木薯轮作年限对枯萎病高发蕉园土壤抑病性的影响

为探讨木薯轮作年限对香蕉枯萎病高发蕉园土壤抑病性的影响,试验选择连作12年香蕉枯萎病发病率达90.4%的蕉园,设轮作木薯年限1、2和3年共3个处理,同时在下茬种植香蕉,测定蕉园土壤抑病性的生物指标、非生物指标及下茬香蕉枯萎病的发病率。结果表明:轮作木薯后土壤总真菌数量、病原菌数量和p H值均显著降低,土壤可培养细菌数量、A/F值、B/F值和速效磷含量均增大,且轮作年限越长,效果越明显;随着轮作木薯年限的增加,下茬种植香蕉的放线菌的数量逐年增加,枯萎病的发病率由90.4%降低到40.2%;轮作木薯可有效防治香蕉枯萎病,但轮作年限需超过3年。

青枯病导病型和抑病型植烟土壤氮循环微生物群落差异分析

【目的】探明导病型和抑病型植烟土壤氮循环微生物群落演替规律,为研究连作障碍发生的微生物机制奠定基础。【方法】通过“限微模拟宇宙系统”,采用稳定同位素核酸探针(DNA-SIP)技术标记氮来源,利用宏基因组高通量测序技术开展导病抑病植烟根际土壤氮循环微生物特征分析,并建立特征微生物与烟叶品质、产质量、青枯病发病状况等表观数据的相关性。【结果】导病抑病土壤中参与氮素循环的微生物种类具有差异,导病与抑病土壤中受根系分泌物调控的特有微生物分别为受土壤本身影响微生物数量的63.9%和1.29倍;在根系分泌物介导下,导病土壤中与氮循环相关的物种群落主要为变形菌门(Proteobacteria),主要上调与细胞运动和转运有关的基因;抑病土壤中主要为放线菌门(Actinobacteria),主要上调与物质转运与代谢有关的基因。导病与抑病土氮循环微生物具有显著差异的物种为硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和木纹杆菌门(Lgnavibacteriae);抑病土壤中与质量指标间存在极显著相关关系的微生物属比导病土壤少21.7%,但抑病土壤微生物与烟叶品质关键指标茄酮间关联性是交叉互作的,显著相关比例较导病土提升19.3百分点。【结论】根系分泌物主要影响导病土壤与氮素循环相关的微生物,土壤本身的性状主要影响抑病土壤氮素循环相关微生物,即导病土壤微生物易受作物的影响发生病害;抑病土壤通过调控土壤微生物对烟叶质量的影响,保持烟叶质量的稳定状态。

杉木连栽对土壤细菌群落及其抑病能力的影响

连栽导致土壤退化是制约杉木初级生产力实现的重要障碍因素,而土壤对病原菌的抑制能力决定着植物能否有效抵御病原菌侵害,是人工林土壤地力状况的重要表现。以一代、二代、三代杉木人工林和天然次生林为对象,采用平板隔空、直接对峙的方法,分析了不同代际杉木林土壤细菌群落对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑制能力。进一步利用高通量测序技术,研究了杉木林土壤细菌群落影响土壤抑病能力的生态过程。结果表明:土壤磷元素随连栽呈显著积累趋势,而土壤pH和有机质(SOM)等含量随连栽代数的增加而下降,但这些下降指标在三代杉木林与天然林土壤间无显著差异。而杉木连栽导致土壤对病原菌的抑制能力逐代降低,天然林土壤较杉木人工林对病原菌具有显著的高抑制能力。同时杉木连栽显著改变了土壤细菌群落组成,而对群落整体α-多样性影响较小,说明土壤中一些关键类群对杉木连栽响应的敏感性高于整体细菌群落的变化。进一步利用随机森林模型预测与回归分析,揭示了杉木连栽引起的土壤一些关键细菌类群丰度的降低是土壤抑病能力下降的重要原因,这些类群主要受土壤pH、SOM、TP等土壤理化因子的调控。由此,杉木长期连栽会引起土壤微环境失衡,致使土壤抑制病原菌能力下降,从而增加病原菌危害杉木林健康,不利于人工林生产力的提升和可持续经营。

