叮铮铩。剑保埃粒幔憔鷳乙??!?/p>
1.2.2 Aac成膜的檢測(cè)對(duì)生物膜的測(cè)定參照文獻(xiàn)[14—
收稿日期:2016—12—12
15]描述的方法并略有改動(dòng)。將濃度為3×10?。茫疲眨恚獭?/p>
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(編號(hào):31460485)?!?/p>
(D?。海保埃┑模粒幔憔鷳乙海常怠〗臃N于裝有100 培養(yǎng)
作者簡(jiǎn)介:趙亞男(1992~),女,河南商丘人,碩士研究生,主要從事
基的96孔板中,每個(gè)測(cè)試樣品6次重復(fù)。28℃靜置培養(yǎng)
植物病害生物防治研究。E—mail:619020353@qq.eom?!。玻础。韬笥贸兯疂櫹纯装澹炒?,加入200?。桑蹋獭。埃矗ソY(jié)晶紫染
通信作者:王曉東,博士,副教授,主要從事植物病害生物防治研究?!。常啊。恚椋?,去掉染液,潤洗直至流出液澄清,最后用200 L純
E—mail:wxdagr@shzu.edu.cn?!∫掖既芙?,振蕩,測(cè)定D ?!?/p>
74--—— 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年第45卷第l2期
20.0、30.0 mmol/L)LB培養(yǎng)基的96孔聚苯乙烯微量孔板中,
28℃靜置培養(yǎng)24?。?,測(cè)試生物膜的形成能力?!?/p>
1.2.3?。粒幔阍诓煌囵B(yǎng)條件下生物膜形成的測(cè)定 試驗(yàn)載
體:?。罚埃啊舛葹椋场粒保啊。茫疲眨恚叹杭尤牒校病。恚獭。耍隆?/p>
培養(yǎng)液的l2孔板中,分別將無菌處理后表面光滑的不銹鋼片
(網(wǎng)狀不銹鋼片)、表面粗糙的不銹鋼片、玻璃片、聚苯乙烯
初始pH值:取35 濃度為3?。亍。保啊。茫疲眨恚伞【杭尤搿?/p>
含有100?。桑蹋獭。穑戎捣謩e為9、8、7、6、5、4、3、2的LB培養(yǎng)基中,
片、鋁片、鐵片、銅片、木條、錫紙、膠片、陶瓷片斜插入12孔
板中,28℃靜置培養(yǎng)24?。瑁瑴y(cè)試生物膜形成能力?!?/p>
培養(yǎng)基:向96孔聚苯乙烯微量孔板中分別加入100?。桑蹋獭?/p>
TSB、KB、YPD、M210、NB、LB培養(yǎng)基,再加入35?。虧舛葹椤?/p>
3×10 CFU/mL菌液。28℃靜置培養(yǎng)24 h,測(cè)試生物膜形成
能力。
在96孔聚苯乙烯微量孔板中28℃靜置培養(yǎng)24?。?,測(cè)試生物
膜的形成能力?!?/p>
1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析
采用SAS?。福败浖械姆讲罘治龀绦颍ǎ粒危希郑粒┓治錾稀?/p>
述各試驗(yàn)處理問的差異顯著性。比較各處理問的差異采用
Duncan’s新復(fù)極差法?!?/p>
2結(jié)果與分析
培養(yǎng)時(shí)間:向裝有100?。桑蹋獭。蹋屡囵B(yǎng)基的96孑L聚苯乙烯微
量孔板中加入35?。虧舛葹椋场粒保啊。茫疲眨恚叹鷳乙骸T凇?/p>
28?。瘢脳l件下靜置培養(yǎng)6、8、10、12、24、36、48、60?。韬?,測(cè)試生
物膜的形成能力。培養(yǎng)溫度:向裝有100?。桑蹋獭。蹋屡囵B(yǎng)基的96
孔聚苯乙烯微量孑L板中加入35 L濃度為3×10?。茫疲眨恚叹?/p>
2.1 不同附著材質(zhì)對(duì)Aac形成生物膜的影響
由圖l可見,Aac在表面光滑的不銹鋼片(E)、表面粗糙
的不銹鋼片(G)、玻璃片(K)、聚苯乙烯片(c)、鋁片(D)、鐵
片(A)、銅片(H)、錫紙(B)、陶瓷片(J)表面可以形成生物
膜,在膠片(F)、木條(I)上無法形成生物膜,在聚苯乙烯片
上形成的生物膜明顯、厚、穩(wěn)定。
懸液。分別在18、23、28、33℃條件下靜置培養(yǎng)24 h,測(cè)試生
物膜的形成能力?!?/p>
葡萄糖濃度l?。常怠舛葹椋场粒保啊。茫疲眨恚叹杭尤搿?/p>
