控制根系病害的生物控制剂制造技术

披露了能有效控制由丝核菌属、禾顶囊壳菌和腐霉属中的一种或几种导致病害的荧光假单胞菌。所述目标生物控制菌株具有独特的基因型，表现在具有特殊的带形上，并表现出根系寄居能力，其特征是，与Ｇｇ－抑制型菌株相比，在根上具有较高的群体密度和广泛的寄居能力。另一个特征是，一种菌株再现在全枯病衰减土壤中天然获得的生物控制水平的能力。提供了分离和鉴定所述菌株的方法，以及将其用于控制由Ｇｇ导致的病害的用途。还披露了转基因荧光假单胞菌，该细菌具有编码抗生素２，４－二乙酰间苯三酚产生的基因座，和稳定导入其基因组的编码抗生素吩嗓－１－羧酸产生的生物合成基因座。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术背景1．本专利
本专利技术涉及用荧光假单胞菌菌株对由丝核菌属、禾顶囊壳菌(Gaeumannomyces graminis)和腐霉属中的一种或几种导致的植物根系病害的生物控制，特别是使用对小型谷类作物具有独特的根系寄居能力，和对小型谷类作物的根腐病和草坪草的全枯斑具有生物控制活性的菌株。本专利技术还涉及生物控制菌株的分离和鉴定，该菌株含有编码抗生素2，4-二乙酰间苯三酚产生的生物合成基因座，和表现为特殊带形的特殊基因型，并涉及另外额外具有编码稳定导入其基因组的抗生素吩嗪-1-羧酸产生的生物合成基因座的菌株。本专利技术还包括制备所述转基因菌株的方法，以及将其用于控制植物根系病害的用途。2．现有技术说明由丝核菌属、腐霉属和禾顶囊壳菌导致的根系病害，在世界范围内对重要作物的生产产生了显著的不利影响，并由于作物产量的减少而导致重大经济损失。由土传真菌禾顶囊壳菌(Gg)(特别是小麦变种(Ggt))导致的根系病害全枯病、由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)和稻枯斑丝核菌(R．oryzae)导致的丝核菌根腐病、和由若干腐霉菌中的任一种，尤其是Pythium ultimum和P．irregulare导致的腐霉菌根腐病，在世界范围内是诸如小麦、大麦、triticale和黑麦之内的小型谷类作物的重要根系病害。丝核菌属是真菌担子菌纲的一个成员，它能在世界范围内导致大部分粮食、纤维、和观赏植物的根和茎上的根腐病，所述植物包括小型谷类作物、草坪草、芦笋、canola、玉米、甜菜、烟草、马铃薯、稻、菜豆、大豆、草莓、小西葫芦和棉花。由丝核菌属导致的小型作物的根腐病发生在美国西北太平洋地区、澳大利亚、南非，并有可能发生在世界上种植小型谷类作物的所有温带地区，特别是如果进行省耕或不整地(直接条播)种植时尤其如此。由立枯丝核菌AG8导致的丝核菌根腐病最初是以褐色溃疡斑形式出现在种子根和冠根上，环切并断开所述根。被这种病害断掉根系的植物保持矮化，不抽稳就死亡。所述病害倾向于以斑痕形式影响植物，并有其他名称，如裸斑病、紫斑、crater病，以及大麦矮化病。在所有小型谷类作物中，大麦尤其易感立枯丝核菌AG8。稻枯斑丝核菌感染发芽种子的胚胎，阻止发芽或限制种子根的形成，只有1或2条根，而健康的幼苗能产生5或6个种子根。以上两种丝核菌以及禾本科丝核菌(Rhizoctonia cerealis)以及其他可能的丝核菌以不同混合形式存在，这要取决于土壤、耕作制度、杂草控制方法、以及尚未确定的其他可能的因素。腐霉菌的土传病原体复合物包括一类真菌，这一类真菌是农业土壤中的所有寄生者中最成功的一类。据估计，在世界上几乎所有耕作过的土壤中都含有至少1种、2种、3种、甚至高达10种腐霉菌的孢子。腐霉属是卵菌纲的一员，它与丝核菌属相似，能感染世界上几乎所有的粮食、纤维、和观赏植物。这些植物的例子如上文所述。腐霉属对小型谷类作物的损害始于胚胎感染，并与出苗率或群丛形成较差相关，并继续到对细小的侧面支根和根毛造成破坏。具有腐霉菌根腐病的植物在外观上与施肥不足的植物相似，因为所述病害通过破坏细小的支根和根毛而限制其根系的吸收能力。有若干腐霉菌具有感染禾谷类的能力，它能感染发芽中的种子的胚胎、根端和细支根，或所有细小的以及通常为新生的分生组织。小型谷类作物和草坪草的传播性病害是由土传真菌禾顶囊壳菌(Gg)引起的，这种真菌是真菌的子囊菌纲的一员，并会由于作物产量的减少而导致大的经济损失。