蚯蚓粪基质对番茄枯萎病的抑制作用研究
发布时间：2020-08-21 18:25
【摘要】：枯萎病是番茄最常见、危害最大的病害之一,番茄种植的经济效益好,导致许多地方番茄实行连作种植模式,进而土壤微生物种类和群落结构不平衡。而且农户对番茄土传枯萎病防控不力,使番茄枯萎病成为制约我国番茄产业发展的不利条件。保证农作物健康生长的主要决定因素之一是土壤健康,而微生物在保持土壤健康中起到了非常重要的作用,微生物的多样性和群落结构是影响土传病害防治的重要因素。本试验以蚯蚓粪为研究对象,研究了蚯蚓粪对番茄植株抗氧化物活性、土壤中微生物数量和土壤理化性质的影响,并采用Illumina Miseq高通量测序技术进行微生物结构多样性进行研究,阐明了土壤微生物群落变化对土传病害的初步抑制机理。主要研究结果如下:(1)蚯蚓粪降低了番茄枯萎病的发病率,随蚯蚓粪比例的上升而显著降低,对照CK处理的发病率最高为70.5%,1:1P处理的发病率最低为17.4%,蚯蚓粪处理提高了土壤中细菌和放线菌数量,降低了土壤真菌和病原菌数量,番茄枯萎病发病率和土壤中病原菌数量呈显著正相关。(2)在健康组中,蚯蚓粪处理提高了番茄植株超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(POD)的活性,病原组蚯蚓粪处理SOD活性和POD活性和对照相比差异不显著,丙二醛(MDA)活性在番茄生育期逐渐增高,蚯蚓粪处理降低了 MDA含量。(3)从蚯蚓粪土壤中分离得到216株菌株,利用平板对峙法观察29株分离细菌对真菌病原菌FOL1、FOL2、Rhi和Phy的拮抗作用。结果显示,其中拮抗菌JG-3,JG-5,JG-13,JG-20,JG-23和GJ对四种真菌病原菌具有拮抗作用,且对番茄枯萎病病原菌FO1抑菌圈大于11 mm,选择这几株菌用于温室病土防效试验。拮抗菌GJ处理的番茄枯萎病病原菌数量为1.23×104个/克干,发病率最低为4.3%,极显著的降低了番茄枯萎病的发病率。对拮抗菌GJ进行形态、生理生化及16S rRNA测序鉴定为枯草芽孢杆菌。(4)在病原组土壤细菌群落中,蚯蚓粪处理显著的提高了土壤微生物香农-威纳多样性指数。Chao1指数在蚯蚓粪处理中均大于CK处理,但差异不显著。ACE指数在蚯蚓粪处理1:0P、1:1P和1:3P与对照相比差异显著。在病原组土壤真菌群落中,各蚯蚓粪处理的Chao1指数和ACE指数均大于CK对照处理。相关性检验结果表明,番茄枯萎病发病率与细菌及真菌香农-威纳指数呈负相关,但未达到显著性水平,发病率与细菌和真菌ACE,Chao1指数呈显著负相关关系,发病率与细菌、真菌辛普森指数呈正相关,但未达到显著水平。(5)在细菌门水平上,健康组中的优势细菌依次为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetes),而病原组中优势细菌依次为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Parcubacteria 和厚壁菌门(Firmicutes)。与同比例蚯蚓粪的健康土壤相比,病原土壤中放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度升高,变形菌门(Proteobacteria)相对丰度降低。在真菌门水平上,两组中的共同的优势真菌为子囊菌门(Ascomycota)。病原组蚯蚓粪处理中,土壤真菌最优势群落为子囊菌门(Ascomycota),次优势菌群为担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota),与同比例蚯蚯粪健康土壤相比,病原土壤中担子菌门(Basidiomycota)、接合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度均降低。此外,健康组中,与土壤处理CKO相比,蚯蚓粪处理均增加了子囊菌门(Ascomycota)的丰度,降低了担子菌门(Basidiomycota)的丰度。