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柑橘黄龙病(citrus huanglongbing)是一种对世界柑橘产业造成毁灭性破坏的病害,俗称“柑橘癌症”。柑橘黄龙病病原(Candidatus Liberibacter)是寄生于柑橘韧皮部的一种不能体外培养的革兰氏阴性菌,目前主要分为亚洲种(Candidatus Liberibacter asiaticus (Las)),美洲种(Candidatus Liberibacter americanus (Lam)),以及非洲种(Candidatus Liberibacter africanus (Laf)),其中,黄龙病病原亚洲种(Las)目前在世界范围内广泛流行,主要分布在亚洲,以及美国,并且亚洲种(Las)是一种耐热性细菌,在35-C下仍然能够存活。柑橘黄龙病病原的传播媒介为柑橘木虱(Asian psyllid (ACP)),当柑橘木虱在果园存在时,病原菌通过木虱大量传播,使得超过95%的柑橘在不到三年的时间内都受到侵染,受感染的柑橘出现梢枯、黄叶、叶斑,果实畸形等病症,引起其品质和产量性状的下降。自20世纪初在我国华南地区首次报道以来,已在亚洲、非洲、大洋洲、北美洲、南美洲的40多个国家相继发生,给世界柑橘产业造成了重大的损失。因此,在柑橘生产中急需有效的防治措施。但是黄龙病病原传播媒介柑橘木虱难以控制,以及现有的柑橘种质资源中,尚未发现对黄龙病具有抗性的材料,同时也尚未见到一些相关地抗性基因的报道,所以采用常规育种和基因工程育种存在一定的困难。化学防治被认为是一种短期,有效地防治策略。基于已建立黄龙病有效药物评价系统,对100多份从全球收集来的药物进行评价,获得若干能够杀死或者抑制病原菌的药物。但是病原菌定位于柑橘韧皮部,药物很难高效地运输到柑橘的韧皮部杀死黄龙病病菌。因此,需要建立高效,经济地药物运输方法对提高黄龙病的防治效率至关重要。本文在综述近年来柑橘黄龙病相关防治技术措施的基础上,根据柑橘表皮特性,筛选出适合柑橘表皮的渗透剂,并制备亲油性的油包水纳米乳,建立一种适用于叶片喷施的,高效,经济,环保的纳米透皮供药系统;根据不同油,表面活性剂,有机溶剂的物理化学性质,利用自发乳化的方法,配制出具有高效载药功能的适合柑橘躯干吸收的水包油纳米乳配方;通过结合化学防治和热处理,并比较不同施药方式的药物防治效率,研发出一种综合的柑橘黄龙病防治策略;利用宏基因组技术(Phylochip),解析感病柑橘植株体内内生菌种群结构和功能在化学药物和热处理作用下的变化,从而进一步为研制经济,有效,环保的防治策略奠定基础。本研究取得主要研究成果如下:1.通过对八种不同的渗透剂对柑橘表皮的渗透效果进行的评价,确定了渗透剂Brij 35能够显著地提高药物对感病柑橘表皮的渗透效率,其渗透能力是空白对照的3.33倍。因此,我们将Brij 35与二种含有抗菌药物氨苄西林的油包水型纳米乳(纳米径粒分别为5.26±0.04nm和94±1.48nm)的混合,以氨苄西林敏感菌Bacillus subtilis为靶标菌,通过离体透皮抑制菌试验,对纳米乳与渗透剂结合的透皮效果进行评价。其结果显示:纳米乳与渗透剂Brij 35结合,能够有效地将药物氨苄西林透过柑橘表皮,其抑菌圈大小分别为5.75mm和6.66mm,显著高于氨苄西林与Brij 35结合以及氨苄西林水溶液的处理,其抑菌圈大小分别为4.34mm和2.83mm。随后,我们将该纳米乳与渗透剂Brij 35结合后采用叶面喷施的方法防治感染黄龙病柑橘植株,其结果表明:该纳米乳配方能够更加有效地清除柑橘体内的黄龙病病菌从而达到防治柑橘黄龙病的目的。2.选用具有不同物理化学性质的油类(豆油,聚氧乙烯蓖麻油,对异丙基甲苯,园艺矿物油(orchex796)),表面活性剂组合(Span 85/Tween 20, Span80/Tween 20, Span 85/Tween 80, Span 80/Tween 80),和有机溶剂(乙醇,乙酸乙酯,丙酮,甲酸乙酯,和丁酮),利用自发乳化的制备方法优化纳米乳配方,并对纳米乳的理化性质以及供药效率进行了分析,并使用躯干吸收的施药方式,评估了不同有效药物(井冈霉素,井冈霉素+放线菌酮,磺胺间二甲氧,中生菌素,和氨苄西林)以优化的纳米乳配方作为载体对柑橘黄龙病的防治效果。