γ-聚谷氨酸和解磷菌M20对番茄和西瓜穴盘苗基质养分供应和根际细菌群落结构的影响

发布时间：2017-12-30 23:48

本文关键词：γ-聚谷氨酸和解磷菌M20对番茄和西瓜穴盘苗基质养分供应和根际细菌群落结构的影响　出处：《中国农业科学院》2016年博士后论文　论文类型：学位论文

【摘要】：穴盘育苗单株根系发育空间小,基质水肥适量稳定供应对于穴盘壮苗培育至关重要。本研究通过添加γ-聚谷氨酸(γ-poly glutamic acid, γ-PGA)和解磷菌M20来提高基质养分供应能力和调控根际微生物群落,达到节肥增效的目的。以番茄和西瓜为试材,首先通过测定基质理化和生物性状以及幼苗生长发育指标,从5个浓度梯度中筛选出γ-PGA的最佳用量,然后设置对照、接种M20、添加γ-PGA和同时接种M20和添加γ-PGA共4个处理,测定了番茄和西瓜穴盘苗生长发育指标和氮磷养分吸收量,采用荧光显微镜观察GFP标记的M20在根表和根际定殖情况,采用illumine-MiSeq高通量测序技术测定了番茄和西瓜穴盘苗根际细菌群落结构和微生物多样性。主要研究结果如下：1.基质添加γ-PGA显著提高了基质初始持水孔隙度、最大持水量、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、交换性镁、交换性钙含量和EC值,降低了通气孔隙度和pH值,增强了番茄穴盘苗生长发育过程中基质速效氮、速效磷、交换性钙、交换性镁供应能力,显著提高了番茄穴盘苗生长发育后期基质过氧化氢酶活性和中性磷酸酶活性；基质添加γ-PGA,随着添加量增加,番茄穴盘苗叶片叶绿素含量呈逐步增加趋势,而根系活力峰值则出现在3 kg·m-3添加量水平；γ-PGA无论基质添加或顶部灌施,主要促进了番茄穴盘苗茎叶生长,对根系生长发育却表现出一定抑制作用；基质添加γ-PGA对番茄穴盘苗生长发育的促进作用还表现出明显的延迟效应,在幼苗生长发育后期的效果显著优于前期。2.播种前在番茄穴盘苗基质中接种M20、添加γ-PGA和同时接种M20和添加γ-PGA均能使番茄叶面积、茎叶干重、根干重、磷吸收量和壮苗指数增加,基质中性磷酸酶活性和植酸酶活性提高,根际细菌群落结构发生变化,细菌多样性降低。γ-PGA比M20对根际细菌群落的影响大,包括有一些有益菌所在的属,如接种M20主要使链霉菌科某属(Streptomycetaceae unclassified)相对丰度显著增加,添加γ-PGA主要使假单胞菌属(Pseudomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillus)相对丰度增加。由于假单胞属其它菌的竞争作用,γ-PGA并没有显著影响M20在番茄穴盘苗根际定殖。3.播种前基质中添加γ-PGA提高了育苗基质持水孔隙度和最大持水量,增强了西瓜穴盘苗生长发育过程育苗基质氮、磷、钾、钙、镁供应能力,提高了育苗基质微生物活性、中性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性,降低了pH。γ-PGA在西瓜穴盘苗生长发育后期应用效果优于前期,西瓜穴盘苗茎叶干重和叶面积峰值出现在3 kg·m-3 γ-PGA处理,与未添加γ-PGA对照相比分别增加22.6%和55.7%。4.与对照相比接种M20、添加γ-PGA和同时接种M20和添加γ-PGA处理株高、茎粗、叶面积、茎叶干重、磷吸收量和壮苗指数均显著增加,基质磷酸酶活性显著增加,西瓜根际细菌群落结构发生变化,细菌多样性降低。γ-PGA比M20对根际细菌群落的影响大,包括有一些有益菌所在的属,如接种M20主要使链霉菌属(Streptomyces)相对丰度增加,添加y-PGA主要使假单胞菌属(Pseudomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、贪铜菌属(Cupriavidus)、和芽孢杆菌属(Bacillus)相对丰度增加。由于假单胞属其它菌的竞争作用,γ-PGA并没有显著影响M20在西瓜穴盘苗根际定殖。以上结果说明,番茄和西瓜穴盘苗添加γ-PGA最佳施用量为3 kg·m-3,接种M20和添加γ-PGA均改变了根际细菌群落结构,并使一些有益细菌属的丰度增加,提高了基质磷酸酶活性和幼苗磷吸收量,促进了番茄和西瓜穴盘苗生长发育和壮苗形成。
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【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士后
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S641.2;S651

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