全枯病是一种由顶囊壳小麦变种(Ggt)引起的病害，发生在世界上所有小麦种植区，并可能是世界范围内小麦以及相关的小型谷类的最重要的根系病害。小麦全枯病的症状包括出现在根系上的黑色长形溃疡，在严重的情况下，整个根系都有可能因病而变黑，所述真菌会迁移到小麦植株的冠部(冠根从这里产生)和分蘖上(茎)。在大田中可以根据其白色果穗确认严重感染的小麦植株，这一结果是当所述真菌感染其冠部时切断了水分向植株上部的输送而导致植株提前死亡所致。产量损失相当大，可高达潜在的小麦产量的50％。没有抗性小麦栽培品种，并且注册过的杀真菌剂其作用不一致。另外，种植者正面临着日益增加的最低限度的整地或不整地种植小麦的挑战，以便减少土壤流失。这些措施增加了全枯病和其他根系病害的严重性。尽管小麦特别易感全枯病真菌，诸如大麦、黑麦和triticale的很多其他禾本科植物也会受到感染。传统上，全枯病是通过轮作和整地的结合而进行控制的，这些措施能减少接种所述病原体的可能性。不过，由于长期的轮作通常在经济上是不合算的，并且耕作会造成土壤流失。谷类生产的趋势是较少整地，并且在种植小麦作物2或3次之后就休耕。这两种措施都加重了全枯病。在小麦上还没有抗全枯病的遗传学抗性资源，化学控制方法也很有限。让农业变得更加可持续发展，并且较少依赖化学杀虫剂的要求，使得有必要开发控制全枯病和其他土传病害的替代方法。业已鉴定了其他Gg真菌，例如感染燕麦和牧草的禾顶囊壳菌燕麦变种(Gga)，它能在诸如剪股颖的草坪草上导致全枯斑。禾顶囊壳菌禾本科变种(Ggg)能感染某些牧草，并提出能在稻上导致冠鞘腐烂病。所有的农业土壤都表现出一定程度的对Ggt和其他土传病原体的拮抗性。这种拮抗性被称为“一般抑制性”(N．Gerlagh，荷兰植物病理学杂志74(增补2)1-97(1968))或“一般拮抗性”(D．Hornby，植物病理学年度综述，年度综述公司，Palo Alto，CA(1983)65-85页)。一般拮抗性是由土壤中整个微生物活性所导致的。另外，在某些场合下形成的对Ggt(被称为全枯病衰减)的“特殊”(生物学控制)超过了“一般抑制”，并且会导致对全枯病的几乎完全控制。全枯病的衰减(TAD)是对全枯病的生物学控制，被定义为在长期单一种植诸如小麦和大麦的Ggt-易感小型谷类作物时病害的自动减轻和产量的增加。第一次发现TAD是在50年以前，现在已被认识到是一种世界性的现象。就栽培小麦、大麦和其他小型谷类的广泛的土壤类型、气候、和农艺条件而言，TAD在世界范围内的相似性是十分突出的。大田研究业已表明，在所有地方TAD的形成遵循一定的模式，连续栽培一种小型谷物，并存在全枯病病原体。诸如土壤类型和以前的耕作历史的因素似乎只能调节TAD形成的程度和速度。尽管事实上全枯病衰减了，大多数种植者提前放弃了单一种植，因为过渡期的损失相当大。不过，一旦形成TAD，TAD可以恢复产量并且只要单一种植继续就一直持续下去。TAD的实际利用，提供了作为全枯病的天然生物学控制的潜力。不过，为了达到这一目的，有必要确定决定TAD的机制并加以应用。然而，迄今为止的研究大多是示意性的，还不完全理解任何特定的TAD现象。在建立的草坪上出现了由Gga导致的全枯病斑的类似的衰减。为了确定控制天然全枯病抑制的机制，业已对TAD进行了深入的研究。用于解释这种现象的最流行的理论包括土壤微生物学状态的改变，拮抗性细菌的形成，所述真菌致病性和群体的改变，以及保护性真菌的出现(D．Hornby，“全枯病衰减理论家乐园”，土传植物病原体，B．Schippers和W．Gams著，学术出版社，纽约(1979)，133-156页和D．Hornby，植物病理学年度综述，年度综述公司，Palo Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光假单胞菌菌株的生物学上纯的培养物，它含有编码２，４－二乙酰间苯三酚产生的生物合成基因座。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM拉艾马克斯，DM维勒，LS托马肖，RJ库克，黄征宇，DV马弗洛蒂，
申请(专利权)人：美国政府农业部，华盛顿州州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]