根际CO_2浓度对网纹甜瓜根系生长和活力的影响

采用气雾法栽培方式,在开花结果期对网纹甜瓜进行不同浓度的根际CO2处理,探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜根系生长及伤流中4种内源激素含量的影响。结果表明:随着处理时间的延长,根际CO2浓度为2500μL/L处理和5000μL/L处理与350μL/L处理相比,根系的生长受到了抑制,根系活力呈先升高后降低的趋势。同时伤流液体积、电导率、pH值以及促进生长类激素IAA(生长素)、ZT(玉米素)、GA3(赤霉素)含量显著降低,而ABA(脱落酸)含量升高。说明根际CO2浓度超过2500μL/L就会明显影响网纹甜瓜根系生长和根系合成生长类内源激素的能力,这可能也是土壤栽培和基质无土栽培较汽雾法栽培减产的重要原因之一。

根际CO_2浓度对网纹甜瓜生长和根系氮代谢的影响

【目的】探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育的影响。【方法】采用雾培植株根际通CO2处理方式,在开花结果期对网纹甜瓜进行不同浓度的根际CO2处理,研究根际CO2浓度对网纹甜瓜植株生长和根系氮代谢的影响。【结果】在网纹甜瓜果实发育期间,根际2500μL·L-1和5000μL·L-1CO2浓度处理同350μL·L-1(对照)处理相比,植株生长受到明显抑制。根系硝态氮(NO3--N)含量、氨态氮(NH4+-N)含量、ATP酶活性、硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均表现出先增后降的变化趋势,且5000μL·L-1处理变化的幅度大于2500μL·L-1处理。根系中可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷草转氨酶(GOT)活性和谷丙转氨酶(GPT)活性在整个处理期间,均随着根际CO2浓度的升高而降低。根际高浓度CO2使根系伤流液中氨基酸的总量和大部分氨基酸的含量下降。【结论】在网纹甜瓜果实发育期间根际CO2浓度长期达到2500μL·L-1以上时,植株生长和果实发育受到抑制,根系对氮的吸收、代谢能力下降,植株氮循环水平降低。

根际CO_2浓度升高对网纹甜瓜矿质营养吸收的影响

为探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育和矿质营养吸收的影响,采用雾培植株根际通CO2处理方式,在果期对网纹甜瓜进行不同浓度根际CO2处理,研究根际CO2浓度升高对网纹甜瓜矿质营养吸收的影响。结果表明:根际高浓度CO2(2500μL·L-1和5000μL·L-1)处理同对照(350μL·L-1)相比,植株各部分矿质营养吸收受到不同程度抑制。根中氮含量先增后降,磷、钾、钙和镁含量随CO2浓度升高而下降。茎中氮、磷、钾、钙和镁的含量均低于对照。叶中氮和钾含量显著低于对照,磷含量在处理10d时显著低于对照,5000μL·L-1CO2处理的钙含量显著低于对照,镁含量较对照先增后降。5000μL·L-1CO2处理果实中氮、磷、钾和钙含量显著低于对照。伤流液中矿质元素含量随CO2浓度的升高而减少,2500μL·L-1CO2处理磷含量显著降低,5000μL·L-1CO2处理氮、磷、钾和钙含量均显著低于对照。表明在网纹甜瓜果实发育期间根际CO2浓度长期达到2500μL·L-1以上时,植株对矿质营养的吸收和运输均不同程度减少,当根际CO2浓度达到5000μL·L-1时受到的抑制作用显著。

