多样性混合间栽对水稻根际细菌群落结构与功能的影响

为了明确水稻多样性混合间栽对稻瘟病防治及根际细菌群落结构和功能的影响,利用Illumina Hiseq测序技术,对筛选的高防治效果(E=54.48%)组合(汕优63||黄壳糯)和低防治效果(E=14.12%)组合(合系39||黄壳糯)分别在间栽和净栽下进行水稻根际土壤细菌16SrRNA测序分析。结果表明,多样性间栽系统中水稻根际共检测到土壤细菌37门116纲244目384科689属,绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteriota)为主要细菌优势类群,相对丰度均在15%以上。Alpha多样性分析显示,高防效组合在间栽条件下可显著提高水稻根际细菌群落香农指数和Chao1指数(P<0.05),而低防效组合无差异(P>0.05)。ANOSIM及PCoA分析发现,净栽条件下各品种根际细菌群落结构差异显著(r=0.48,P<0.01),间栽后高防效组合和低防效组合根际细菌群落结构无显著差异(P>0.05),即间栽增加了组配品种间细菌群落结构的相似性。细菌优势类群组成结果表明,与净栽相比高防效组合中汕优63根际中酸杆菌门(Acidobacteriota)相对丰度显著降低,放线菌门(Actinobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes)显著上升,黄壳糯各优势菌门无显著差异;低防效组合中合系39根际中Patescilbacteria显著下降,黄壳糯芽单胞菌门(Gemmatimonadota)显著上升。PICRUSt2功能预测表明,间栽系统中主栽品种次生代谢产物的合成相对丰度显著下降,间栽品种转录、辅酶和维生素的代谢相对丰度显著上升。综上,高防效组合通过混合间栽,能改善水稻根际菌群多样性、细菌群落结构及功能,从而有效降低稻瘟病病害发生,为利用改良土壤微生物提高植物抗病性提供应用途径和多样性间栽防治病害理论提供数据支撑。

云南省不同森林土壤中三七促生拮抗细菌的分离筛选

【目的】明确云南省不同森林类型林下土壤是否适宜种植三七,筛选森林土壤中对三七主要病原菌具有拮抗作用的生防细菌资源,为三七林下种植及病害的生物防治提供理论依据。【方法】收集不同森林类型(杂木林、思茅松林、云南松林和桉树林)土壤浸提液,比较过滤液(除去微生物)和未过滤液对三七种子出苗及生长的影响;以连作土为对照,分析添加10%林下土壤对连作土中三七种子萌发和幼苗单株鲜重的影响。利用LB平板分离法分离森林土壤中的可培养细菌,通过对峙培养法筛选对三七病原菌具有拮抗活性的菌株,并选取对三七主要病原菌均具有拮抗活性的菌株进行16S rDNA分类鉴定。【结果】与过滤液相比,云南松林和思茅松林土壤浸提未过滤液可促进三七种子萌发和幼苗生长;杂木林土壤浸提未过滤液可促进三七种子萌发,但对幼苗生长有一定的抑制作用;桉树林土壤浸提未过滤液对三七种子萌发和幼苗生长均具有一定的抑制作用。在连作土中添加10%松林土壤可有效缓解三七连作障碍;添加杂木林和桉树林土壤对三七种子萌发有抑制作用,但可在一定程度上促进三七幼苗生长。从森林土壤中共分离获得465株细菌,其中分离自松林土壤中的14株细菌对供试三七主要病原菌均具有较强的拮抗活性,包括6株芽孢杆菌属、5株链霉菌属、2株假单胞菌属和1株肠杆菌属,抑菌活性在58.02%~98.61%。【结论】松树林尤其是思茅松林土壤中存在大量的有益微生物,且这些有益微生物既能抑制根腐病菌,减轻三七连作障碍,又能促进三七种子萌发和幼苗生长。

外源茉莉酸对三七根系代谢物的影响及关键代谢物诱导三七抗病性分析

【目的】揭示叶部喷施茉莉酸(Jasmonic acid,JA)诱导三七根系的代谢变化,明确显著变化的代谢物,为三七病害的生物防治提供理论基础。【方法】以三七为试验材料,在叶部接种黑斑病菌(Alternaria panax)菌株SL17,于接种4和8 d时测定三七植株内源JA含量;于三七叶片外源喷施不同浓度的JA后,利用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)分析三七根系代谢物变化,并检测显著变化代谢物对主要根腐病菌的抑制活性及其灌根后诱导三七叶部抗黑斑病的效果。【结果】叶部接种黑斑病菌4 d时,三七叶部JA和茉莉酸亮氨酸螯合物(JA-ile)的含量增加而在根系减少;接种8 d时,叶部JA含量显著增加(P<0.05,下同),而根系中2种物质的含量均极显著增加(P<0.01)。外源喷施不同浓度JA后三七根系代谢变化测定结果显示,三七根系中共检测出125种代谢物,主要分为有机酸类、氨基酸类、酯类、糖类、胺类、核苷酸及其衍生物和酮类等,其中有机酸类、氨基酸类和糖类是根系代谢物中的主要成分。与对照相比,叶部施用JA后三七根系中的草酸和氢化乳清酸含量显著增加。进一步测定显著变化的差异代谢物功能发现,草酸和氢化乳清酸对三七主要根腐病菌具有一定的抑制活性,其中氢化乳清酸在浓度为0.001μg/mL时对茄腐镰刀菌(Fusarium solani)菌株F3和锈腐病菌(Ilyonectria destructans)菌株RS6的抑制效果最佳,浓度为0.010μg/mL时对锈腐病菌菌株RS8的抑制效果最佳,浓度为0.100μg/mL时对恶疫霉(Phytophthora cactorum)菌株D-6的抑制效果最佳;草酸浓度为0.001μg/mL时对菌株F3的抑制效果最佳,浓度为10.000μg/mL时对菌株D-6的抑制效果最佳;草酸和氢化乳清酸灌根后还能明显减小三七叶部黑斑病的病斑面积,且均在浓度10.000μg/mL时诱导抗病效果最佳。【结论】外源喷施JA可改变三七根系代谢,促进氢化乳清酸和草酸的积累,进而增强三七对黑斑病的抗性,并对三七主要根腐病菌具有一定的抑制活性。

