“菌行天下”—瓜类蔬菜生防菌剂研发与应用

瓜类蔬菜是日常生活中重要的蔬菜作物，也是设施栽培的主要作物，对我省的农业生产具有重要作用。但是近年来，设施蔬菜生产连作障碍频发，尤其是土传病害枯萎病的发生严重影响我省蔬菜的产量与品质。在我省全面推进农业绿色生产的模式下，设施瓜类蔬菜枯萎病等病害的防治问题亟待解决。

基于此，本项目拟针对设施主要瓜类作物——黄瓜、甜瓜生产中常见病害问题，利用平板对峙和植物验证试验，结合分子鉴定试验等进行生防菌的筛选与鉴定，并针对其防控机理开展相关研究。通过对设施生产的主要瓜类蔬菜—黄瓜、甜瓜的病害防御系统及信号通路及病原菌致病力等开展深入研究，旨在建立一套环保有效的瓜类蔬菜病害防治体系，为植物病害的生物防治提供理论依据，本项目的实施可为瓜类蔬菜病害的防治提供有效方法，也为生防菌的产业化发展提供了理论基础，对我省瓜类蔬菜的绿色健康发展具有非常重要的意义。

此外，通过本项目实施优化毕业设计选题来源，探索将学生创新实践成果纳入毕业论文设计评价标准，强化毕业论文设计在提高学生专业知识综合运用能力的重要作用。

1.瓜类蔬菜主要病害生防菌的筛选与鉴定

针对黑龙江省设施蔬菜生产主要作物——黄瓜、甜瓜生产中常见病害开展生防菌的筛选与鉴定，尤其是针对土传病害枯萎病（致病菌尖孢镰刀菌）的防治，利用平板对峙试验和植物验证试验，结合形态与分子鉴定试验等进行有效生防菌的筛选与鉴定。基于前期筛选和鉴定结果，选取不同种属的具有显著生防效果的菌株进行组合，以期制备出广谱的高效的复合生防菌剂。

2. 生防菌的生防机理研究

针对筛选得到的生防菌的防控机理开展相关研究，通过对设施主要作物黄瓜、甜瓜蔬菜作物的病害防御系统及信号通路等开展研究揭示生防菌对植物抗病性的调控作用，与此同时，结合生防菌的生理作用及其对病原菌致病力的影响等研究，以期揭示生防菌的生防作用机理。

3. 优化毕业论文设计

探索创新创业项目中的实际问题与挑战，分析其在理论与实践中的结合点；研究如何将项目中的创新思维、实践研究、团队协作等经验融入毕业论文的设计中；分析如何将创新创业项目的成果转化为毕业论文的创新点，以提升论文的实践性与学术价值。

设施栽培已成为我国现代农业的重要组成部分，但由于设施栽培作物种类单一、复种指数高等特点，随着年限的增加，连作现象十分普遍，有研究表明，设施蔬菜连作3年以上，开始表现连作障碍现象，而且棚室连作障碍的比例及严重程度会随连作年限的延长而增加。多年的连作造成了设施蔬菜产量降低、品质下降及土传病害逐年加重，连作障碍愈发严重，也已经成为制约我国设施蔬菜生产可持续发展的重要因素和亟待解决的问题。引起连作障碍的原因错综复杂，土壤微生物变化是产生连作障碍的主要因子。同一种作物长期连作，作物与微生物相互选择的结果造成了某些病原菌数量的增加，病虫害发生严重，导致土传病害加重，从而影响植物的生长发育情况，并一定程度上降低了植物的产量和品质。已有研究表明，瓜类作物在连作后，枯萎病和根结线虫等病虫害发生较为严重，导致瓜秧早衰、产量下降以及经济效益降低。

近年来，许多学者对自毒物质和自毒作用做了深入研究，发现根际分泌物主要为酚酸类化合物，于是证明了酚酸类物质是产生自毒作用的主要因素，其可直接或者间接的促进或抑制微生物群落，病原菌富集，病害发生严重，进而影响作物的生长，最终导致连作障碍。目前，如何缓解或克服设施蔬菜连作障碍也已成为人们关注的焦点，生产中主要通过轮作、嫁接、深翻施肥、作物抗病品种选育、休耕以及化学措施等几种方法用来解决瓜类蔬菜的连作障碍，但这些方法不能使连作障碍问题得到彻底的根治。孙红霞用EM来修复茄子、黄瓜的连作障碍，但是这种方法对于菜农来说操作不易、成本高。吕卫光等用有机肥来减轻黄瓜的连作障碍，但是这种效果不明显。吴凤芝等人通过将连作土进行灭菌来减轻连作障碍问题，但是连作土可能存在灭菌不彻底的情况。此外，利用生防菌来克服蔬菜作物的连作障碍，但目前常见生防菌在生产中应用存在适应性问题。