根际CO_2富集对网纹甜瓜果实糖积累及代谢的影响

为探究根际CO_2富集对甜瓜果实糖积累及代谢的影响机制,以网纹甜瓜中蜜1号为试材,利用气雾法根际CO_2自动控制系统,研究了网纹甜瓜果实发育过程中不同根际CO_2浓度(370,2000,3000,4000,5000μL·L^(-1))富集对果实糖积累、糖代谢关键酶活性及其基因相对表达量的影响。其中,370μL·L^(-1)(CK1)和2000μL·L^(-1)(CK2)CO_2浓度分别作为模拟大气和根际土壤中CO_2浓度,3000、4000和5000μL·L^(-1) CO_2浓度作为高CO_2富集处理。结果表明,根际高CO_2处理20d后,甜瓜果实中可溶性糖及蔗糖含量开始显著下降,而果糖和葡萄糖含量变化不显著。3000μL·L^(-1) CO_2处理25 d时,蔗糖含量比CK1降低了43%,且CO_2浓度越高,降低幅度越大。果实中酸性转化酶(AI, acid invertase activity)、中性转化酶(NI, neutral invertase activity)、蔗糖磷酸合成酶(SPS,sucrose phosphate synthase activity)及蔗糖合成酶(SS, sucrose synthase activity)活性均随根际CO_2浓度升高而减弱,在处理初期(10～15d),随着果实的发育AI和NI活性逐渐增加,处理15d后开始下降。其中,根际3000μL·L^(-1) CO_2处理15d时AI和NI活性分别比CK1显著降低了16%和14%;SPS活性在根际高CO_2处理前期差异不显著,处理30d时显著降低,比CK1降低了15%;SS合成和分解方向活性分别在处理25d和30 d时开始显著下降。此外,酸性转化酶基因(CmS-AIV1)表达量在处理初期(10～15d)显著降低,处理20d后差异不显著,其中,根际3000μL·L^(-1) CO_2处理15 d时CmS-AIV1的表达量比CK1降低了14%。蔗糖磷酸合成酶基因(Cm-SPS1)和蔗糖合成酶基因(Cm-SS1)的表达量在根际高CO_2处理30d后受到显著抑制,随着处理时间的延长,差异逐渐变大。说明在网纹甜瓜果实发育期间,根际CO_2长期富集会导致果实中蔗糖代谢关键酶基因的相对表达量受到抑制,进而影响了糖代谢相关酶的活性,导致果实糖积累量下降,最终降低了果实的品质。

雾培法根际CO_2对马铃薯生长和光合作用的影响

通过汽雾栽培方式对马铃薯根际连续 35d的CO2 处理表明 :温室大气处理 (CO2 380～ 92 0 μL·L-1+O2 2 1% )和室外大气处理 (CO2 380 μL·L-1+O2 2 1% )马铃薯植株的形态特征非常接近 ,其株高、叶面积、根系质量、匍匐茎数量、块茎产量以及生物量均比根际高CO2 处理 (CO2 36 0 0 μL·L-1+O2 2 1% )明显提高 ,叶片的气孔导度和胞间CO2 浓度增加 ,光呼吸速率与CO2 补偿点降低 ,叶片光系统Ⅱ功能改善 ,光合速率提高 ,植株生长发育旺盛 ,块茎产量增加 ,说明合适的根际CO2 浓度 (CO2 380～ 92 0 μL·L-1+O22 1% )

根际CO_(2)对薄皮甜瓜根系生长及内源激素的影响

以薄皮甜瓜‘玉美人’为试材,采用气雾法根际CO_(2)自动控制系统,研究了6种不同的根际CO_(2)浓度(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%,其中以0.2%的常规根际CO_(2)浓度为对照)下薄皮甜瓜根系生长指标和根系内生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量的变化,以期为深入研究根际高CO_(2)下植株生长的内在机制提供参考依据。结果表明:随着CO_(2)浓度升高和处理时间的延长,薄皮甜瓜根系生长指标和促进生长型激素(IAA、CTK和GA)的含量均表现先增加后下降的变化趋势。CO_(2)处理前6 d,根长、根系表面积、总根尖数、根系平均直径、根系活力、IAA、CTK和GA的含量均显著高于对照,且浓度越高,增加的幅度越大。处理9 d后,根系生长受到不同程度的抑制,IAA、CTK和GA含量随CO_(2)浓度的升高而下降,而ABA含量逐渐增加。根际CO_(2)浓度不同,激素达到峰值的时间不同,CO_(2)浓度越高,激素含量达到峰值的时间越早。综上可知,短期(<6 d)根际CO_(2)富集促进薄皮甜瓜幼苗根系的生长和促生长型激素(IAA、CTK和GA)的合成。随富集时间的延长,IAA、CTK和GA含量下降,根系生长受到抑制。

