微生物群落对作物生长及植物激素的影响

发布时间：2020-08-14 11:22

【摘要】：植物激素是植物体内自身合成的微量有机化合物,在非常低的浓度条件下就能参与调控作物的生长发育过程。除植物外,微生物也会分泌植物激素,因此土壤、特别是根际土中也会含有植物激素,但土壤中植物激素含量极低且土壤基质成分复杂,这给土壤中植物激素检测加大了难度,少量关于土壤中植物激素的研究大部分关注的只是一种或两种植物激素,而众多的植物激素不是单独存在,往往相互作用,协同影响作物的生长,此外,大部分研究关注的是离体纯培养微生物分泌植物激素的能力和功能,对土壤、根际土、植物根系中植物激素缺乏系统深入研究。因此我们展开本研究,首先建立超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS/MS)同时测定土壤和作物中多种植物激素;然后进行玉米盆栽和水稻盆栽实验,利用UPLC-MS/MS法及分子生物学技术,研究不灭菌、灭菌、灭菌+接自然土、灭菌+接农田土不同微生物环境条件下玉米根系、根际土、土体土中植物激素种类和浓度的变异规律,以及不灭菌、灭菌、灭+接哈尔滨土、灭+接重庆土、灭+接河池土、灭+接荆州土、灭+接鱼台土、灭+接绍兴土、灭+接祁阳土、灭+接岳阳土不同微生物环境条件下水稻根系、根际土和土体土中植物激素种类和浓度的变异规律,最后揭示植物激素与作物生长之间的关系,以及植物激素与微生物群落结构的相关性。取得的主要研究结果如下:1、建立了UPLC-MS/MS法同时测定土壤和作物中多种植物激素,该方法前处理不经过夜浸提,加入二氯甲烷后,超声离心浓缩复溶过滤后可直接进样检测,大大节省了样品的前处理时间,UPLC-MS/MS法操作简单,选择性好,灵敏度高,可实现土壤样品中多种植物激素的同时检测,适用于土壤和植物中多种植物激素的同时检测。2、改变微生物群落结构会影响玉米和水稻生长,同时也会影响玉米和水稻根际植物激素种类和浓度;3、玉米和水稻生长与植物激素存在一定的相关关系,如:生长素类、细胞分裂素类、独脚金内酯类、生长促进类植物激素总和与玉米、水稻生长呈正相关;脱落酸类、茉莉酸类、水杨酸类和抗逆防御类植物激素总和与玉米、水稻生长呈负相关;4、植物激素与微生物群落有一定的相关关系,如:生长素类、细胞分裂素类、独脚金内酯类、生长促进类植物激素总和主要与酸杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、奇古菌门呈显著正相关,与厚壁菌门呈显著负相关;脱落酸类、茉莉酸类、水杨酸类和抗逆防御类植物激素总和主要与放线菌门呈显著正相关,与变形菌门呈显著负相关。本文揭示了改变微生物群落结构会影响玉米和水稻生长,影响作物生长的机制可能是改变微生物群落结构,从而影响根际植物激素种类和浓度进而影响了作物生长。由于根际系统的复杂多样性,作物生长同时受多种因素的共同影响,植物激素只是众多因素中的其中一种信号物质,我们的研究仅为土壤-微生物-作物互作研究提供一种理论参考,植物激素影响作物生长还需进一步研究验证。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.3;S511;S513
【图文】：

示意图,技术路线,示意图

技术路线示意图

植物激素,正离子,总离子流,负离子

图 3.1 植物激素标准溶液正离子（a）、负离子（b）模式总离子流图 3.1 Total ion chromatogram (TIC) of phytohormone standard solutions with positive ions (a) and ions (b) scan mode条件配制浓度为 300 ng.mL-1的单一标准溶液，采用流动注射的方式，以流速为 7 μ溶液注入离子源，在质荷比 m/z 100～500 范围内进行扫描，在电喷雾离子源

植物激素,自然土,字母表示,根际土

图 4.1 玉米根系植物激素种类和浓度Figure. 4.1 The types and concentrations of phytohormones in maize root字母表示不灭菌、灭菌、灭+接自然土、灭+接农田土四个不同处理差异达到显著水平（P＜0.05）Note: Values followed by diffeean significant differences between NonS, Ster, Ster+Farm, Ster+Natu treatments (P＜0.05)米根际土植物激素种类和浓度如图 4.2 所示。在根际土中，总共检测出 17 种植物激素，IP、2’-SL、SL、cZ、DZR、IPA、MeIAA、IAA、tZ、tZR、IPR、ABA、SA、DZ、ICABA，其中，IP 含量为 0～0.09 ng.g-1土，2’-SL 含量为 0～0.10 ng.g-1土，SL 含量为 0～0

【相似文献】