土壤细菌群落和根系分泌物影响番茄青枯病发生的生物学机制
发布时间：2020-05-09 20:33
【摘要】：植物土传病害严重限制了作物生产。尽管植物与病原菌的相互关系被广泛研究,但是这一关系仅占植物和微生物互作关系的一小部分。自然条件下,植物能够与高度多样的土壤微生物相互作用,土壤微生物群落对植物健康具有重要意义。另一方面,植物将大量光合作用合成的碳以低分子量根系分泌物的形式分泌到根际,根系分泌物在调控植物与病原菌的相互关系及土壤微生物的募集中发挥着重要作用。本文以番茄土传青枯病(致病菌Ralstonia solanacearum,青枯菌)为病害模型,首先研究了田间初始土壤细菌群落组成对番茄植株健康的影响,接着在温室条件下研究了番茄青枯病与植物生长对根际土壤理化性质及细菌群落组成的影响,然后通过室内试验证明了根系分泌物的变化是青枯病改变番茄根际细菌群落组成重要原因,进而利用模拟根系分泌物研究了碳源类别和丰富度对土壤细菌群落组成和青枯病害的影响,最后探究了根系分泌物的吸附对青枯病发生的影响。本文试图揭示根际微生物群落在病原菌侵染条件下的功能和演化规律,并阐明根系分泌物对土壤微生物群落组成和功能的影响,为通过影响根系分泌物和调控土壤微生物群落防控植物土传病害提供理论基础。主要研究结果如下:1.采用非破坏性根际土壤连续取样方法,在田间(原位异质土壤)条件下研究了健康和发病番茄植株生长过程中根际病原菌数量、细菌总量和细菌群落组成的动态变化。结果表明,番茄的最终健康状态(健康或发病)与其初始土壤细菌群落组成呈现显著相关,而与测得的初始土壤细菌总量、病原菌总量以及土壤理化性质无显著相关性。健康和发病番茄根际细菌群落组成在不同生长时期均具有显著差异,但这一差异随植物生长逐渐减小。与始终保持健康的番茄植株相关的初始土壤细菌OTU大多属于Proteobacteria和Bacteroidets,但这些OTU的相对丰度大多随植物生长逐渐降低。从健康植株初始土壤中筛选到更多具有青枯菌拮抗能力的芽孢杆菌属和假单胞菌属细菌。2.采用非破坏性根际土壤连续取样方法,在温室盆栽(均质土壤)试验体系下研究了番茄植株生长和病害侵染过程中根际病原菌数量、土壤理化特性和细菌群落组成的变化,并根据盆栽试验结束时番茄植株的萎蔫情况和茎部病原菌检测结果,将番茄分为健康、潜在发病和发病3种健康状态。不同健康状态的植株初始土壤中含有相似的青枯菌数量,但其最终根际病原菌数量存在显著差异。番茄植株的生长影响了根际土壤理化特性和细菌群落组成,根际土壤理化特性与细菌群落组成呈显著相关。青枯病侵染显著影响了根际细菌群落组成,且不依赖于对土壤理化特性的改变。青枯病及其与番茄生长时期的交互作用显著影响了根际土中Chloroflexi,Betaproteobacteria,Gammaproteobacteria和Gemmatimonadetes等7个细菌分类单元的相对丰度。Gemmatinonadetes,Fimicutes和Chlamydiae的组成对番茄青枯病响应快速。3.通过收集无菌及青枯菌侵染条件下的番茄根系分泌物并外源添加到土壤中,发现青枯菌侵染能诱导番茄根系分泌物的改变,并且促进咖啡酸的分泌。体外试验发现咖啡酸能够直接抑制青枯菌生长。青枯菌诱导根系分泌物的变化能显著改变土壤细菌群落组成,感染番茄根系分泌的咖啡酸在调控土壤细菌群落组成中发挥重要作用。4.