根际CO2积累对薄皮甜瓜生长、根系伤流及氮同化的影响

以‘彩虹7号’薄皮甜瓜为试材,采用气雾法栽培,通过根际CO_2自动控制系统,研究了根际5种CO_2浓度(370、2 000、3 000、4 000、5 000μL·L-1)处理下薄皮甜瓜幼苗植株生长、根系伤流量、伤流液电导率、伤流液氮含量及氮代谢相关酶活性的变化,以期明确根际CO_2积累影响甜瓜生长及根系养分吸收的变化规律。结果表明:根际2 000μL·L-1及以上高浓度CO_2处理与370μL·L-1 CO_2(对照)相比,植株生长受到抑制,CO_2浓度越高抑制程度越大。处理第10天时,甜瓜的株高、茎粗、根系长度和根系体积均显著低于对照。甜瓜根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力在2 000、3 000、4 000、5 000μL·L-1高浓度CO_2处理期间均表现先升高后降低的变化趋势。处理第5天时,根系吸收能力不同程度高于对照。处理第10天时,根际高浓度CO_2处理的根系总吸收面积和活跃吸收面积与对照相比显著降低。根系活力的变化相对滞后,从处理第15天开始显著低于对照。根际2 000μL·L-1及以上高浓度CO_2处理第25天时,甜瓜根系伤流量、伤流液的电导率和pH均随根际CO_2浓度的升高而降低。且高浓度CO_2处理的甜瓜根系伤流液中氮积累量和可溶性蛋白质含量显著低于对照。根系伤流液中H+-ATP酶、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)等氮代谢相关酶活性显著降低。薄皮甜瓜根际CO_2浓度长期(≥10d)超过2 000μL·L-1会抑制幼苗生长、根系伤流量及根系对氮的吸收、同化能力。

长期根际CO2浓度升高对雾培番茄植株营养吸收及果实产量和品质的影响

采用气雾法栽培,研究不同根际CO2体积比处理[(370±10)μl/L(CK)、(2500±50)μl/L、(5000±100)μl/L和(10000±200)μl/L],对番茄植株根系营养元素吸收以及产量和品质的影响。结果表明:当处理60 d时各CO2加富处理的根系干质量显著低于对照,随着根际CO2体积比的升高,分别比对照减少17.9%、13.2%和6.1%;茎叶干质量分别比对照减少6.1%、4.4%和2.6%。CO2加富处理根系Mg^2+-ATPase活性开始变化缓慢,从处理40 d开始急剧下降,到处理结束时,对照根系的Mg^2+-ATPase活性显著高于根际CO2加富处理,分别是2500μl/L、5000μl/L和10000μl/L CO2处理的1.1、1.3和1.8倍。在20 d时,根际CO2加富处理的植株根系Ca 2+-ATPase活性均显著低于对照,在处理结束时,根际10000μl/L和5000μl/L CO2处理显著低于2500μl/L处理和对照,但二者间无显著差异。根际CO2处理60 d,叶片中N、P和Mg含量显著低于对照,其中2500μl/L、5000μl/L和10000μl/L处理叶片中P含量分别比对照减少12.6%、17.0%和19.3%,Mg含量分别比对照减少11.1%、18.5%和20.7%。根际CO2加富处理植株的单株结果数与对照无显著性差异,但对照植株单株产量和果实可溶性糖含量显著高于各根际CO2加富处理。

水稻根际CO_2,H_2和CH_4的释放量!

作者调查了水稻根际生化反应情况,着重详细研究CH4产生与硫酸盐还原之间的竞争机制。分别在水稻分蘖,始穗和开花前10天3个阶段测定水稻根际的CO2、H2和CH4的产生量与生化活性。在水稻根表或根内以及微生物中产生H2。伴随着水稻根和根际微生物的呼吸过程释放出CO2气体。