到含有100?。桑簦滩煌瑵舛绕咸烟牵ǎ埃?、5.6、7.0、11.1、l6.7、
C
圖1 不同載體對(duì)Aac生物膜形成的影響
2.2培養(yǎng)基對(duì)Aac形成生物膜的影響
由圖2可得,Aac在6種培養(yǎng)基中均可形成生物膜,其中
2.3培養(yǎng)時(shí)間對(duì)Aac形成生物膜的影響
由圖3可得,Aac生物膜在形成初期,D 隨著時(shí)間的
延長(zhǎng)逐漸提高,在24?。钑r(shí)D 達(dá)到最高值,這時(shí)生物膜形成
能力最強(qiáng),而后隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),D 逐漸下降,生物膜
的形成能力逐漸減弱。
Aac在LB培養(yǎng)基中形成生物膜能力最強(qiáng),D, 最高,顯著高
于除YPD培養(yǎng)基外的其他試驗(yàn)組,在NB培養(yǎng)基中形成生物
膜的能力最弱?!?/p>
,盲
景
g
R
鉻
鳘
劃
0
6?。浮。保啊。保病。玻础。常丁。矗浮。叮啊?/p>
時(shí)間(h)
圖3培養(yǎng)時(shí)間對(duì)Aac生物膜形成的影響
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)
2.4培養(yǎng)溫度對(duì)Aac生物膜形成的影響
2017年第45卷第12期 一75—
膜形成能力的影響發(fā)現(xiàn),成膜載體、培養(yǎng)基、時(shí)間、溫度、葡萄
(珊?!。ǎ罚。琥悺潯?/p>
糖濃度、初始pH值對(duì)其成膜能力均有影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示,
由圖4可得,Aac在l8、23、28、33℃條件下均可形成生物
1?。臁。薄。啊。稀。啊。啊∧?,形成生物膜能力隨著溫度的升高而增強(qiáng),在28 時(shí),
4?。病。稀。浮。丁。础。病。稀?/p>
每n口) 攫鎂 窨趟
在11種供試載體中,Aac在聚苯乙烯片上易形成明顯、穩(wěn)定
的生物膜;6種供試培養(yǎng)基中,Aac在LB培養(yǎng)基中形成生物膜
的能力最強(qiáng),D?。剑玻埃?;以LB為培養(yǎng)基、聚苯乙烯孔板為
培養(yǎng)載體,初始培養(yǎng)pH值為7、葡糖糖濃度為30.0 mmol/L、
培養(yǎng)24?。钑r(shí)成膜能力達(dá)到最強(qiáng),所檢測(cè)的D ?!》謩e為
1.34、1.98、1.30?!?/p>
D ?!∵_(dá)到最大值,隨后溫度升高,D, 下降,即生物膜形成
能力減弱?!?/p>
不同溫度下,Aac形成生物膜的能力是不同的。18~
28℃時(shí),D 隨溫度升高逐漸提高,Aac生物膜形成能力逐
l8?。玻场。玻浮。常场?/p>
培養(yǎng)溫度(℃)
圖4培養(yǎng)溫度對(duì)Aac生物膜形成的影響
2,5初始pH值對(duì)Aac生物膜形成的影響
由圖5可得,Aac在初始pH值為5…4?。场。矔r(shí)幾乎無法形
成生物膜,D ?!〗咏?;當(dāng)初始pH值為7時(shí),檢測(cè)的D, ?!∽睢?/p>
高,生物膜形成能力最強(qiáng);在初始pH值為8—9時(shí),D ?!≈稹?/p>
漸降低,生物膜形成能力減弱?!。埃薄 。啊。福叮矗玻妗。炜冢恪】冢谩】冢谩】冢谩儯妫剩欤伞。猓欤桑铡。保剩妫臁海桑铡。猓剩妫剩欤铡。猓保?/p>
2.6 葡萄糖濃度對(duì)Aac形成生物膜的影響
由圖6可得,Aac在葡萄糖濃度為0時(shí)形成生物膜的能
力最弱,隨著葡萄糖濃度的增加,形成生物膜的能力逐漸增
強(qiáng),在葡萄糖濃度為30.0 mmol/L時(shí),D 最大,形成生物膜
能力最強(qiáng)?!?/p>
日
景2.0
Q
1.5
餐
1.0
蕁。一s
O
0?。担丁。罚啊。保保薄。保叮贰。玻埃啊。常埃稀?/p>
葡萄糖濃度(erotol/L)
圖6葡萄糖濃度對(duì)Aac生物膜形成的影響