试验结果表明:由高粘度油(聚氧乙烯蓖麻油),高水溶性的有机溶剂(乙酸乙酯)以及表面活性剂组合(Span 80/Tween 80)制备的水包油型纳米乳,可形成极小的径粒大小(13.68±0.26nm)。同时,以有效药物氨苄西林作为靶标药物,并装载在该纳米乳上的供药效率结果显示:优化的纳米乳配方能够有效地提高氨苄西林的吸收效率。用纳米乳配方处理发病柑橘植株两天后,植株体内氨苄西林浓度最大值可达到71.9ng/g,其药物的相对有效利用率达到274.63%。相比之下,单独使用氨苄西林的水溶液处理后的发病柑橘植株,其体内氨苄西林浓度需要六天才能够达到最大值(56.4n∥g),其药物相对有效利用率仅为100%。利用同样的纳米乳和药效评估系统对五种药物的实验结果可以看出:优化的纳米乳能够有效地提高井冈霉素,井冈霉素+放线菌酮,以及磺胺间二甲氧对黄龙病的治疗效果,其效率分别提高了57.58%,18.06%,和22.22%。因此,本研究认为这个纳米乳供药系统可以被有效地应用在黄龙病的防治策略中,适用柑橘躯干吸收。3.本实验通过采用不同的施药措施(灌根和躯干吸收),对黄龙病的感病品种葡萄柚进行了不同的化学药物处理(氨苄西林,尼古丁,硫酸锌,尼古丁+硫酸锌,放线菌酮+井冈霉素,以及水处理作为对照)后用不同温度(40℃,42℃和45℃)进行热处理来评估不同施药措施,化学药物以及不同温度对防治柑橘黄龙病的效果。其研究结果表明:45℃的热处理能够有效地在柑桔植株内抑制黄龙病病菌,降低其在柑橘体内的菌量。同时,45℃的温度下处理能够增强发病植株能的树势,从而提高药物的吸收效率和抑制黄龙病的防治效果。在五种不同的化学药物中,氨苄西林和放线菌酮+井冈霉素在该试验中表现出对黄龙病病菌较强的抑菌性。同时,本文通过已经建立的黄龙病有效药物嫁接评价系统,进一步的验证了氨苄西林和放线菌酮+井冈霉素对黄龙病病菌较好的防治效果,并且通过病害流行曲线下面积(AUDPC)分析认为黄龙病有效药物氨苄西林和放线菌酮+井冈霉素结合热处理的AUDPC值显著地高于单独进行热处理的AUDPC值,因此黄龙病有效药物结合热处理能够更加有效地防治柑橘黄龙病。通过比较不同施药方式对不同药物的防治效果我们认为柑橘植株躯干能够有效地吸收黄龙病有效药物(氨苄西林和放线菌酮+井冈霉素),其对菌量的抑制,AUDPC值,以及对黄龙病的防治效果都显著地高于灌根的施药方式。因此,采用黄龙病有效药物(氨苄西林和放线菌酮+井冈霉素)结合45℃的温度处理,并使用躯干吸收的施药方式能够有效地防治柑橘黄龙病。4.利用宏基因组技术(Phylochip),对黄龙病发病柑橘植株叶片中内生菌种群在不同温度的热处理(45℃和40℃)以及不同磺胺类药物(磺胺噻唑和磺胺间二甲氧)作用下的变化进行分析。研究结果表明:来自26个不同的门中的331个经验操作分类单元(Empirical Operational Taxonomic Units, eOTUs)在Phylochip中检测到,其中Cyanobacteria在总eOTUs的18.01%,在所有细菌种群中占主导地位。在45℃的温度处理下,柑橘叶片中eOTUs总数急剧下降,占总eOTUs的40.61%,然而40℃温度处理和无热处理的柑橘叶片的eOTUs分别为48.08%和56.97%。同时在45℃温度作用下,柑橘叶片内生菌种群多样性也急剧下降。尤其Protebacteria中的eOTUs数目下降最为显著。其中eOTU28代表黄龙病病原Candidatus Liberibacter,在45℃处理的所有样品中都未检测到。同时,在不同磺胺类药物(磺胺噻唑和磺胺间二甲氧)作用下,来自Streptomycetaceae, Desulfobacteraceae, Chitinophagaceae,和Xanthomonadaceae不同科中的一些eOTUs的表达量显著提高,这些eOTUs在植物抗病过程中具有积极的作用。此外,通过对不同处理的病害指数和病害流行曲线下面积分析得出:与单独的热处理,磺胺类药物处理,40℃热处理与药物处理结合相比较,45℃热处理与药物处理相结合能够更加有效地减低黄龙病菌的菌量从而达到防治柑橘黄龙病的效果。