不同品种广藿香根际土壤微生物多样性及功能

为探究不同品种广藿香(Pogostemon cablin(Blanco)Benth.)根际微生物群落结构组成差异及功能特征,以不同品种广藿香为研究对象,测定其主要农艺性状和根际土壤理化性质,采用高通量测序技术对其根际土壤中细菌、真菌群落特征及功能进行分析。结果表明:两种广藿香根际土壤的有机质及速效钾质量分数有显著性差异,土壤理化性质与细菌的厚壁菌门及真菌壶菌门互作密切。湛江广藿香(湛香,CK)的株高、茎粗、冠幅、分枝数等农艺性状均优于石牌广藿香(牌香,T1)。两种广藿香根际土壤中相对丰度大于1.00%的细菌门共有9个,细菌属共有16个,两种广藿香根际土壤细菌每个门的相对丰度有所差异。相对丰度大于1.00%的真菌门有3个,相对丰度大于1.00%的真菌属有10个,两种广藿香根际土壤的真菌门及属的相对丰度均存在差异。功能预测分析显示,细菌群落功能多样性丰富,共涉及代谢及遗传信息处理等6类一级功能,氨基酸代谢及碳水化合物代谢等32类二级功能。真菌群落包括腐生及病理营养型等7种营养类型,其中,腐生营养型在两种广藿香中的相对丰度均最高。广藿香根际土壤微生物群落结构及功能丰富,品种类型对根际土壤微生物群落结构和多样性的影响不大。

根际化学与生物多样性的表征方法:组学技术的机遇与挑战

根际是联结植物、土壤和微生物的重要界面,是化学与生物过程耦合最活跃的区域.根际环境影响土壤中有机和无机污染物的行为,而研究方法的完善与提升有助于阐释根际中复杂的过程与作用机制.本文从传统的化学和生物学方法到新兴的组学技术对根际科学的方法学研究进展进行了综述,重点讨论了当今组学技术在根际研究中应用机遇与挑战,同时展望了今后需要关注的科学问题.根际化学组分的传统分析方法涵盖了光谱、色谱、质谱和色质联用等技术,主要聚焦于低分子量有机酸等小分子的定性定量测定,导致对根际化学多样性的认知偏差;传统的根际微生物研究依赖于培养技术,对微生物多样性的描述存在很大的局限.揭示根际异质性和复杂性,亟需采用高端的技术,组学方法显示出极大的优势,显著提高了研究者对根际科学的认识.基于靶向和非靶向代谢组学有利于深入研究根际复杂的化学多样性过程;基于宏基因组学、转录组学和蛋白组学等组学工具能够提供微生物组基因和蛋白的表达、功能特性等更详细的信息,可以全面地揭示根际微生物的多样性.应该强调的是,未来多组学整合分析更是表征根际化学与生物多样性的一个强有力工具,但需要更多的模型、框架和计算基础来实现根际基因、蛋白、转录和代谢水平的多层次关联,以助于挖掘根-微生物-土壤界面大量尚未揭示的关键过程、机理及生态环境效应.

间作黄芪对当归根际土壤微生物的影响

目的:探讨根际土壤微生物对中药材种植模式的响应方式。方法:以间作黄芪及单作下当归根际土壤为研究对象,基于高通量测序技术,分析土壤微生物在不同季节及种植模式下群落组成及功能的差异。结果:间作下Chao1指数、ACE指数高于单作,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门为间作下的优势菌门,芽单胞菌门的相对丰度在间作下高于单作。11月间作下γ变形菌纲、7月间作下全噬菌纲的丰度显著高于单作。KEGG功能预测表明,在不同时间及间作下根际土壤细菌与细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、代谢功能下属的23类二级功能基因的相对丰度存在显著差异;参与氮循环的功能基因K00371(narH/narY/nxrB)、(K00374 narI/narV)等OTU数在间作下显著高于单作;不同门、纲在间作下的共生网络比单作下连接紧密且更复杂。结论:当归间作黄芪影响土壤细菌群落组成,增加其丰富度及功能的丰富性,影响土壤氮循环能力,促进土壤微生物间的交互作用。

微生物肥料新型功能作用机理与根际定殖增强策略

微生物肥料是支撑农业绿色发展的重要投入品,根际益生菌是微生物肥料菌种的主要来源。我国农业发展对促进作物根系发育、增强作物耐盐胁迫能力等新型功能的微生物肥料提出了需求,然而目前对根际益生菌促进作物根系发育和增强耐盐胁迫的分子机理研究仍然薄弱,成为制约优异菌种选育的瓶颈。另一方面,微生物肥料的根际定殖能力低也是导致其田间应用效果差的重要因素。本文综述了根际益生菌调控根系发育、增强植物耐盐的活性物质和作用机理,分析其根际定殖的过程和菌植互作机制,提出了增强根际定殖的策略,以期为微生物肥料研究提供参考。

