内生真菌拟茎点霉增加花生结瘤的机理及其缓解连作障碍的潜力研究

发布时间：2023-05-11 02:43

　　花生是我国重要的油料和经济作物,产量世界第一,种植面积世界第二。由于我国的另外一个油料作物大豆产业受到国外冲击很大,所以花生的高产和稳产对于我国食用油产业的稳定及其在世界上的竞争力具有重要的意义。由于我国可耕地有限,农民常在同一块地上多年连续种植花生,因此,在我国许多花生老产区,花生连作障碍已成为制约花生产量的重要问题。长期的花生连作造成出苗率降低、结果数减少、产量下降,并且这种制约作用随着连作年限的延长而加重。造成花生连作障碍的主要因素包括土壤化感物质积累、酶活力下降和土壤微生物区系恶化。针对这个问题,国内外学者进行了大量研究。目前缓解花生连作障碍的方法主要包括轮作、土壤消毒、施加有机肥和施加有益微生物等。但是,由于受到地域、传统和技术的限制,目前这些方法仍不能被广泛用于克服花生连作障碍。前期我们课题组从重阳木的茎内皮分离得到一株内生真菌,命名为枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambari)。盆栽实验发现上壤接种P.liquidambari能够增加土壤酶活性、改善土壤微生物区系,有助于缓解花生连作障碍。进一步的分析发现内生真菌P.liquidambari接种后花生产量的...