基于此，本试验利用连作8年的黄瓜根际土壤在含瓜类根系分泌的自毒物质——7种酚酸类物质：羟基苯甲酸、水杨酸、香草酸、香豆素、阿魏酸、丁香酸和肉桂酸）的培养基上培养，从而筛选出耐酚酸的优势微生物，并与多种病原菌进行拮抗试验，从而筛选出优势菌种，以期为克服黄瓜连作障碍，保证瓜类蔬菜的产量与品质提供理论依据。目前，本课题组已从连作瓜类蔬菜根际土壤中分离纯化得到细菌、真菌120余种，并且从中筛选出对枯萎病有拮抗作用的生防菌20余种。因此，本项目针对瓜类病害的致病菌-尖孢镰刀菌等具有拮抗作用的生防菌进行进一步的筛选与鉴定及组合，并针对其防控机理开展相关研究，旨在为黑龙江省设施蔬菜绿色生产提供理论依据与技术支持。

从长期连作瓜类作物的根际土壤中成功分离出的多种生防菌菌株不仅能够有效抑制病原菌，并且能够适应本地土壤微生态环境，能够更好地应用于农业生产，并在此基础上，通过上述生防菌的组合筛选出具有生防协同作用菌株，以制备效果更为稳定的菌剂，不仅提高了防治效果，而且减少了单一生防菌可能存在的局限性。

本研究通过结合大学生创新创业项目的实践经验，创新性地提出将项目中的实际问题、创新思维、实践研究及团队协作等要素融入毕业论文设计中。不仅丰富了毕业论文的内容与形式，更增强了其实践性与学术价值，为学生提供了一个全新的视角和平台，以展示他们在创新创业过程中的学习成果和独立思考能力。

（一）技术路线

研究方法：
（1）生防菌的筛选与鉴定

本项目拟以镰刀菌为病原菌供试病原菌，以实验基地的植物根际土壤中已分离鉴定的细菌和真菌为研究对象，采用平板对峙试验对各病原菌的拮抗菌进行初步筛选。然后针对初筛得到的拮抗菌株与各病原菌分别回接到植物上，进行发病率及病情指数调查，验证生防菌的拮抗效果，最终获得有效抑制枯萎病发病的生防菌。
（2）拮抗菌生防机理研究

本项目在筛选得到有效的生防的基础上，通过生理生化指标及相关基因表达的测定分析，针对筛选得到的生防菌的防控机理开展相关研究。通过超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸转氨酶等酶活性、谷胱甘肽与抗坏血酸循环相关抗氧化物质含量抗氧化系统及活性氧、过氧化氢含量等的测定分析生防菌对瓜类蔬菜防御系统的影响作用；通过茉莉酸信号途径相关物质及基因表达及水杨酸信号途径相关物质及基因表达测定明确生防菌对瓜类蔬菜免疫信号通路的影响作用；通过对孢子繁殖能力、菌丝生长速度、纤维素酶、葡聚糖酶、几丁质酶等酶活性的测定分析生防菌对病原菌致病力的影响作用。

2.拟解决的问题

针对设施主要瓜类作物生产中常见病害问题，利用平板对峙和植物验证试验，结合分子鉴定试验等进行生防菌的筛选与鉴定，并复配生防菌株的最佳组合。在此基础上，通过植株防御系统、信号通路及病原菌致病力等研究揭示其防控机理，以期建立一套有效的瓜类蔬菜病害绿色防治体系，为植物病害的生物防治提供理论依据与技术支持。

3.预期成果

（1）发表科研论文1-2篇

（2）完成研究报告1份

（3）参加创新创业挑战赛

（4）成功筛选出多种具有高效抑制病原菌能力的生防菌，并揭示其作用机理。

2024年7月-2024年9月，查阅资料，准备试验材料，完善试验设计；

2024年10月-2024年12月，针对病害的生防菌筛选与鉴定；

2025年1月-2025年4月，拮抗菌的生防机理研究；

2025年5月-2025年7月，整理数据，形成研究报告，撰写文章，进行结题。