灵芝多糖拌种诱导小麦对纹枯病的抗性及对土壤微生物的影响

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小麦是我国第二大粮食作物,然而近年来小麦纹枯病发生情况日益严重,严重威胁着小麦的产量和品质。目前防治小麦纹枯病的主要方式是使用化学杀菌剂,而化学农药不可避免的带来了严峻的环境和抗药性问题。大量研究表明,真菌多糖能够激活植株的防御反应,调节植物生长发育,诱导植株对病毒和真菌病害产生抗病性。本课题通过拌种处理方式,研究灵芝多糖对小麦生长发育的影响,探究其诱导小麦抗纹枯病的生理及分子机理。并将灵芝多糖与化学药剂联用,筛选出防治纹枯病的高效配方同时评价其对土壤微生物的影响,以期为灵芝多糖诱导小麦抗纹枯病的机理以及小麦纹枯病节药防控提供理论基础。主要研究结果如下:(1)温室盆栽试验表明,灵芝多糖拌种能够提高小麦的发芽势,促进小麦幼苗生长,并且随着处理浓度的升高促进效果更加显著。8 g a.i./100kg种子剂量的灵芝多糖拌种处理后纹枯病高感小麦品种济麦22、中感品种山农23和中抗品种鲁原502的发芽势为55.00%、53.75%和55.00%,高于三个小麦品种空白对照的发芽势50.00%、50.00%和51.25%。小麦出苗后7 d,经8 g a.i./100 kg种子剂量的灵芝多糖拌种的济麦22、山农23和鲁原502株高分别为8.57 cm、8.94 cm和10.98 cm,显著高于经4 g a.i./100 kg种子剂量处理的7.92 cm、7.66 cm和9.19 cm和空白对照处理的7.16 cm、6.41 cm和7.22 cm。高剂量的己唑醇拌种对小麦的发芽势和苗期生长具有一定的抑制作用,然而当灵芝多糖与己唑醇联合拌种时可以有效缓解己唑醇的抑制作用。0.5 g a.i./100 kg种子剂量的己唑醇和4 g a.i./100 kg种子剂量的灵芝多糖联合拌种以后济麦22、山农23和鲁原502的发芽势为50.00%、48.25%和51.25%,高于单独使用0.5 g a.i./100 kg种子剂量的己唑醇的46.25%、45.00%和47.50%,并与空白对照无显著差异。当0.5 g a.i./100 kg种子剂量的己唑醇和4 g a.i./100 kg种子剂量的灵芝多糖联合拌种时,在小麦出苗7 d,济麦22、山农23和鲁原502的株高分别为7.12、6.67和7.22 cm,高于相同剂量己唑醇的单剂处理。(2)室内防效试验和大田防效试验结果表明,8 g a.i./100kg种子剂量的灵芝多糖拌种对纹枯病的防治效果在35%左右。己唑醇和咯菌腈拌种对纹枯病的防治效果较高,4 g a.i./100 kg种子剂量咯菌腈拌种在小麦越冬前期对济麦22、山农23和鲁原502纹枯病的防治效果为82.7%、82.5%和81.2%,1 g a.i./100 kg种子剂量己唑醇拌种的防治效果为80.6%、81.3%和80.5%。然而随着时间的推移单独使用化学药剂拌种尤其是咯菌腈的防治效果逐渐降低。灵芝多糖与低浓度的己唑醇和咯菌腈联合使用能够显著增强化学药剂对纹枯病的防治效果并延长持效期。通过筛选我们发现0.5 g a.i./100kg种子剂量的己唑醇与4 g a.i./100kg种子剂量的灵芝多糖联合拌种的室内和田间防效表现优异,其在小麦越冬前对济麦22、山农23和鲁原502的纹枯病防效分别78.2%、78.8%和79.6%,在小麦灌浆期的对纹枯病的防治效果为42.4%、42.8%和41.9%。(3)室内酶活试验结果表明,灵芝多糖拌种能够提高小麦叶片叶绿素的含量、提高植物防御酶活性还能降低MDA的含量,同时提高小麦根系活力。8 g a.i./100 kg小麦种子剂量灵芝多糖处理的小麦根系活力在小麦出苗后3 d、7 d、14 d和21 d分别0.23、0.27、0.24和0.20 mg·g-1·h-1,是对照的2.09,1.98,1.84,1.48倍。(4)qRT-PCR结果表明,经过灵芝多糖拌种后小麦植株内病程相关蛋白基因NbPR1a、广谱抗病基因WMS533和抗纹枯病相关基因RS33等基因的相对表达量显著上升,以鲁原502为例8 g a.i./100kg种子剂量灵芝多糖处理后广抗病相关基因WMS533、病程相关蛋白基因NbPR1a以及小麦抗纹枯病相关基因RS33的相对表达量为7.0、4.7和4.5表明这些基因与灵芝多糖诱导小麦抗病的机理密切相关。(5)宏基因组分析结果表明灵芝多糖、己唑醇以及其组合拌种能够降低棕壤土和盐碱土土壤真菌群落的多样性,并且对盐碱土的真菌群落多样性的影响程度高于对棕壤土真菌多样性的影响程度。4 g a.i./100 kg种子剂量灵芝多糖和0.5 g a.i./100 kg种子剂量己唑醇联合拌种能够有效降低土壤中镰孢属(Fusarium)、丝核菌属(Rhizoctonia)、赤霉属(Gibberella)和平脐孢属(Bipolaris)相对丰度,进而有效防治小麦土传病害。
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