廣譜植物內生真菌促進連作花生結瘤與氮素積累的機理

《廣譜植物內生真菌促進連作花生結瘤與氮素積累的機理》是依託南京師範大學，由戴傳超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：廣譜植物內生真菌促進連作花生結瘤與氮素積累的機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：戴傳超
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

花生是我國重要油料作物，多年連作會導致連作障礙。前期研究表明，向土壤中施加廣譜內生真菌擬莖點霉B3菌株可以顯著增加花生產量並提高結瘤能力和籽粒蛋白含量。提高花生結瘤能力是克服連作障礙的關鍵原因之一，而其機理不清楚。推測其可能原因是B3菌改善了土壤環境，改變了花生生理狀態並促進生長與光合作用而有利於結瘤和固氮。本項目擬採用變性膠梯度電泳、理化分析、DNA測序與表達譜分析等手段進行研究。首先探討B3菌添加後化感物質分解與根瘤菌多樣性關係，分析土壤環境向有利於花生結瘤狀態改變的原因。其次，分析B3菌刺激花生產生有利於結瘤的生理反應和信號過程，探討促進結瘤的基因表達基礎，闡述內生真菌有利於結瘤的生理過程。第三，探討B3菌促進花生生長和光合作用為根瘤形成、固氮提供能量並導致籽粒氮素積累和增產的機制。本研究將為克服花生連作障礙提供新的視角，理論上有利於進一步闡述內生菌與宿主及其它共生微生物的生態關係。

結題摘要

花生是我國重要油料作物，多年連作會導致連作障礙。前期研究表明，向土壤中施加廣譜內生真菌楓香擬莖點霉 B3 菌株可以顯著增加花生產量並提高結瘤能力和籽粒蛋白含量。提高花生結瘤能力是克服連作障礙的關鍵原因之一，而其機理不清楚，本項目對此開展研究。研究結果表明，B3菌施加到土壤中，可以分解土壤中的化感物質，如阿魏酸、肉桂酸、芥子酸、木犀草素、白藜蘆醇等，從而有利於細菌的增殖。B3菌施加到連作花生土壤中，可以提高根際土壤中固氮菌豐度，改變其群落結構。B3菌施加也有利於根瘤內可培養細菌及具有促生潛力的細菌多樣性增加。闡明了B3菌降解上述化感物質的途徑，克隆其降解關鍵酶之一漆酶的基因，在粟酒裂殖酵母中異源表達，證明了其功能。B3菌接種到花生，可以在其體內有效定殖，並引起其防禦反應相關酶活力的升高，根際分泌物的增加。這有利於根瘤菌與花生建立共生關係。B3菌共生組花生根系分泌物能夠顯著增加根瘤菌的生長、被膜形成、趨化性、nodC 結瘤基因表達和結瘤數量。對根系分泌物組分分析表明，這種結瘤能力的增強與根系分泌物中酚酸、黃酮、有機酸和胺基酸組分含量的提高密切相關。花生體內鈣離子、鈣調蛋白、H2O2、 NO、生長素，介導了B3和宿主之間的信號過程。B3 菌與慢生根瘤菌共接種促進了連作花生根瘤原基和成熟根瘤的形成，同時增強了根瘤的生長發育和固氮效率。B3菌處理短暫地誘導了花生的防禦回響，激活了根部黃酮合成相關酶的活性，促進了葉片光合活性和總糖含量的提高。同時，共接種組花生根瘤內碳代謝物含量以及碳代謝相關酶的活性比對照組高。本研究對闡明花生與微生物複合共生關係以及緩解其連作障礙有重要參考價值。總體上按期完成了研究工作，實現預期目的。已發表17篇研究論文，其中SCI論文11篇，中文期刊論文6篇，另有部分論文在整理中。申請發明專利2件。博士生2人，碩士生6人參加本項目研究並撰寫學位論文，獲得相應學位。