研究了不同类别碳源(糖类、有机酸、氨基酸和酚酸)和碳源丰富度的模拟根系分泌物连续外源添加对土壤细菌群落组成和青枯病发病率的影响。结果表明根系分泌物中的氨基酸类物质和有机酸类物质可通过影响土壤细菌群落组成间接影响青枯病的发病率,此外,根系分泌物中氨基酸类物质的含量与青枯病发病率呈显著正相关。根系分泌物的碳源丰富度对青枯病发病率的直接影响作用不显著,但可以通过影响土壤细菌群落组成间接影响青枯病发病率。根系分泌物中有机酸类物质比例与土壤细菌总量和青枯菌总量呈显著正相关,氨基酸的比例与土壤细菌总量呈显著正相关。5.研究番茄根系分泌物的吸附(以生物炭为吸附剂)对青枯菌行为和青枯病发病率的影响,结果表明番茄根系分泌物的吸附能够影响青枯菌的增殖,并促进了生物炭对青枯菌的吸附。此外,生物炭能够抑制青枯菌的泳动能力并减少番茄根际定殖的青枯菌数量从而降低青枯病的发病率。综上所述,根际细菌群落与番茄青枯病之间存在相互作用,根系分泌物是影响土壤细菌群落组成和青枯病发病率的重要因子,通过添加或吸附相应根系分泌物组分能够达到降低青枯病发病率的目的。
【图文】：
莲部却检测到大量的病原菌（Ｓｗａｎｓｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００５，邋Ｈａｙｗａｒｄ，邋１９９１）？逡逑番前青枯病的致病菌为青枯劳尔氏菌以下称青枯菌），逡逑该菌在入侵寄主之前可在植物病残体和土壤中长期存活（图１－１），并随着雨水或灌溉逡逑水移动到植物根部，主要依附于根部根毛区，通常通过番茄根部的生物孔口（如次生逡逑根的根管部）或机械损伤进入植物体内（王军，２００５）。而后该菌随水分传输转移，侵逡逑染木质部薄壁组织并进入导管。青枯菌可在木质部导管中大量X椫常靠肆孔橹义狭靠纱铮保埃傅剑保埃保蔷湫纬傻ノ唬ǎ茫铮欤铮睿澹妫铮颍恚椋睿珏澹酰睿椋簦茫疲眨⑼ü头虐饷浮⒌板义习酌负桶舛嗵堑榷拘砸蜃樱⒕ゲ康脊芩鹕撕妥璋衷耸洌⒆钪盏贾路阎插义现昕菸退劳觯ǎ剩幔悖铮猓箦澹澹翦澹幔欤玻埃保玻诲澹牵澹睿椋睿澹玻埃保埃诲澹模椋纾铮睿睿澹翦澹澹翦澹幔欤玻埃保玻７⒉≈仓晁劳龊箦义洗罅壳嗫菥诓≈瓴刑逯杏捞逵蚍祷赝寥乐校⑺孀畔乱患痉训闹种部夹洛义弦宦智秩荆ㄍ蹙
本文编号：2656700
【图文】：
莲部却检测到大量的病原菌（Ｓｗａｎｓｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００５，邋Ｈａｙｗａｒｄ，邋１９９１）？逡逑番前青枯病的致病菌为青枯劳尔氏菌以下称青枯菌），逡逑该菌在入侵寄主之前可在植物病残体和土壤中长期存活（图１－１），并随着雨水或灌溉逡逑水移动到植物根部，主要依附于根部根毛区，通常通过番茄根部的生物孔口（如次生逡逑根的根管部）或机械损伤进入植物体内（王军，２００５）。而后该菌随水分传输转移，侵逡逑染木质部薄壁组织并进入导管。青枯菌可在木质部导管中大量X椫常靠肆孔橹义狭靠纱铮保埃傅剑保埃保蔷湫纬傻ノ唬ǎ茫铮欤铮睿澹妫铮颍恚椋睿珏澹酰睿椋簦茫疲眨⑼ü头虐饷浮⒌板义习酌负桶舛嗵堑榷拘砸蜃樱⒕ゲ康脊芩鹕撕妥璋衷耸洌⒆钪盏贾路阎插义现昕菸退劳觯ǎ剩幔悖铮猓箦澹澹翦澹幔欤玻埃保玻诲澹牵澹睿椋睿澹玻埃保埃诲澹模椋纾铮睿睿澹翦澹澹翦澹幔欤玻埃保玻７⒉≈仓晁劳龊箦义洗罅壳嗫菥诓≈瓴刑逯杏捞逵蚍祷赝寥乐校⑺孀畔乱患痉训闹种部夹洛义弦宦智秩荆ㄍ蹙
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