生防放线菌筛选及对西瓜连作障碍修复机制研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaizhmx
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放线菌是一类重要的生防菌,可通过产生植物激素、次级代谢产物、诱导植物系统抗性、调整根际微生物群落结构等抵御植物病害和促进植株生长,在防治土壤连作障碍方面具有巨大的应用潜力。筛选具有良好生防潜力的放线菌,助力放线菌产品开发,仍是我国生防研发工作的重要部分。本课题组前期研究发现放线菌菌剂及其产生的活性物质对西瓜枯萎病具有较好的防治效果。本研究以课题组前期积累的放线菌资源为供试材料,以拮抗促生并重筛选优良生防放线菌菌株,并以西瓜连作障碍土壤为供试土壤,通过盆栽试验研究其对西瓜连作障碍的修复效果及机制,为放线菌产品开发奠定基础。本研究主要研究结果如下:(1)对植物病原菌的拮抗活性筛选结果显示对6株病原菌均具有拮抗活性的放线菌共4株,占供试菌株的9.8%;其中18株菌对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)抗菌活性较高,20株对甜瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.niveum)抗菌活性较高。小麦皿内促生活性筛选发现14株放线菌发酵液对小麦幼苗株高、根长、苗鲜重具有显著的促进作用;西瓜幼苗营养钵防病试验结果显示黄微绿链霉菌(Streptomyces flavorariabilis)对西瓜枯萎病防效最好,与对照相比萎病发病率降低80%,冠幅面积增大310%,根系活力增加47%。(2)施用黄微绿链霉菌菌剂能显著降低西瓜枯萎病的发生率,促进西瓜幼苗的生长,在首茬种植西瓜土壤、嫁接西瓜连作土壤和自根西瓜连作土壤上的西瓜幼苗株高、根系活力、SPAD、冠幅面积较对照分别增加了25.5%、49.4%、24.7%,234.1%,11.8%、22.2%、27.4%、170.6%,8.2%、33.6%、10.7%、175.7%;PAL、PPO、POD酶活性较对照分别提高了95%、45%、10%,66%、6%、25%,77%、49%、23%;土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性分别提高了307%、47%、4%,45%、41%、10%,88%、61%、4%,上述结果表明黄微绿链霉菌可能通过影响土壤养分供给、根系对养分的吸收、光合作用以及系统抗性,提高西瓜幼苗抵御病害的能力,促进西瓜幼苗的生长。(3)施用黄微绿链霉菌菌剂显著改变了西瓜幼苗根际土壤微生物群落结构。接种菌剂后首茬种植西瓜土壤西瓜幼苗根际土壤微生物互作网络复杂程度降低,关键种属由苯基杆菌属(Phenylobacterium)、黄单胞菌属(Xanthomonadaceae)改变为硝化螺菌属(Nitrospira)、伯克氏菌属(Burkholderiaceae)、德沃斯氏菌属(Devosia)、Pelagibius;嫁接西瓜连作土壤微生物互作网络复杂程度升高,关键种属由鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、智利含鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)、子囊菌属(Ascomycota)改变为Longimicrobiaceae、乳酸菌属(Lactobacillus)、子囊菌属(Unspecified_Ascomycota)、未指明的真菌(Unspecified_Fungi);自根西瓜连作土壤微生物互作网络复杂程度降低,关键种属由假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、土地杆菌属(Pedobacter)、微球菌属(Micrococcaceae)、Longimicrobiaceae改变为黄单胞菌属(Xanthomonadaceae)、MND1、链霉菌属(Streptomyces)、硝化螺菌属(Nitrospira),上述结果表明受土壤本底微生物群落结构的影响,黄微绿链霉菌在重塑不同类型土壤根际土壤微生物群落结构中的作用不同。(4)LEfSe富集分析发现,黄微绿链霉菌菌剂施入不同类型西瓜连作土壤均会诱导富集有益菌属拟无枝菌酸菌属(Streptomyces)、Pseudolabrys、嗜酸菌属(Acidothermus)、类诺卡式菌属(Nocardioides)、韩国生工属(Kribbella)和链霉菌属(Amycolatopsis),且在自根土壤上有益菌属的相对丰度增长率显著高于其它两类土壤,表明黄微绿链霉菌可能通过招募这些有益菌属改善根际微生物群落结构,提高了西瓜幼苗的抗病能力。(5)LEfSe富集分析发现,未施用菌剂首茬种植西瓜土壤富集到的有益菌属的相对丰度显著高于其它两类,而自根西瓜连作土壤上有害菌属的相对丰度显著高于其他两类,表明自根西瓜连作种植会增加根际土壤微生物有害菌属种类和数量,导致西瓜枯萎病发生率增加。
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