三七根系分泌物中几种成分对根腐病原菌生长的影响

【目的】探究三七根系分泌物对根腐病原菌生长的影响,为解析三七根系分泌物介导的植物与土传病原菌互作机制提供理论依据。【方法】通过根系与病原菌孢子互作的方式研究三七根系对根腐病原菌茄腐镰刀菌F3(Fusarium solani)和恶疫霉菌D-1(Phytophthora cactorum)孢子萌发及芽管生长方向的影响;收集三七根系分泌物并利用气相色谱—飞行时间质谱联用仪(GC-TOF-MS)分析根系分泌物中的成分;通过菌丝生长速率法测定三七根系分泌物中部分糖类、氨基酸类和长链有机酸对三七根腐病原菌生长的影响。【结果】三七根系能显著促进茄腐镰刀菌和恶疫霉菌孢子萌发且对芽管生长方向具有明显的吸引作用。三七根系分泌物中主要含有酸类、醇类、糖类、氨基酸类、胺类、嘌呤嘧啶类、酯类、酮类和酚类等9类物质。其中酸类、醇类、糖类和氨基酸类是根系分泌物中的主要成分,且长链有机酸类(苯甲酸、邻苯二甲酸和月桂酸)对根腐病原菌具有低促高抑效应,糖类(纤维二糖和麦芽三糖)和天冬氨酸可作为唯一碳源和氮源促进病原菌菌丝生长,且纤维二糖和麦芽三糖能促进根腐病原菌孢子萌发,对镰刀菌孢子萌发的芽管具有趋化作用。【结论】三七根系分泌物对根腐病原菌的生长具有促进作用,且对芽管的生长方向具有吸引作用。

玉米根系分泌物中关键抑菌物质对大豆疫霉的抑菌活性

间作是控制作物土传病害的有效手段,根系分泌物对病原菌生长的影响是间作具备控病效果的重要原因。本文研究了玉米根系对大豆疫霉游动孢子行为特征的影响,鉴定了玉米根组织中的关键抑菌活性物质,测定其对大豆疫霉菌丝生长和游动孢子行为的影响。结果表明,大豆与玉米间作能够显著降低大豆疫霉根腐病的发生,玉米根系和根系分泌物能够显著减弱根际大豆疫霉游动孢子的游动和根际大豆疫霉休止孢的萌发能力。通过HPLC对玉米根组织进行分析,发现玉米根组织中存在门布和苯并噻唑这两种抑菌物质,两者能显著抑制大豆疫霉游动孢子的游动和其休止孢的萌发能力;在浓度为500μg/mL时,其游动抑制率均达到100%;而萌发抑制率分别为100%和81%。同时,门布和苯并噻唑都能显著抑制大豆疫霉的菌丝生长。在浓度为500μg/mL时,其抑制率分别为100%和62.49%。综上所述,玉米根系组织中产生和分泌的门布和苯并噻唑对大豆疫霉具有抑菌活性,生产上可以利用玉米/大豆间作降低大豆疫病的危害。

三七根际土壤中皂苷类自毒物质降解拮抗细菌的分离筛选

【目的】筛选出既可降解三七皂苷类自毒物质又能拮抗三七锈腐病菌的细菌菌株,为防治三七病害及克服连作障碍提供生防资源。【方法】利用连续稀释法从健康三七根际土壤中分离可培养细菌,测定细菌菌株在以粗皂苷为唯一碳源培养基上的生长情况,以对峙培养法测定细菌菌株对三七锈腐病菌毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)RS006的拮抗活性;结合16S rDNA测序和形态学特征对活性菌株进行分类鉴定,并通过HPLC测定活性菌株在不同时间内对主要皂苷类自毒物质(R1、Rg1、Re、Rb1和Rd)的降解能力。【结果】从三七根际土壤中分离获得91株细菌分离物,其中17株分离物能在以粗皂苷为唯一碳源的培养基上生长、14株分离物对菌株RS006具有拮抗活性;菌株41既能以三七粗皂为唯一碳源生长,又对菌株RS006具有较强抑制活性。综合菌株41的形态特征和16S rDNA分子鉴定结果,将菌株41鉴定为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii),编号为PM-41。菌株PM-41对三七主要皂苷类自毒物质R1、Rg1、Re、Rb1和Rd均存在较明显的降解效果。【结论】蒙氏假单胞菌PM-41既能拮抗毁灭柱孢菌又能有效降解三七皂苷类自毒物质,具有防治三七锈腐病和缓解三七连作障碍的生防潜力。