有机肥配施生物质炭对根际/非根际土壤氮赋存形态的影响

阐明化肥和有机肥配施生物质炭对根际/非根际土壤养分和氮赋存形态的影响,有助于农田氮的高效利用及科学管理。采用盆栽试验方法,设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、施有机肥(M)、化肥配施生物质炭(CFB)、有机肥配施生物质炭(MB)、新鲜有机肥配施生物质炭(FMB)6个处理,通过测定根际及非根际土壤养分含量和土壤氮赋存形态,阐明不同施肥处理对氮形态转化的影响。结果表明:与CK处理相比,MB处理提高非根际及根际土壤pH 0.32和0.28个单位,FMB处理提高根际土壤pH 0.63个单位;MB和FMB处理分别提高根际土壤有机质含量25.4%和84.9%,同时显著提高根际土壤全氮含量25.4%和50.9%,表现出明显的根际效应。施肥能显著提高土壤离子交换态氮(IEF-N)含量,以CF和CFB处理的效果最好。施用有机肥和生物质炭能显著提高土壤碳酸盐结合态氮(CF-N)含量,以M和MB处理效果最好,且CF-N存在根际富集效应。配施生物质炭(CFB、MB和FMB)处理能促进土壤非可转化态氮(NTF-N)向铁锰氧化物结合态氮(IMOF-N)和有机硫化物结合态氮(OSF-N)这两种活性更高的氮形态转化,其中IMOF-N和OSF-N分别占可转化态氮的35.9%~61.7%和26.7%~46.6%,是根际及非根际土壤可转化态氮(TF-N)的主要成分。因此,有机肥配施生物质炭是改善根际及非根际土壤养分和调控氮转化有效的方式。

油梨根际土壤微生物群落及其共生网络对根腐病的响应

【目的】为研发根腐病绿色综合防控技术提供理论依据,有效推进油梨树种产业发展。【方法】本研究以百色市林业科学研究所的健康和根腐病发病油梨植株根际土壤为研究对象,并利用基于16S核糖体RNA(rRNA)和内部转录间隔区(ITS)扩增子高通量测序技术,分析健康和染病植株根际细菌和真菌群落结构、组成及多样性差异,比较细菌和真菌群落结构及其相互作用,确定土壤病原菌和有益菌的变化。【结果】染病植株相对于健康植株,根际细菌和真菌群落结构和多样性均没有显著性变化。变形菌门Proteobacteria、酸杆菌门acidobacteria、放线菌门actinobacteria、拟杆菌门bacteroidetes和绿弯菌门chloroflexi是油梨根际土壤优势细菌类群,子囊菌门ascomycota和担子菌门basidiomycota是油梨根际土壤优势真菌类群。在门分类水平、纲分类水平以及属分类水平上,细菌和真菌群落组成有明显的变化,但随着分类水平降低,群落组成变化越明显。此外,健康和染病油梨根际细菌群落α多样性显著高于真菌群落,而健康与染病之间细菌群落结构差异小于真菌。细菌物种之间的相互作用比真菌网络物种间的相互作用更紧密,并且负连接百分比和关节类群数量更多,细菌网络的稳定性更高。同样,油梨根际土壤细菌群落相对于真菌群落表现出更高的生态位宽度和生态位重叠。对根腐病有反应的细菌和真菌,如芽孢杆菌Bacillus、假单胞杆菌pseudomonas和溶杆菌lysobacter和球囊菌纲glomeromycetes,由于其在染病油梨根际土壤中的相对丰度均高于健康土壤,可以被视为相关的生物防治菌。【结论】根腐病并不会使油梨根际细菌和真菌群落结构和多样性发生显著性变化,但会使得一些有益菌的相对丰度增加,并且细菌比真菌对根腐病具有更高的抵抗力。

