两株生防菌对香蕉枯萎病防控效果及根际土壤微生物群落的影响

论文摘要

香蕉既是许多发展中国家的一种主要的食物和经济来源,也是世界贸易中第五大重要农产品。但香蕉枯萎病的出现和大范围蔓延,给全球香蕉种植产业带来重大经济损失。目前,生物防治是防控香蕉枯萎病最具前景的措施,其研究主要涉及生防菌的筛选、盆栽实验、大田应用及防控机制的研究等方面。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens.XP1）和绿色木霉菌（Trichoderma viride.XP2）由该课题组前期自主筛选得到,对绿色荧光蛋白标记的香蕉枯萎病4号生理小种（Fusarium oxysporum f.sp.cubense Race4 GFP-FOC4）具有较高防效,平板对峙实验抑菌圈分别为46.3 mm和62.5 mm,比现有文献报道的生防菌抑菌圈（27.0±8.7 mm,n=26）分别增加1.7倍和2.3倍。为验证两株生防菌XP1和XP2对香蕉枯萎病的防控效果及防控机制,本研究采用大田试验,借助实时荧光定量PCR技术和Illumina Hiseq 2500高通量测序平台,对试验各处理根际土壤病原菌、生防菌数量分别进行定量测定,并分析两株生防菌XP1和XP2对根际土壤微生物群落结构多样性的影响。主要研究结果如下:（1）接种XP1和XP2均能有效防控香蕉枯萎病的发生,且防效极显著（P<0.01）。模拟健康土壤的B1处理和F1处理香蕉植株无发病现象;分别接种GFP-FOC4的B2处理和F2处理香蕉植株发病率分别高达95.0%、85.6%;B3处理（在接种GFP-FOC4的基础上接种XP1）和F3处理（在接种GFP-FOC4的基础上接种XP2）香蕉植株的发病率分别仅为13.3%、12.8%,防治效果分别为84.2%、78.7%。（2）利用实时荧光定量PCR技术和激光共聚焦扫描显微镜观察,生防菌XP1和XP2均能在香蕉植株根际土壤大量定殖增殖,并抑制GFP-FOC4数量的增长。模拟健康土壤的B1处理和F1处理在根际土壤中未观察到带有荧光标记的根际病原菌GFP-FOC4,B3、F3处理中带有荧光标记的根际病原菌GFP-FOC4明显少于B2和F2处理。B3处理XP1的拷贝数较B2处理（1.42×102copies/g）提高了5个数量级,用FOC4特异性引物扩增得到的FOC4拷贝数较B2处理（4.67×107copies/g）下降了4个数量级;F3处理XP2的拷贝数较F2处理（3.76×102copies/g）提高了4个数量级,FOC4拷贝数较F2处理（4.34×104copies/g）下降了3个数量级。（3）通过Illumina Hiseq 2500高通量测序平台,对各处理香蕉植株根际土壤进行微生物群落多样性分析。结果表明,B1、B2和B3三个处理在细菌群落多样性分析过程中,共获得886890个有效序列,在97%的相似水平下聚类后共获得61660个OTUs（Operational Taxonomic Units）。三个处理的所有优质序列经聚类注释后归属于40个门,145个纲,285个目,444个科,710个属。B1、B2、B3三个处理的优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）,其中变形菌门（Proteobacteria）在B3处理中所占比重最大,高达53.78%;酸杆菌门（Acidobacteria）在B1处理中所占比重较大,为18.50%;厚壁菌门（Firmicutes）在B2处理中占有14.63%的比重,高于B1处理和B3处理。在属水平上,芽孢杆菌属在接种XP1的B3处理中比重最大,占32.04%;B2处理次之,占1.35%;B1处理最小,占0.52%。当LDA值>4.0时,芽孢杆菌属是属水平上造成三个处理之间差异的最重要物种。同时就细菌群落多样性指数而言,接种XP1能提高根际土壤细菌物种数量,Chao1指数和Observed-species指数较单一接种致病菌的处理分别增加7.3%、0.7%。根际土壤细菌群落结构向健康土壤细菌群落结构特征的方向逐渐演替。（4）F1、F2和F3三个处理在真菌群落多样性分析过程中,共获得611653个有效序列,在97%的相似水平下聚类后共获得4737个OTUs,8个真菌门,27个纲,82个目,164个科,276个属。子囊菌门（Ascomycota）是F1、F2、F3处理的优势菌门,分别占相对丰度≥1%物种的74.36%、99.53%、99.36%。相对丰度≥1%的担子菌门（Basidiomycota）和接合菌门（Zygomycota）在F1处理中分布较多,分别占相对丰度≥1%物种的7.40%和5.73%,在F2和F3中所占的比重均不超过1%。