3結(jié)論與討論
本試驗(yàn)研究了環(huán)境因素對(duì)哈密瓜細(xì)菌性果斑病病菌生物
漸增強(qiáng)。彭曉云等在不同培養(yǎng)條件下對(duì)金黃葡萄球菌生物
膜生長(zhǎng)影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),溫度與生物膜呈依賴關(guān)系,隨著溫度
的升高,BF表面積增大 。但本研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)Aac培養(yǎng)溫度
達(dá)到33℃時(shí),D 減小,反而抑制了成膜能力。溫度過高,
可能使細(xì)胞組分(蛋白質(zhì)、核酸等)產(chǎn)生不可逆的失活,喪失
細(xì)胞功能,對(duì)生物膜的形成有一定的影響 ?!?/p>
國外學(xué)者Sutherland發(fā)現(xiàn),只要存在能合成胞外多糖的
微生物菌屬,就能形成成熟、穩(wěn)定的生物膜 。并且研究表
明,菌體黏附后生成的水不溶性多糖也有利于促進(jìn)菌體間的
聚集和維持生物膜的三維結(jié)構(gòu) 。本試驗(yàn)在檢測(cè)不同葡萄
糖濃度對(duì)哈密瓜細(xì)菌性果斑病菌生物膜形成的影響中發(fā)現(xiàn),
在不含有葡萄糖的培養(yǎng)基中,Aof形成生物膜的能力最低;隨
著葡萄糖濃度的增加,Aac形成生物膜的能力逐漸增強(qiáng)。葡
萄糖濃度的增加促進(jìn)了菌體間的相互黏附、聚集,增強(qiáng)了成膜
能力。同時(shí),楊虹等發(fā)現(xiàn)高濃度葡萄糖對(duì)鮑氏不動(dòng)桿菌生物
膜的形成能力、厚度有很強(qiáng)的促進(jìn)作用 ?!?/p>
在進(jìn)行不同初始pH值對(duì)Aac生物膜形成的影響試驗(yàn)中
發(fā)現(xiàn),Aac在初始pH值低于6的環(huán)境里靜置培養(yǎng),成膜能力
幾乎喪失。初始pH值為7時(shí),形成生物膜的能力最強(qiáng),初始
pH值為8~9時(shí),Aac具有成膜能力,但逐漸減弱。劉文竹等
研究發(fā)現(xiàn),溶藻弧菌在pH值低于6的環(huán)境里,幾乎無法形成
生物膜,成膜能力受到明顯抑制 。同時(shí)姜穎等研究也說
明,低pH值條件下,培養(yǎng)的變形鏈球菌黏附力較弱,影響生
物膜的形成 。細(xì)菌的體感應(yīng)是細(xì)菌通過分泌可溶性信
號(hào)分子來檢測(cè)體密度并協(xié)調(diào)細(xì)菌生物功能的信息交流機(jī)
制,為功能性生物膜的形成提供了保證。革蘭氏陰性菌的QS
系統(tǒng)主要由信號(hào)分子Ⅳ一酰基高絲氨酸內(nèi)酯(N—acyl—ho—
mosefine]actones,簡(jiǎn)稱AHLs)、AHLs合成酶Lux I族蛋白、
AHLs受體LuxR族蛋白組成 。作為Qs系統(tǒng)中的關(guān)鍵因
子,AHLs可以調(diào)控細(xì)菌的生物膜形成、游現(xiàn)象、抗生素的
合成等多種生理生化功能 。關(guān)于偏酸性的環(huán)境是否對(duì)Aac
的體感應(yīng)系統(tǒng)存在影響,這將是后續(xù)試驗(yàn)的重點(diǎn)。
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(上拉接第63頁)
RcMYB基因在煙草中的成功表達(dá)有效地提高了轉(zhuǎn)基因植株
的抗旱性。本試驗(yàn)可為今后利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高煙草抗逆
性,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍提供可行性依據(jù),也為其他植物的抗逆性
分子機(jī)制的研究提供理論參考?!?/p>
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