垂穗披碱草根际促生菌的分离鉴定及促生作用研究

优良的根际生长促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)是生产优质微生物菌肥的重要物质基础。本研究以广布于青藏高原的垂穗披碱草(Campeiostachys nutans Griseb.)为材料,采用平板划线法分离其PGPR,探究菌株的促生特性,通过16S测序确定菌株的分类地位,并进行盆栽试验验证PGPR的促生效果。结果表明,从垂穗披碱草根际土筛选出14株促生特性优良的PGPR,其中,有11株兼具产IAA,ACC脱氨酶以及铁载体的能力。经16S rDNA鉴定,以假单胞菌属为优势菌属,6株属于假单胞菌属(Pseudomonas),2株属于芽孢杆菌属(Bacillus),2株属于葡萄球菌属(Staphylococcus),其他四株分别属于类节杆菌属(Paenarthrobacter)、微杆菌属(Microbacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)和考克氏菌属(Kocuria)。盆栽试验表明,接种14株菌株对多年生黑麦草具有良好的促生效果,并能够提高其光合效率。研究结果丰富了植物根际促生菌菌种资源库,为实现农业“绿色增产”提供优质菌肥种质资源。

香葱伴生番茄对青枯病及根际微生态特征的影响

【目的】为明确香葱伴生对番茄青枯病及根际微生态特征的影响,揭示香葱伴生番茄降低青枯病发病率的机理。【方法】通过田间试验设置番茄单作和香葱伴生番茄2个处理,分别采集单作发病番茄(QK)、单作健康番茄(NBS)和香葱伴生番茄(BS)的根际土壤,应用16S rDNA高通量测序和液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术,探究香葱伴生对番茄根际微生态特征的影响。【结果】田间试验结果表明,番茄单作处理和香葱伴生番茄处理的青枯病平均病株率分别为50.48、31.43%,香葱伴生番茄处理对番茄青枯病的防治效果为37.74%。16S rDNA高通量测序结果表明,BS、NBS根际土壤细菌群落相对丰度和多样性均显著高于QK;与QK相比,BS和NBS根际土壤细菌茄科雷尔氏菌属相对丰度显著降低,而芽孢杆菌属相对丰度升高;与NBS相比,BS根际土壤细菌茄科雷尔氏菌属相对丰度降低,芽孢杆菌属相对丰度显著提高。利用LC-MS技术共鉴定出番茄根际土壤代谢物586种,其中正离子模式代谢物320种,负离子模式代谢物266种,并将代谢物的功能注释至新陈代谢、遗传信息加工和环境信息加工等代谢通路;与NBS相比,BS根际土壤代谢物中的缬氨酸、L-天冬酰胺和柠檬酸的含量均显著降低,L-赖氨酸、谷氨酸、D-谷氨酰胺和异亮氨酸的含量也低于NBS,但差异未达到显著水平。【结论】香葱伴生番茄显著降低番茄青枯病田间发病率,改变了番茄根际土壤中细菌群落结构和番茄根际土壤代谢物含量。

抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化分析

【目的】分析抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化,为深入研究抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的作用机制及利用生防微生物进行香蕉枯萎病绿色防控提供理论依据。【方法】以抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉为试验材料,在枯萎病发病严重土壤上宿根连续种植3造:组培苗第一代(第1造)、宿根第一代(第2造)和宿根第二代(第3造),调查各造枯萎病发病率,四分法采集各造土壤样本并测定土壤化学性质;采集第1造健康和发病植株、第2和第3造健康植株的根际土壤样本,分别编号为S1、V、S2和S3,重复3次,利用Illumina高通量测序平台对12个土壤样本的细菌16Sr RNA和真菌ITS区进行测序分析;采用样本复杂度(Alpha多样性指数)、主坐标(PCoA)和UPGMA聚类分析土壤样本细菌和真菌群落的丰富度和多样性、门和属水平上的群落构成及相对丰度差异;通过Spearman分析优势微生物群落与镰刀菌属的相关性。【结果】抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉连续种植3造根际土壤化学性质未发生明显改变,种植第3造的香蕉枯萎病发病率显著低于第1和第2造(P<0.05)。随着种植年限的增加,根际土壤细菌群落的多样性整体呈逐年下降趋势,而真菌群落的多样性整体呈逐年上升趋势。连作改变了香蕉根际土壤微生物的群落构成,S2和S3细菌和真菌的群落结构相近,明显与S1和V群落结构分离。S2和S3的壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度较S1分别低88.02%和89.51%,Fungi_phy_Incertae_sedis的相对丰度分别高41.56%和82.81%,S3镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度较S1、S2分别低45.60%和50.47%,与留芽种植宿根蕉抗性表现增强相关。发病植株根际土壤中变形菌门(Proteobacteria)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度较高,而酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度较低。球囊菌门(Glomeromycota)、毛霉门(Mucoromycota)、隐真菌门(Rozellomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度均与镰刀菌呈负相关。【结论】宿根第3造蕉的发病率最低,其根际土壤与第1造发病植株根际土壤的细菌和真菌群落差异明显,推测根际土壤微生物群落丰富度、多样性和群落构成改变是抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的原因。

