硒联合茉莉酸甲酯防治番茄灰霉病的微生物学机制

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番茄果实在生长期和贮藏期均易感染灰霉病,进而影响番茄的产量及品质。当前,番茄灰霉病的防治以杀菌剂为主,然而杀菌剂的大量使用诱发了环境污染、生态失衡等问题。硒是植物有益元素之一,有助于增强植物抗病能力。茉莉酸甲酯是一种植物生长调节因子,能够显著诱导果蔬产生抗病性、改善果蔬的品质。植物微生物群落在调节植物代谢及免疫系统的过程中发挥着重要作用。基于硒和茉莉酸甲酯的生物学功能,本研究将二者联合,以期获得生态安全型的番茄灰霉病防控措施。首先,在离体环境下探索二者联用对灰葡萄孢菌的抑菌效果及其机理;进而,通过盆栽试验研究其对番茄灰霉病防控及果实品质的影响。在此基础上分析番茄果实和叶片微生物组学特征,筛选获得对灰葡萄孢菌有显著拮抗效果的菌株;最后,通过盆栽接种试验验证拮抗菌对番茄灰霉病的防控效果。研究结果将有助于从生物防控的角度明确硒与茉莉酸甲酯联用对番茄灰霉病的防控效果,为建立安全防控技术提供科学积累。主要结果如下:(1)离体条件下,硒单独处理灰葡萄孢菌细胞膜透性、丙二醛含量显著增加;茉莉酸甲酯单独处理菌丝可溶性蛋白含量显著降低;硒和茉莉酸甲酯联合处理显著抑制了灰葡萄孢菌孢子萌发、菌丝生长,菌丝草酸分泌量为0.142 mg/m L,较对照组降低了74.59%。(2)硒和茉莉酸甲酯提高了番茄果实和叶片的抗病性,抑制了灰葡萄孢菌的侵染和扩展,基于番茄表面的病斑直径对灰霉病严重程度进行评估:对照组平均得分为32分,土壤施0.3 mg/kg或2 mg/kg硒联合叶面喷施茉莉酸甲酯处理组平均得分分别为17.75分和15.75分。硒与茉莉酸甲酯联用,提高了番茄的品质。其中,在土壤施硒2 mg/kg联合叶面喷施0.2 mmol/L的茉莉酸甲酯时,番茄果实可溶性蛋白含量和维生素C含量最高,分别较对照组提高了43.36%和22.15%;此外,随着土壤施硒量的增加,番茄果实和叶片对硒的吸收量随之增加。(3)土壤施硒2 mg/kg联合叶面喷施茉莉酸甲酯0.2 mmol/L使番茄果实和叶际微生物群落组成和结构发生显著变化,番茄叶际微生物群落的Shannon指数和Chao-1指数显著高于对照组。番茄叶际富集了Methylobacterium、Sphingomonas等有益菌。(4)从土壤施硒2 mg/kg联合叶面喷施茉莉酸甲酯0.2 mmol/L处理组的番茄叶际中分离了15株细菌,并分别与灰葡萄孢菌对峙培养,筛选获得有效拮抗菌。经鉴定拮抗菌分别是枯草芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌。向番茄叶片喷施拮抗菌显著抑制了番茄灰霉病发病。当叶片接种灰葡萄孢菌孢子处理时,喷施枯草芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌混合菌悬液,使得叶片的发病率从40.63%下降到12.50%。
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