(6)门水平微生物群落的Pearson相关性分析表明,变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度与番茄枯萎病发病率之间呈显著正相关关系,而异常球群-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)与番茄枯萎病发病率之间呈显著负相关关系。在土壤微生物群落中,放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度均与速效磷和含水量显著正相关,疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度与全氮,速磷,速钾和含水量呈显著负相关,而Parcubacteria与含水量呈显著负相关。其他优势群落的相对丰度和土壤理化特性之间相关性并不显著。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.412.1
【图文】：
３．１蚯蚓粪对番茄枯萎病生物效应研究逡逑３．１．１蚯蚓粪对番茄枯萎病发病率的影响逡逑如图３－１所示在接种了番茄枯萎病病原菌的土中加入不同比例的蚯蚓粪后，枯萎病的发逡逑病情况，番茄植株的发病程度与蚯蚓粪的量有直接关系，随着蚯蚓粪比例的的上升，枯萎病逡逑病害显著降低，发病率由对照ＣＫ的７０．５％降到了邋１：１Ｐ处理的１７．４％，但当蚯蚓粪比例大于逡逑１：１时，枯萎病病害发病率有所上升，发病率变为２１．４％到２３．１°／。，总体趋势是高比例蚯蚓粪逡逑的发病率低于低比例蚯蚓粪处理。逡逑９０邋－＞逡逑８０邋－邋３逡逑９邋７０邋－逡逑二逦６０逦＿逦ｂ逡逑ｌｌ逦４０逦－逦ｒｈ逦：：逡逑＾邋．１逦３０逦－逦ｃ逦＾逦ｃ逦N逡逑．Ｉ邋－逡逑１：０Ｐ逦５：１Ｐ逦３：１逦Ｐ逦１：１邋Ｐ邋１：３逦Ｐ逦１：５Ｐ逦ＣＫ逡逑处理邋Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑图３－１蚯蚓粪对番茄枯萎病发病率的影响逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ邋ｏｎ邋ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ邋ｏｆ邋Ｔｏｍａｔｏ邋Ｆｕｓａｒｉｕｍ邋Ｗｉｌｔ逡逑３．１．２蚯蚓粪对携带病原菌土壤中的微生物数量影响逡逑３．１．２．１蚯蚓粪对土壤中可培养的微生物数量影响逡逑土壤中作为主要组成部分的细菌在各种有机质分解，在拮抗病原菌中起到重要的作用，逡逑如图３－２所示，从取样时间的四个时期看来，加入蚯蚓粪后的番茄枯萎病土中细菌微生物数逡逑量整体呈现先增加后降低的趋势，其中细菌数量在番茄盛果期最高，苗期和结果后期细菌数逡逑量较低。苗期，蚯蚓粪处理１：３Ｐ和处理１：５Ｐ细菌数量分别是对照处理ＣＫ的１．５２和１．６４倍，逡逑显著高于对照处理
量的可利用的营养物质，促进了细菌数量的增长，纯蚯蚓粪处理和高比例蚯蚓粪处理中细菌逡逑数量并未显著性提高，与蚯蚓粪中碳氮比过大有关，不利于细菌数量的大量生长。逡逑如图３－３显示，真菌数量总体变化趋势为逐渐升高后降低，和土壤细菌数量的变化趋势逡逑相似，在盛果期真菌数量达到最高，其中对照ＣＫ处理的真菌数量最高，真菌数量在整个番逡逑茄生育期的总体变化趋势为ＣＫ＞３：１Ｐ＞５：１Ｐ＞１：５Ｐ＞１：０Ｐ＞１：３Ｐ＞１：１Ｐ，蚯蚓粪处理的真菌数量较逡逑对照相比均呈现不同程度的下降。土壤处理中真菌数量较蚯蚓粪中显著增多与土壤中加入大逡逑量病原菌有关，蚯蚓粪中含有拮抗菌抑制了病原菌的增长，所以真菌数量降低。逡逑一邋９邋１逡逑ｉｊ邋８邋？逦■邋１：０Ｐ逦＾５：ＩＰ邋＊、３：１Ｐ逦＝邋１：１邋Ｐ邋ｆ邋？？邋１：３邋Ｐ邋１：５Ｐ邋＊ＣＫ逡逑0邋７邋？逦早W ｂ逡逑Ｓ邋６邋－逡逑ｂｂ－逦ｉ．