外源添加L-脯氨酸对棉花黄萎病发生及其根际土壤微生物群落的影响

【目的】根系分泌物是植物与土壤微生物进行互作的信号媒介,对于植物病害发生和植株生长均具有重要调控功能。论文旨在明确棉花根系分泌物L-脯氨酸抵御棉花黄萎病发生的微生态机制,揭示L-脯氨酸介导的根际微生物与棉花黄萎病发生的互作关系,为构建生物防治土传病害的有益菌群提供新视角。【方法】通过温室盆栽试验,以外源添加不同浓度的L-脯氨酸(0、50、100、200和400 mmol·L^(-1))为试验处理,采用实时荧光定量PCR(real-time qPCR)和宏基因组测序技术分别测定不同处理的土壤中大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)DNA拷贝数量和土壤微生物群落结构及功能,采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物群落结构,利用冗余分析研究土壤养分因子与微生物群落结构的相关性,利用斯皮尔曼相关分析研究微生物群落结构功能代谢途径的相关性。【结果】与空白对照相比,低浓度(50 mmol·L^(-1))L-脯氨酸处理不能够减轻棉花黄萎病的发生,高浓度(100、200和400 mmol·L^(-1))L-脯氨酸处理的病情指数分别下降22.51%、60.23%和64.23%。qPCR结果表明,L-脯氨酸处理不能够显著降低土壤中大丽轮枝菌拷贝数量。宏基因组测序分析表明,L-脯氨酸处理后细菌多样性Shannon指数显著增加,真菌多样性Shannon指数呈下降趋势。在属水平上,L-脯氨酸处理后类诺卡氏菌属(Nocardioides)、溶杆菌属(Lysobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、Phycicoccus、假单胞菌属(Pseudomonas)和毛霉菌属(Mucor)的相对丰度呈上升趋势。线性判别分析表明,除浓度为100 mmol·L^(-1)的L-脯氨酸外,外源添加L-脯氨酸处理后根际土壤微生物KEGG通路的富集情况发生改变。冗余分析表明,细菌群落组成受pH、电导率、硝态氮、铵态氮和有机质显著影响,而真菌群落组成与铵态氮存在显著相关性。Spearman相关分析表明,细菌的KEGG代谢通路与pH、有机质、铵态氮含量呈负相关关系,而与电导率和硝态氮呈正相关关系;真菌的大部分KEGG代谢通路与土壤养分的相关性较差。【结论】外源添加适量L-脯氨酸通过改变土壤细菌群落结构和功能,增加有益微生物的相对丰度,从而影响棉花黄萎病的发生,但其不能够改变病原菌数量。同时,根际细菌群落组成和功能均与土壤养分存在相关性。

香蕉根际微生态及其与枯萎病防治之间的关系

枯萎病严重危害香蕉生产,可致香蕉大幅减产甚至绝收。该病害通过土传、种苗调运等途径进行传播扩散,其病原菌产生的厚垣孢子在土壤中存活的时间长达30年,防治非常困难,是政府、学术界和产业界高度关注的对象之一。为了攻克这一难题,国内外科研工作者及相关从业者进行了广泛而深入的研究。本文从香蕉枯萎病的发生与危害、植物根际微生态及其与土传病害的关系、香蕉根际微生态及其在枯萎病防治中的作用和贡献等方面进行综述,并对其研究趋势进行了展望,以期为后续香蕉根际微生态的深入研究、优良生防资源的挖掘与创新利用及香蕉枯萎病的有效防治提供参考。