自毒物質介導太子參根際微生態(tài)功能劣化研究.pdf

1、連作障礙已成為太子參栽培中的瓶頸,而自毒物質介導下的根際微生態(tài)功能失調已成為當前連作障礙研究的熱點問題,也是連作障礙機制及其控制技術研究的重要切入點。
　　在前期研究基礎上,本研究進行了大田栽培下的正茬、重茬太子參的根際土壤和未種植太子參的對照土壤取樣,首先運用HPLC技術定量分析了土壤中主要酚酸類物質動態(tài),利用T-RFLP技術探討自毒物質介導下的土壤微生物種群動態(tài),進而鎖定關鍵微生物;進一步利用平板法從太子參根際土壤中分離目標微

2、生物,逐步通過外源添加太子參浸提液和主要酚酸類自毒物質水溶液實驗探討自毒物質對細菌生長的影響,從而篩選出對酚酸響應較為明顯的菌株;基于此構建了太子參無菌繁殖體系探索分離的菌株對太子參的作用效果及其對太子參病原性真菌的作用效果;最后對篩選的關鍵微生物進行形態(tài)鑒別與分子鑒定,在此基礎上運用RT-PCR技術定量分析了自毒物質介導下的關鍵微生物的變化規(guī)律。主要研究結果如下:
　　對照、正茬、重茬土壤中微生物種群變化的分析結果表明,對照土壤

3、中共檢測到50個屬,正茬為126個屬,而重茬為88個屬。對照與正茬相比,正茬土壤中微生物種群多樣性增加,且在正茬土壤中以假單胞菌、芽孢桿菌、伯克氏菌等為代表的有益微生物占主導地位。這些有益微生物參與了土壤中N、C、S元素循環(huán),纖維素降解,抑制病原菌生長以及促進植物生長等。但重茬與正茬相比,重茬土壤中微生物種群多樣性減少,有益菌種類數量減少,且以螺旋體屬、腸球菌屬、腸桿菌屬為代表的有害微生物種類數量增加,并逐漸占據主導地位。
　　對

4、照、正茬、重茬土壤中主要酚酸類物質的含量及其變化規(guī)律的分析結果表明,對照、正茬、重茬根際土壤中幾種目標酚酸變化趨勢均為先下降后升高,且重茬中各酚酸含量均顯著高于對照與正茬。對照土壤中對羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.36mg/kg-1(干土)、0.64mg/kg-1(干土)、0.57mg/kg-1(干土)、0.32mg/kg-1(干土)。正茬土壤中對羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.25mg?kg-1(

5、干土)、0.31mg?kg-1(干土)、0.18mg/kg-1(干土)、0.11mg/kg-1(干土)。重茬土壤中對羥基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香蘭素含量分別為:0.54mg/kg-1(干土)、0.91mg/kg-1(干土)、1.03mg/kg-1(干土)、0.50mg/kg-1(干土)。對照、正茬中4種酚酸總量為1.89mg/kg-1與0.85mg/kg-1,而重茬中4種酚酸總量達2.98mg?kg-1,重茬中4種酚酸總含量為對照的1

6、.6倍,為正茬的3.5倍。由此分析認為,重茬土壤中酚酸物質濃度升高可能直接作用于太子參,造成太子參自毒作用,抑制其生長,自毒物質還會引起微生物區(qū)系發(fā)生變化,降低太子參根際微生態(tài)的穩(wěn)定性及其抗劣化的能力,最終影響太子參的生長。
　　從太子參根際土壤中分離可培養(yǎng)細菌,通過外源添加參提液,阿魏酸、香蘭素、對羥基苯甲酸及其混合液,測其對菌株生長的影響,從分離的細菌中篩選出10mmol/L-1、33mmol/L-1、100mmol/L-1的

7、單體酚酸或混合酚酸對菌生長有促進作用的菌株1株,有抑制作用的菌株1株,經過形態(tài)鑒別與分子鑒定為腸桿菌和伯克氏菌。通過細菌與太子參組培苗共培實驗確認腸桿菌對太子參組培苗有毒害作用。通過細菌與病原真菌對峙培養(yǎng),表明伯克氏菌具有拮抗太子參病原性鐮刀菌的功能,并通過與太子參組培苗共培實驗確認伯克氏菌對太子參無毒害作用,可為利用生防菌控制太子參病害提供參考。
　　最后,運用熒光定量PCR技術檢測不同連作類型土壤中腸桿菌與伯克氏菌的數量,結果

8、顯示對照、正茬、重茬土壤中腸桿菌的數量分別為:59242個/g-1鮮土、73006個/g-1鮮土、145440個/g-1鮮土,隨著種植年限增加,腸桿菌的數量呈不斷升高的趨勢。而對照、正茬、重茬土壤中伯克氏菌屬(有益菌)的數量為:42182個/g-1鮮土、149609個/g-1鮮土、62021個/g-1鮮土,隨著種植年限增加,伯克氏菌在正茬土壤中的數量增加,而在重茬土壤中的數量減少,差異達顯著水平。進一步驗證了有益菌與有害菌此消彼長的狀況