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 花生连作障碍概述
    1.2 花生连作障碍产生的主要原因
        1.2.1 连作土壤酚酸类化感物质的积累影响花生生长
        1.2.2 连作土壤微生物区系恶化影响花生生长
        1.2.3 连作土壤酶活性降低影响花生生长
        1.2.4 连作土壤养分失衡影响花生生长
    1.3 连作土壤结瘤和固氮降低导致花生连作障碍
    1.4 花生连作障碍防治的一般措施
    1.5 内生真菌用于缓解花生连作障碍
    1.6 内生真菌通过增加结瘤固氮缓解花生连作障碍的研究进展
    1.7 论文科学假说与研究内容
    1.8 参考文献
第2章 内生真菌P.liquidambari对抑制慢生根瘤菌生长的酚酸类化感物质的降解机制
    2.1 材料和方法
        2.1.1 供试材料与菌株
        2.1.2 酚酸类化感物质对慢生根瘤菌生长、生物膜形成和nodC基因表达的影响
        2.1.3 酚酸类化感物质对花生结瘤的影响
        2.1.4 P.liquidambari对酚酸类化感物质降解的最适浓度
        2.1.5 p.liquidambari对酚酸类化感物质的降解
        2.1.6 p.liquidambari对酚酸类化感物质的代谢产物检测
        2.1.7 检测降解酶活性
        2.1.8 检测代谢酶基因的表达
        2.1.9 漆酶抑制实验
        2.1.10 P.liquidambari在土壤条件下对酚酸类化感物质的降解潜力
        2.1.11 数据处理
    2.2 结果与分析
        2.2.1 酚酸对慢生根瘤菌生长、生物膜形成、nodC基因表达和花生结瘤的影响
        2.2.2 不同酚酸初始浓度对P.liquidambari降解的影响
        2.2.3 最适浓度下P.liquidambari对酚酸的降解
        2.2.4 鉴定P.liquidambari对酚酸降解的中间代谢产物
        2.2.5 P.liquidambari对酚酸降解的代谢途径
        2.2.6 代谢产物和降解酶活性的动态变化
        2.2.7 降解酶的转录水平
        2.2.8 内生真菌漆酶在酚酸降解中的作用
    2.3 讨论
    2.4 参考文献
第3章 内生真菌P.liquidambari通过增强H₂O₂和NO信号途径增加花生结瘤和固氮
    3.1 材料和方法
        3.1.1 实验菌株和土壤
        3.1.2 植物材料、预发芽和体外接种
        3.1.3 检测内生真菌P.liquidambari在花生根中的侵染和定殖
        3.1.4 化学试剂和处理
        3.1.5 花生结瘤和固氮参数分析
        3.1.6 提取H₂O₂和NO
        3.1.7 RNA提取和qRT-PCR
        3.1.8 盆栽实验
        3.1.9 数据分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 P.liquidambari在花生根中的侵染和定量
        3.2.2 P.liquidambari增加花生结瘤和固氮
        3.2.3 P.liquidambari诱导的结瘤和固氮增加涉及H₂O₂的增加
        3.2.4 P.liquidambari诱导的结瘤和固氮增加涉及NO的增加
        3.2.5 P.liquidambari诱导的结瘤和固氮增加中H₂O₂和NO生物合成的相互作用
        3.2.6 P.liquidambari诱导的NO依赖于H₂O₂的产生
        3.2.7 不同处理中共生相关基因SymRK和CCaMK的转录响应
        3.2.8 盆栽条件下P.liquidambari诱导的结瘤和固氮增加通过增强H₂O₂和NO信号途径
    3.3 讨论
    3.4 参考文献
第4章 内生真菌P.liquidambari共生诱导的根系分泌物有助于改善连作红壤固氮微生物的群落结构
    4.1 材料和方法
        4.1.1 内生真菌、花生品种和实验土壤
        4.1.2 检测P.liquidambari侵染和定殖、收集花生根系分泌物
        4.1.3 实验设计
        4.1.4 土壤化学和生物学特性分析
        4.1.5 DNA提取和qRT-PCR
        4.1.6 检测CLPPs
        4.1.7 PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE)
        4.1.8 PCR产物克隆测序
        4.1.9 盆栽实验
        4.1.10 花生根系分泌物分析
        4.1.11 数据分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 内生真菌P.liquidambari在花生根系的侵染和定殖
        4.2.2 土壤化学和生物学特性
        4.2.3 土壤细菌、真菌、AOB、AOA和固氮菌的丰度
        4.2.4 土壤中微生物对碳源利用动态和种类的影响
        4.2.5 土壤微生物代谢功能的主成分(PCA)和冗余分析(RDA)
        4.2.6 土壤微生物群落的PCA
        4.2.7 土壤微生物群落的典范对应分析(CCA)
        4.2.8 DGGE条带的克隆测序分析
        4.2.9 P.liquidambari共生增加花生结瘤和固氮
        4.2.10 根系分泌物组分
    4.3 讨论
    4.4 参考文献
第5章 田间条件下接种内生真菌P.liquidambari对缓解花生连作障碍的综合作用效果
    5.1 材料和方法
        5.1.1 花生品种和P.liquidambari菌丝接种液准备
        5.1.2 实验设计和取样
        5.1.3 检测P.liquidambari的定殖
        5.1.4 检测土壤微生物数量和活性
        5.1.5 变性梯度凝胶电泳(DGGE)
        5.1.6 检测土壤酶活性和酚酸浓度
        5.1.7 养分分析
        5.1.8 检测花生发病率和农艺指数
        5.1.9 花生品质分析
        5.1.10 数据分析
    5.2 结果与分析
        5.2.1 P.liquidambari在花生根际土壤和根中的定殖
        5.2.2 根际土壤可培养微生物分析
        5.2.3 土壤微生物活性
        5.2.4 接种P.liquidambari对根际微生物群落的影响
        5.2.5 根际土壤酶活性
        5.2.6 土壤酚酸类化感物质浓度
        5.2.7 接种P.liquidambari对矿质养分的影响
        5.2.8 花生疾病防控和农艺指数分析
        5.2.9 皮尔森相关系数分析
        5.2.10 接种P.liquidambari对花生品质的影响
    5.3 讨论
    5.4 参考文献
第6章 全文总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
在读期间发表的学术论文及研究成果
在读期间所获荣誉
致谢



本文编号：3813998