根际细菌对番茄生长与抗虫性的影响

发布时间：2020-10-20 19:09

　　 植物在遭受植食性昆虫袭击时会释放挥发物以此吸引天敌控制害虫,这种植物-害虫-天敌三营养关系研究是化学生态学的研究热点之一。然而,对于植物地上部遭受虫害是否会影响地下有益根际微生物,进而诱导植物产生系统抗虫性缺乏研究。本论文从不同地方收集土壤,测定土壤微生物对番茄生长和抗虫性的影响,比较虫害与没有虫害土壤根际细菌的变化,从遭受虫害的番茄根际分离根际促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR),测定它们对番茄抗虫与抗虫反应的影响,并研究了虫害对根系分泌物的影响。主要研究结果如下:(1)分别从福建省福清、莆田、闽侯和福建农林大学校内田地取土壤样品,用其浸提液浇灌移栽于灭菌土壤中的番茄幼苗,以这些地区土壤浸提液除菌液的混合液为对照。待番茄生长30天后,与对照相比,发现福清、福建农林大学校内田地和闽侯三个地方的土壤悬浮液中的微生物均可促进番茄生长。(2)以福清、莆田和闽侯土壤浸提液浇灌番茄,以这些地区土壤浸提液除菌液的混合液为对照。待番茄生长30天后进行抗虫生测,结果表明:福清、莆田土壤悬浮液处理后番茄植株的抗虫能力显著提高,尤其是福清土壤浸提液处理后的番茄植株的抗虫能力显著提高,即取食对照组的番茄的斜纹夜蛾体重增长率为211%,取食福清土壤浸提液处理组番茄的斜纹夜蛾的体重增长率为97%;闽侯土壤悬浮液处理后番茄植株的抗虫能力与对照相比无显著变化。(3)在消毒的土壤中加入福清土壤浸提液(福清土壤细菌),然后种植番茄,并进行虫害处理,对照没有虫害,收集根际土提取总DNA,并进行16S r DNA测序,对样品进行OTUs聚类分析,区别微生物类群后,进行植物根际细菌的分离鉴定。结果发现:虫害对土壤细菌群落的丰度有影响,即虫害处理后无论是根表土还是根际土,厚壁菌门有所增加,尤其是厚壁菌门的芽孢杆菌属增加,放线菌门微球菌科也增加,而拟杆菌门鞘氨醇杆菌属有所减少。说明虫害番茄植株可能增加土壤中某些根际促生菌在植株根际的定殖,帮助植物抵抗虫害。(4)分别用LB、TSA和NA培养基对福清土壤细菌培养的番茄经过虫害后的根际土壤细菌群落进行分离和鉴定,发现用LB培养基、TSA培养基可分离到拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和厚壁菌门的细菌;而用NA培养基可分离到放线菌门、变形菌门和厚壁菌门的细菌。随后对斜纹夜蛾取食的浇灌福清土壤浸提液的番茄植株的根际土、根表土进行土壤细菌的分离鉴定。通过稀释涂布、平板划线及细菌的分子鉴定,得到76株根际细菌,其中厚壁菌门25株,放线菌门24株,变形菌门24株,拟杆菌门3株,不同种的细菌有33株。(5)对番茄抗虫有显著诱导作用的T8-4/T6-4菌株进一步研究发现:浇灌T8-4/T6-4菌后的番茄植株的过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和胰蛋白酶抑制剂(PI)含量在虫害处理24 h显著升高,分别比对照处理高出2.4、1.4和1.7倍;蛋白酶抑制剂基因(PI-II)、丙二烯氧化物环化酶基因(AOC)、脂氧合酶基因(LOXD)和丙二烯氧化物合酶基因(AOS)在虫害6 h后均显著升高,分别比对照处理高出1.4、2.2、2.7和1.7倍,说明分离鉴定的PGPR可以诱导番茄产生系统抗性进而提高番茄抗虫性。(6)依据前期分离鉴定的植物根际细菌,分别对T1-10、F2-6、F4-1、T1-4、T-2、T2-4进行平皿促生实验以及盆栽实验,结果表明,与对照相比,T1-10和F4-1均可促进番茄根系生长,但对番茄地上部株高和侧枝长度均无显著影响;而F2-6和F4-1处理可增加番茄地上部生物量;T1-4可促进番茄生长,地上部株高和侧枝长度与对照相比都有显著性差异,而T8-4/T6-4混合菌浇灌番茄根系后,对地上部株高和侧枝长度均无显著影响。(7)最后收集接种PGPR后虫害与未虫害取食的番茄的根系分泌物,通过GC-MS分析发现:有或没有虫害番茄的根系分泌物在保留时间15-27 min时段出现有明显差异的峰,说明虫害胁迫后,根系分泌物有显著性差异。即虫害取食可能引起番茄根系分泌物的变化。本研究发现土壤和植物根际细菌对植物生长和抗虫性有重要影响,虫害可以影响到番茄的根分泌物和根际微生物,研究成果为利用PGPR控制作物虫害提供可能。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S436.412
【部分图文】：

R 引物 1ddH2O 6应程序:95℃预变性 2min, 后开始以下循环 95℃ 30sec,55℃ 2 min, 72℃ 5 min; 10℃冷却恒定。测 PCR 产物条带，挑选单一条带的菌液进行测序。菌的筛选及抗虫性测定叶片取样后，测定其相关抗虫蛋白（多酚氧化酶、过氧化物）活性及相关防御基因（PI-II/AOC/LOXD/AOS）表达来确定性的影响。鉴定得到的细菌用 1 mL 注射器接种到番茄根际，以灭菌水天后，每个处理挑选 8 盆长势一致的番茄，以番茄一个侧枝为 1 头 4 龄斜纹夜蛾幼虫，每盆番茄各接 5 个侧枝。记录斜纹夜蛾取食番茄 72 h 后使用万分之一天平统计体重增量。

图 3-2 不同样地土壤悬浮液对番茄生长的影响Fig.3-2 Effects of different extracts of soils collected from different locations on tomatogrowth经多次重复试验后，福清土壤浸提液重复效果好，因此选取福清土壤浸提液处理组番茄的根际土壤样品进行下一步测序实验。3.2 根际及根表土壤细菌多样性分析用 FastDNATMSPIN Kit for Soil 分别提取福清土壤浸提液处理组中虫害和未进行虫害的番茄根际土壤及根表土壤样品总 DNA。用移液枪吸取每个处理 10 μL DNA 样品，用 1%的琼脂糖就凝胶电泳检测福清土壤总 DNA 的完整性。结果显示 DNA 条带比较清晰，说明 DNA 提取的较为完整，可以用于后续分析（图 3-3）。

图 3-2 不同样地土壤悬浮液对番茄生长的影响cts of different extracts of soils collected from different locatgrowth试验后，福清土壤浸提液重复效果好，因此选取福际土壤样品进行下一步测序实验。土壤细菌多样性分析TMSPIN Kit for Soil 分别提取福清土壤浸提液处理根际土壤及根表土壤样品总 DNA。取每个处理 10 μL DNA 样品，用 1%的琼脂糖就凝完整性。结果显示 DNA 条带比较清晰，说明 DNA分析（图 3-3）。
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本文编号：2849050