在属水平上,木霉属（Trichoderma）在接种XP2的F3处理中所占的比重最大,为97.13%;F1处理次之,占15.89%;F2处理所占的比重最小,仅为0.15%。F3处理在接种XP2后木霉菌属在F3处理真菌群落的优势地位极其显著（P<0.01）,同时镰刀菌属（Fusarium）在F3处理真菌群落中比重较F2处理减少了15.97%。（5）通过对不同处理根际土壤微生物群落特征和环境因子之间的冗余分析,得出在属水平上,芽孢杆菌属（Bacillus）、木霉属（Trichoderma）的丰度与土壤pH值呈显著正相关关系（P<0.05）。说明适当调节土壤pH值能调整土壤中生防菌所占的比重。综上所述,试验所用生防菌XP1和XP2能在香蕉根际土壤大量定殖和增殖,并通过代谢产生的抑菌物质、生态位占据、生防菌-致病菌-微生物群落多样性之间的相互作用来抑制香蕉枯萎病致病菌的生长,达到较好的防控效果。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 文献综述
•   1.1 研究背景
•   1.2 目前香蕉枯萎病的防治措施
•     1.2.1 化学措施防控
•     1.2.2 抗病品种选育
•     1.2.3 生物措施防控
•     1.2.4 蕉园综合管理
•   1.3 生物防治国内研究现状
•   1.4 生物防治国外研究现状
•   1.5 研究目的
•   1.6 研究内容
•   1.7 技术路线
•   1.8 论文创新点
• 第二章 两株生防菌对香蕉枯萎病的防控效果
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 试验区概况
•     2.1.2 试验材料与仪器
•     2.1.3 试验设计
•     2.1.4 试验方法
•   2.2 结果与分析
•     2.2.1 生防菌阻控香蕉枯萎病菌的定殖情况
•     2.2.2 香蕉发病率、病情指数、防控效果统计
•   2.3 讨论
•   2.4 小结
• 第三章 解淀粉芽孢杆菌（XP1）对香蕉枯萎病根际土壤细菌群落特征的影响
•   3.1 试验材料与方法
•     3.1.1 试验材料与仪器
•     3.1.2 试验设计
•     3.1.3 试验方法
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 根际土壤中病原菌（FOC4）和解淀粉芽孢杆菌（XP1）的实时荧光定量分析
•     3.2.2 解淀粉芽孢杆菌（XP1）对根际土壤细菌群落多样性影响分析
•     3.2.3 细菌门、属水平上群落结构与根际土壤环境因子的冗余分析（RDA）
•   3.3 讨论
•     3.3.1 蕉园根际土壤中病原菌和生防菌的实时荧光定量分析
•     3.3.2 解淀粉芽孢杆菌（XP1）对香蕉根际土壤细菌微生物群落多样性的影响
•     3.3.3 微生物细菌群落结构特征和土壤理化指标的冗余分析（RDA）
•   3.4 小结
• 第四章 绿色木霉菌（XP2）对香蕉枯萎病根际土壤真菌群落特征的影响
•   4.1 试验材料与方法
•     4.1.1 试验材料与仪器
•     4.1.2 试验设计
•     4.1.3 试验方法
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 蕉园根际土壤中病原菌（FOC4）和绿色木霉菌（XP2）的实时荧光定量分析
•     4.2.2 绿色木霉菌（XP2）对根际土壤真菌群落多样性的影响分析
•     4.2.3 真菌门、属水平上群落结构与根际土壤环境因子的冗余分析（RDA）
•   4.3 讨论
•     4.3.1 蕉园根际土壤中病原菌（FOC4）和绿色木霉菌（XP2）的实时荧光定量分析
•     4.3.2 绿色木霉菌（XP2）对香蕉根际土壤真菌微生物群落多样性的影响
•     4.3.3 微生物真菌群落结构特征和土壤理化指标的冗余分析（RDA）
•   4.4 小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马凤娟

导师: 徐培智

关键词: 香蕉枯萎病,根际土壤,解淀粉芽孢杆菌,绿色木霉菌,防效,微生物多样性

来源: 甘肃农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学,农艺学,植物保护,植物保护,园艺

单位: 甘肃农业大学

分类号: S154.3;S476.1;S436.68

DOI: 10.27025/d.cnki.ggsnu.2019.000157

总页数: 85

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