从抑病土壤到根际免疫:概念提出与发展思考

作物土传病害已经成为集约化农业可持续发展中的瓶颈,在粮食安全、资源高效和生态健康多目标协同发展的指导思想下,系统的绿色防控理论和技术体系构建是破解该难题的重要前提。作为植物-土壤互作的热点区域,根际栖息着较土体土壤更丰富的微生物群落,是土传病原物入侵作物根系的必经之路。根际微生态系统中的植物、土壤、微生物组和病原物之间的交互作用必然影响着植物健康。笔者将根际微生态系统抵御土传病原物入侵的现象和能力,称之为“根际免疫”。本文重点梳理根际免疫概念形成的4个重要阶段:(1)抑病土壤概念的提出与发展;(2)抑病微生物筛选与作用机制;(3)抑病土壤核心微生物组及互作机制;(4)根际免疫概念的形成与发展思考。最后从关注根际微生态、注重学科交叉和系统揭示根际免疫机制三方面进行展望,以期为提升土壤-植物系统健康和实现农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。

抑病型土壤的微生物区系特征及调控

土壤是农业生产中的重要资源,降低农用化学品的投入、提高土壤质量、保持土壤健康是实现农业可持续发展的关键因素。现代农业以集约化生产为特征,高效农业给农民带来了显著的经济效益,但也给土壤增加了巨大负担,以土传病害为主的土壤连作障碍危害严重。因此,国际学术界提出了"抑病型土壤(disease suppressive soil)"这个名词,以防控土传病害发生为主要目的,其潜在的利用价值还未得到充分开发。根际土壤微生物区系与植物根系的生长和代谢密切相关,对植物营养元素的供给和植物健康的维持发挥着重要作用。国内外对抑病型土壤根际微生物区系特征的研究已有较多报道,而对根际土壤微生物区系与土壤抑病性之间的关系以及如何通过调控根际微生物区系来诱导抑病型土壤的形成等方面的研究,正在成为土壤微生物和植物病理交叉研究领域的热门课题。本文综述了抑病型土壤微生物区系的特征及抑病型土壤微生物区系的调控措施等方面的研究进展。

与尖孢镰刀菌枯萎病相关的抑病型土壤研究进展

由尖孢镰刀菌引起的枯萎病是制约作物生产的世界性重要土传维管束病害,危害的作物种类多,损失严重,生产中尚无经济有效的防治方法。抑病型土壤是指对土传作物病害有抑制作用的一类土壤,具有有益微生物种群结构稳定、对土传病害防效持久等特点,因此国内外专家进行了许多卓有成效的研究。本文对尖孢镰刀菌枯萎病相关抑病型土壤的形成因素、作用机制等方面的研究进展进行综述,并对今后尖孢镰刀菌枯萎病抑病型土壤研究的重点方向及应用前景进行了分析和展望,以其为下一步深入研究尖孢镰刀菌枯萎病抑病型土壤的微生物种群结构、有益微生物种类构成、抑病型土壤的构建方法及复合微生物菌肥研制提供新的参考。