｜｜ｉ；邋ｊ逡逑ｄ煖夕：＿逦＿虐１＿逡逑Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ３逦Ｔ４逡逑生育期邋Ｇｒｏｗｔｈ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑图３－２蚯蚓粪对土壤中细菌数量的测定逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｂａｃｔｅｒｉａ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ邋ｂｙ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ逡逑１00逦
结果与分析逡逑如图３－４所示，不同处理之间的放线菌在番茄整个生长时期达到峰值的时期不同，蚯蚓逡逑粪处理３：１邋Ｐ、１：１Ｐ和１：３Ｐ在开花结果期放线菌数量达到最高，分别是对照ＣＫ处理的４倍、逡逑５．１６倍和４．５８倍，蚯蚓粪处理１：０Ｐ和５：１Ｐ在番茄苗期放线菌数量最高，分别是对照ＣＫ处逡逑理的２．０７倍和２．５９倍，蚯蚓粪处理１：５Ｐ，在番茄盛果期放线菌数量达到最高，是对照ＣＫ逡逑处理的３．６１倍，其放线菌数量为Ｇ＾ｘｌＯ＾ＦＵｔ１，对照处理的放线菌在番茄生育期的变化趋逡逑势是逐渐减少，苗期数量最高，结果期最低，在整个生育期方差分析显示，放线菌数量显著逡逑低于添加蚯蚓粪处理，原因在于蚯蚓粪中放线菌含有较多拮抗细菌，病原菌的加入刺激了拮逡逑抗菌的增殖。逡逑１：０Ｐ逦？５：１Ｐ邋Ｎ３：ｌ邋Ｐ邋＝１：１邋Ｐ邋＇邋１：３邋Ｐ邋１：５Ｐ邋＊ＣＫ逡逑１４逦ａ逡逑Ｓ邋＿逦ａ逦Ｔ邋ｂ逡逑Ｕ．逦ｔ逦ｃ＾Ｔ逦ａ逡逑毅邋Ｉ〕８－逦ｉ逡逑１邋：ｌＭｉ逦＿ｌｉ逡逑Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ３逦Ｔ４逡逑生育期邋Ｇｒｏｗｔｈ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑图３－４蚯蚓粪对土壤中放线菌数量的测定逡逑Ｆｉｇ．３－４邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ邋ｂｙ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ逡逑３．１．２．２蛇蝴up对番前枯委病病原V鞯挠跋戾义希ǎ保球痉喽苑芽菸〔≡康挠跋戾义嫌赏迹常悼芍黩球痉啻碇胁≡亢投哉障啾认灾档停厩魇剖窃谌⊙卞义霞淠诔氏窒壬吆笾鸩浇档偷那魇
本文编号：2799708
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.412.1
【图文】：
３．１蚯蚓粪对番茄枯萎病生物效应研究逡逑３．１．１蚯蚓粪对番茄枯萎病发病率的影响逡逑如图３－１所示在接种了番茄枯萎病病原菌的土中加入不同比例的蚯蚓粪后，枯萎病的发逡逑病情况，番茄植株的发病程度与蚯蚓粪的量有直接关系，随着蚯蚓粪比例的的上升，枯萎病逡逑病害显著降低，发病率由对照ＣＫ的７０．５％降到了邋１：１Ｐ处理的１７．４％，但当蚯蚓粪比例大于逡逑１：１时，枯萎病病害发病率有所上升，发病率变为２１．４％到２３．１°／。，总体趋势是高比例蚯蚓粪逡逑的发病率低于低比例蚯蚓粪处理。逡逑９０邋－＞逡逑８０邋－邋３逡逑９邋７０邋－逡逑二逦６０逦＿逦ｂ逡逑ｌｌ逦４０逦－逦ｒｈ逦：：逡逑＾邋．１逦３０逦－逦ｃ逦＾逦ｃ逦N逡逑．Ｉ邋－逡逑１：０Ｐ逦５：１Ｐ逦３：１逦Ｐ逦１：１邋Ｐ邋１：３逦Ｐ逦１：５Ｐ逦ＣＫ逡逑处理邋Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑图３－１蚯蚓粪对番茄枯萎病发病率的影响逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ邋ｏｎ邋ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ邋ｏｆ邋Ｔｏｍａｔｏ邋Ｆｕｓａｒｉｕｍ邋Ｗｉｌｔ逡逑３．１．２蚯蚓粪对携带病原菌土壤中的微生物数量影响逡逑３．１．２．１蚯蚓粪对土壤中可培养的微生物数量影响逡逑土壤中作为主要组成部分的细菌在各种有机质分解，在拮抗病原菌中起到重要的作用，逡逑如图３－２所示，从取样时间的四个时期看来，加入蚯蚓粪后的番茄枯萎病土中细菌微生物数逡逑量整体呈现先增加后降低的趋势，其中细菌数量在番茄盛果期最高，苗期和结果后期细菌数逡逑量较低。苗期，蚯蚓粪处理１：３Ｐ和处理１：５Ｐ细菌数量分别是对照处理ＣＫ的１．５２和１．６４倍，逡逑显著高于对照处理
