自毒物質(zhì)介導(dǎo)太子參根際微生態(tài)功能劣化研究.pdf

1、連作障礙已成為太子參栽培中的瓶頸,而自毒物質(zhì)介導(dǎo)下的根際微生態(tài)功能失調(diào)已成為當(dāng)前連作障礙研究的熱點(diǎn)問題,也是連作障礙機(jī)制及其控制技術(shù)研究的重要切入點(diǎn)。
　　在前期研究基礎(chǔ)上,本研究進(jìn)行了大田栽培下的正茬、重茬太子參的根際土壤和未種植太子參的對(duì)照土壤取樣,首先運(yùn)用HPLC技術(shù)定量分析了土壤中主要酚酸類物質(zhì)動(dòng)態(tài),利用T-RFLP技術(shù)探討自毒物質(zhì)介導(dǎo)下的土壤微生物種群動(dòng)態(tài),進(jìn)而鎖定關(guān)鍵微生物;進(jìn)一步利用平板法從太子參根際土壤中分離目標(biāo)微

2、生物,逐步通過外源添加太子參浸提液和主要酚酸類自毒物質(zhì)水溶液實(shí)驗(yàn)探討自毒物質(zhì)對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響,從而篩選出對(duì)酚酸響應(yīng)較為明顯的菌株;基于此構(gòu)建了太子參無菌繁殖體系探索分離的菌株對(duì)太子參的作用效果及其對(duì)太子參病原性真菌的作用效果;最后對(duì)篩選的關(guān)鍵微生物進(jìn)行形態(tài)鑒別與分子鑒定,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用RT-PCR技術(shù)定量分析了自毒物質(zhì)介導(dǎo)下的關(guān)鍵微生物的變化規(guī)律。主要研究結(jié)果如下:
　　對(duì)照、正茬、重茬土壤中微生物種群變化的分析結(jié)果表明,對(duì)照土壤

3、中共檢測(cè)到50個(gè)屬,正茬為126個(gè)屬,而重茬為88個(gè)屬。對(duì)照與正茬相比,正茬土壤中微生物種群多樣性增加,且在正茬土壤中以假單胞菌、芽孢桿菌、伯克氏菌等為代表的有益微生物占主導(dǎo)地位。這些有益微生物參與了土壤中N、C、S元素循環(huán),纖維素降解,抑制病原菌生長(zhǎng)以及促進(jìn)植物生長(zhǎng)等。但重茬與正茬相比,重茬土壤中微生物種群多樣性減少,有益菌種類數(shù)量減少,且以螺旋體屬、腸球菌屬、腸桿菌屬為代表的有害微生物種類數(shù)量增加,并逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。
　　對(duì)

4、照、正茬、重茬土壤中主要酚酸類物質(zhì)的含量及其變化規(guī)律的分析結(jié)果表明,對(duì)照、正茬、重茬根際土壤中幾種目標(biāo)酚酸變化趨勢(shì)均為先下降后升高,且重茬中各酚酸含量均顯著高于對(duì)照與正茬。對(duì)照土壤中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.36mg/kg-1(干土)、0.64mg/kg-1(干土)、0.57mg/kg-1(干土)、0.32mg/kg-1(干土)。正茬土壤中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.25mg?kg-1(

5、干土)、0.31mg?kg-1(干土)、0.18mg/kg-1(干土)、0.11mg/kg-1(干土)。重茬土壤中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.54mg/kg-1(干土)、0.91mg/kg-1(干土)、1.03mg/kg-1(干土)、0.50mg/kg-1(干土)。對(duì)照、正茬中4種酚酸總量為1.89mg/kg-1與0.85mg/kg-1,而重茬中4種酚酸總量達(dá)2.98mg?kg-1,重茬中4種酚酸總含量為對(duì)照的1

6、.6倍,為正茬的3.5倍。由此分析認(rèn)為,重茬土壤中酚酸物質(zhì)濃度升高可能直接作用于太子參,造成太子參自毒作用,抑制其生長(zhǎng),自毒物質(zhì)還會(huì)引起微生物區(qū)系發(fā)生變化,降低太子參根際微生態(tài)的穩(wěn)定性及其抗劣化的能力,最終影響太子參的生長(zhǎng)。
　　從太子參根際土壤中分離可培養(yǎng)細(xì)菌,通過外源添加參提液,阿魏酸、香蘭素、對(duì)羥基苯甲酸及其混合液,測(cè)其對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響,從分離的細(xì)菌中篩選出10mmol/L-1、33mmol/L-1、100mmol/L-1的

7、單體酚酸或混合酚酸對(duì)菌生長(zhǎng)有促進(jìn)作用的菌株1株,有抑制作用的菌株1株,經(jīng)過形態(tài)鑒別與分子鑒定為腸桿菌和伯克氏菌。通過細(xì)菌與太子參組培苗共培實(shí)驗(yàn)確認(rèn)腸桿菌對(duì)太子參組培苗有毒害作用。通過細(xì)菌與病原真菌對(duì)峙培養(yǎng),表明伯克氏菌具有拮抗太子參病原性鐮刀菌的功能,并通過與太子參組培苗共培實(shí)驗(yàn)確認(rèn)伯克氏菌對(duì)太子參無毒害作用,可為利用生防菌控制太子參病害提供參考。
　　最后,運(yùn)用熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)不同連作類型土壤中腸桿菌與伯克氏菌的數(shù)量,結(jié)果

8、顯示對(duì)照、正茬、重茬土壤中腸桿菌的數(shù)量分別為:59242個(gè)/g-1鮮土、73006個(gè)/g-1鮮土、145440個(gè)/g-1鮮土,隨著種植年限增加,腸桿菌的數(shù)量呈不斷升高的趨勢(shì)。而對(duì)照、正茬、重茬土壤中伯克氏菌屬(有益菌)的數(shù)量為:42182個(gè)/g-1鮮土、149609個(gè)/g-1鮮土、62021個(gè)/g-1鮮土,隨著種植年限增加,伯克氏菌在正茬土壤中的數(shù)量增加,而在重茬土壤中的數(shù)量減少,差異達(dá)顯著水平。進(jìn)一步驗(yàn)證了有益菌與有害菌此消彼長(zhǎng)的狀況