番茄青枯病抑病土壤根际微生物群落特征及其抑制性传递机制

根际微生物在宿主植物抵御土传病害发生过程中发挥着重要作用。为探究抑病土壤与感病土壤根际微生物群落特征及其微生物群落构建机制,分别采集抑病土和感病土中的番茄根际土壤,采用实时荧光定量PCR技术检测两种根际土壤中的病原菌含量,并利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析抑病和感病土中番茄根际土壤微生物群落多样性、组成、结构以及基于零模型的微生物群落构建机制的差异。结果表明,与感病土相比,抑病土壤中番茄的青枯病病情指数明显降低(病情指数分别为47.5和22.5),其根际中细菌群落具有更高的alpha多样性、更丰富的放线菌门、厚壁菌门以及芽孢杆菌科和链霉菌科等有益微生物,较低的青枯病菌丰度(病原菌丰度降低了12.22倍)并伴随着较高的随机性过程,因此抑病土壤受病害胁迫的适应性较强。将感病土壤与抑病土壤按照一定比例进行混合,形成了仅有感病土D10H0、感病土与抑病土质量比为1︰1的D5H5以及仅有抑病土D0H10这三种处理以进一步检测抑病土壤抑病特性的可传递性。结果表明,随着抑病土比例的增加,番茄青枯病病情指数逐步降低,D10H0、D5H5和D0H10的病情指数分别为41.67、29.17与16.67,而细菌alpha多样性增加,厚壁菌门、链霉菌科和芽孢杆菌科等丰度明显增加,随机性过程的主导作用加强。综上,病害胁迫对番茄根际微生物群落的多样性、组成、结构和群落构建过程产生了显著影响,而抑病土壤能通过植物根系招募有益微生物来抵御病害胁迫。

基于Web of Science的抑病型土壤文献计量分析

抑病型土壤是植物-土壤-微生物三者相互作用最终形成的可抑制作物土传病害发生的一种特殊状态的土壤,是分离、筛选可防治作物土传病害发生的高效生物防治菌株以及揭示土壤微生物抑制土传病害发生作用机理的最佳研究材料。因此,有关抑病型土壤的研究经久不衰。本研究利用知识图谱分析、引文图谱分析及可视化分析等软件对Web of Science核心合集数据库中抑病型土壤相关研究领域的论文发表数量、期刊、所属学科、作者、作者所在国家和机构、主要研究内容、发展方向等进行文献计量分析。结果表明,近年来,抑病型土壤的相关研究越来越受关注,土壤学科在此领域的发文数量仅次于植物学科。中国、美国、荷兰、德国在抑病型土壤研究方面发表论文数量较多,并且国家之间合作密切。美国农业部农业研究局、瓦格宁根大学、法国科学研究中心、南京农业大学、中国科学院等是论文发表数量较多的研究机构。在抑病型土壤领域研究论文的发表期刊中,《Phytopathology》是本地引用次数最多的,《Soil Biology and Biochemistry》是5年(2016-2020年)影响因子最高的。抑病型土壤领域发表论文较多的学者有Weller D M、沈其荣和Thomashow L S等。生物防治仍是抑病型土壤研究领域一个重要方向。抑病型土壤领域的未来研究趋势可能将集中于根际微生物组的特征解析、调控技术、机制等方面。综上所述,抑病型土壤领域过去的研究多聚焦于解析土壤微生物群落组成特征,分离、筛选关键抑病微生物,以及阐明关键抑病微生物的生防作用机制。根-土-微生物之间的互作机制、多营养级微食物网相互作用关系与调控策略、抑病型土壤功能维持等可能是抑病型土壤领域未来的研究焦点。

抑病土壤及其抑病机制

在连年连作的条件下,有的土壤几乎不发生或很少发生土壤病害,在这种土壤中即使有病原菌存在和栽植感病品种,发病也相对较少,这样的土壤称为抑病土壤(disease suppressive Soil)。抑病土壤具有重要意义。

健康与罹患青枯病的番茄土壤细菌群落特征比较

应用实时荧光定量PCR及MiSeq高通量测序技术,全面地研究了连作番茄田块中健康与感染青枯病植株周围土体及根际土壤细菌群落结构和组成。结果表明:健康番茄土体土壤的pH及全碳含量显著高于感病番茄土体土壤;土体及根际土壤的细菌群落结构和组成明显不同于感病番茄土体及根际土壤细菌群落。与感病番茄根际相比,健康番茄根际细菌的数量显著升高而青枯菌数量显著降低;细菌群落的Shannon多样性指数显著增高;拟杆菌门及其所含的噬几丁质菌属、金杆菌属、动杆菌属、黄杆菌属及Taibaiella的相对丰度显著增高而变形菌门及其所含的青枯菌属的相对丰度显著降低。综上,抑制土传青枯病发生的番茄根际土壤细菌群落特征明显,其生物量及多样性高,土著有益菌群数量多而病原菌数量少,为番茄土传青枯病的生物防控提供了指导方向与理论依据。