量的可利用的营养物质，促进了细菌数量的增长，纯蚯蚓粪处理和高比例蚯蚓粪处理中细菌逡逑数量并未显著性提高，与蚯蚓粪中碳氮比过大有关，不利于细菌数量的大量生长。逡逑如图３－３显示，真菌数量总体变化趋势为逐渐升高后降低，和土壤细菌数量的变化趋势逡逑相似，在盛果期真菌数量达到最高，其中对照ＣＫ处理的真菌数量最高，真菌数量在整个番逡逑茄生育期的总体变化趋势为ＣＫ＞３：１Ｐ＞５：１Ｐ＞１：５Ｐ＞１：０Ｐ＞１：３Ｐ＞１：１Ｐ，蚯蚓粪处理的真菌数量较逡逑对照相比均呈现不同程度的下降。土壤处理中真菌数量较蚯蚓粪中显著增多与土壤中加入大逡逑量病原菌有关，蚯蚓粪中含有拮抗菌抑制了病原菌的增长，所以真菌数量降低。逡逑一邋９邋１逡逑ｉｊ邋８邋？逦■邋１：０Ｐ逦＾５：ＩＰ邋＊、３：１Ｐ逦＝邋１：１邋Ｐ邋ｆ邋？？邋１：３邋Ｐ邋１：５Ｐ邋＊ＣＫ逡逑0邋７邋？逦早W ｂ逡逑Ｓ邋６邋－逡逑ｂｂ－逦ｉ．｜｜ｉ；邋ｊ逡逑ｄ煖夕：＿逦＿虐１＿逡逑Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ３逦Ｔ４逡逑生育期邋Ｇｒｏｗｔｈ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑图３－２蚯蚓粪对土壤中细菌数量的测定逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｂａｃｔｅｒｉａ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ邋ｂｙ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ逡逑１00逦
结果与分析逡逑如图３－４所示，不同处理之间的放线菌在番茄整个生长时期达到峰值的时期不同，蚯蚓逡逑粪处理３：１邋Ｐ、１：１Ｐ和１：３Ｐ在开花结果期放线菌数量达到最高，分别是对照ＣＫ处理的４倍、逡逑５．１６倍和４．５８倍，蚯蚓粪处理１：０Ｐ和５：１Ｐ在番茄苗期放线菌数量最高，分别是对照ＣＫ处逡逑理的２．０７倍和２．５９倍，蚯蚓粪处理１：５Ｐ，在番茄盛果期放线菌数量达到最高，是对照ＣＫ逡逑处理的３．６１倍，其放线菌数量为Ｇ＾ｘｌＯ＾ＦＵｔ１，对照处理的放线菌在番茄生育期的变化趋逡逑势是逐渐减少，苗期数量最高，结果期最低，在整个生育期方差分析显示，放线菌数量显著逡逑低于添加蚯蚓粪处理，原因在于蚯蚓粪中放线菌含有较多拮抗细菌，病原菌的加入刺激了拮逡逑抗菌的增殖。逡逑１：０Ｐ逦？５：１Ｐ邋Ｎ３：ｌ邋Ｐ邋＝１：１邋Ｐ邋＇邋１：３邋Ｐ邋１：５Ｐ邋＊ＣＫ逡逑１４逦ａ逡逑Ｓ邋＿逦ａ逦Ｔ邋ｂ逡逑Ｕ．逦ｔ逦ｃ＾Ｔ逦ａ逡逑毅邋Ｉ〕８－逦ｉ逡逑１邋：ｌＭｉ逦＿ｌｉ逡逑Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ３逦Ｔ４逡逑生育期邋Ｇｒｏｗｔｈ邋ｐｅｒｉｏｄ逡逑图３－４蚯蚓粪对土壤中放线菌数量的测定逡逑Ｆｉｇ．３－４邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ邋ｂｙ邋ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ逡逑３．１．２．２蛇蝴up对番前枯委病病原V鞯挠跋戾义希ǎ保球痉喽苑芽菸〔≡康挠跋戾义嫌赏迹常悼芍黩球痉啻碇胁≡亢投哉障啾认灾档停厩魇剖窃谌⊙卞义霞淠诔氏窒壬吆笾鸩浇档偷那魇
本文编号：2799708
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