基于土壤团粒结构的土壤质量评价

通过比较不同质量类型土壤的团粒结构,可为基于团粒结构初步鉴别土壤质量提供一种参考。本研究比较了海南连作蕉园抑病型和导病型土壤的团粒结构差异。结果表明:无论是砖红壤还是沙壤,抑病型土壤>2.000 mm和>0.250~2.000 mm粒级团聚体含量均比导病型土壤高,其中>2.000 mm粒级团聚体含量差异更加显著;在0~<0.25 mm和0.25~2.00 mm粒级之间,抑病型土壤比导病型土壤含有更多大颗粒;二者在0~<0.25 mm之间粒度分布差异更加明显。由此表明,含有更多水稳定性大团聚体的土壤质量可能更好。

蕉园土壤及香蕉植株不同组织可培养细菌的群落特征

[目的]本研究旨在比较抑病型与导病型蕉园土体、香蕉根际及不同组织内生可培养细菌群落的组成及功能差异。[方法]在R2A培养基上分离、筛选,结合16S rDNA测序分析可培养细菌的组成及拮抗尖孢镰刀菌能力。[结果]分离细菌766株,经鉴定分别属于放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门及变形菌门;蕉园土壤、香蕉根际土壤及不同组织间细菌组成有明显差异,假单胞菌属在抑病型蕉园样品中的平均相对丰度高于导病型蕉园样品,是抑病型蕉园处理区别于导病型蕉园处理最为重要的生防菌。进一步从抑病型蕉园筛选到假单胞菌362株,其数量和多样性均高于导病型蕉园;但导病型蕉园样品中筛选的假单胞菌中具有拮抗尖孢镰刀菌能力的菌株比例高于抑病型蕉园样品。[结论]蕉园土壤及香蕉不同植株组织是决定可培养微生物群落结构的第一影响因素,土壤抑病能力对其影响不显著。抑病型及导病型蕉园土壤和香蕉不同组织内生菌群落组成有明显差异,尤其是具有生防潜能的假单胞菌属的组成及功能差异明显。

烟草青枯病抑病型土壤中有益微生物的组成分析

为挖掘烟草青枯病抑病型土壤有益微生物资源,通过大田试验分析了不同海拔高度抑病型和导病型土壤的微生物群落结构以及青枯菌、拮抗菌等的相对丰度。结果表明,与导病型土壤相比,烟草青枯病抑病型土壤中有益细菌门放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻门(Cyanobacteria)和有益真菌门接合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度较高。在属水平上,抑病型土壤中一些有益微生物中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)等及拮抗微生物假单胞菌(Pseudomonas)、黄杆菌(Flavobacterium)、根瘤菌(Rhizobium)等细菌属和曲霉菌(Aspergillus)、木霉菌(Trichoderma)、漆斑菌(Myrothecium)等真菌属的相对丰度显著高于导病型土壤,其相对丰度与青枯病的发病率均存在显著负相关;而致病微生物劳尔氏菌属(Ralstonia)的相对丰度显著低于导病型土壤。因此,烟草青枯病抑病型土壤中含有丰富的拮抗微生物。

江西省番茄青枯病抑病土壤研究初报

作者在江西省不少地区发现存在着番茄青枯病抑病土壤,并对其抑病性能和抑病机制进行了初步研究。一、江西省番茄青枯病抑病土壤的调查在番茄青枯病盛发期,按5点取样250—1000株,结合全田踏查,连作3年以上不发病或发病率在1％以下的土壤,大片(非水旱轮作)多年连作而未见病害显著为害的土壤,

番茄青枯病抑病土壤作用机制研究

研究表明,宜春市番茄青枯病抑病土壤(白泥土)作用的主导因素是该类土壤碳酸钙含量高和土壤pH值偏碱,同时,与该类土壤粘腻以及对番茄青枯病的田间蔓延的阻抑作用也有密切的关系,而与土壤中其他微生物无关。研究还表明,白泥土和碳酸钙能抑制番茄青枯病菌及诱导番茄抗青枯病。