香蕉抑病型根際微生物區系形成機制研究

《香蕉抑病型根際微生物區系形成機制研究》是沈宗專為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：香蕉抑病型根際微生物區系形成機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沈宗專
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

香蕉長期連作致使土壤微生物區系失衡，導致土傳枯萎病發生嚴重。土壤微生物區系調控是防控香蕉土傳枯萎病的重要手段之一，而形成抑病型根際微生物是區系調控的最終方向。申請人前期工作已證實海南某低發枯萎病蕉園能形成抑病型根際微生物區系，但此香蕉根際在不同生育期從土體土壤中具體招募了何種微生物進行組裝而形成此抑病型微生物區系亟待研究。本項目擬利用MiSeq高通量測序技術輔以實時螢光定量qPCR技術，通過田間定位及室內培養試驗，解析不同生育期香蕉抑病型土體及根際微生物區系的特徵，揭示不同生育期香蕉根系分泌物如何驅動抑病型根際微生物的組裝，並探究香蕉抑病型根際抵禦尖孢鐮刀菌侵染的微生物生態學過程。本項目擬探明抑病型根際形成的關鍵時期和關鍵因子並闡明根系分泌物介導下的香蕉抑病型根際微生物區系的形成機制，最終為防控香蕉連作生物障礙提供理論指導。

結題摘要

香蕉土傳枯萎病的爆發嚴重製約了我國乃至世界“卡文迪許”香蕉產業的發展。抑制香蕉土傳枯萎病發生的土壤微生物區系的形成機制解析及其抵禦尖孢菌的微生態機制仍有待深入研究。本項目主要研究了抑病型土壤上所種植的香蕉形成的根際土壤及不同植株組織的微生物區系特徵及土壤代謝組與抑病能力的相關性。此後進一步研究了抑病型土壤微生物區系多樣性對微生物區系裝配的影響以及裝配後的微生物區系抵禦尖孢菌入侵的影響。最終，研究了土壤初始理化屬性對抑病型土壤微生物區系裝配的影響。主要結果如下：從土體至根際、根、莖、葉群落多樣性指數逐漸下降。各生態位可培養細菌組成分析表明假單胞菌平均相對豐度及其對群落差異貢獻度較高，抑病型蕉園假單胞菌數量和種類更多，銅綠假單胞菌、香茅醇假單胞菌、黃褐假單胞菌、香魚假單胞菌、台灣假單胞菌、P. lutea、及P. rhizosphaerae為抑病蕉園特有假單胞菌。抑病型土壤代謝組分析表明中棕櫚酸單甘油酯、單硬脂酸甘油酯、甲胺、磷酸鹽和木糖與土壤抑病能力的形成有關。抑病型土壤微生物多樣性與微生物區系裝配的結果表明，隨著所培育微生物區系細菌豐富度的降低，土壤抑制尖孢菌入侵的能力下降；抑病型土壤中噬幾丁質菌科、噬纖維菌科、粘球菌科和草酸桿菌科以及鞘脂桿菌科與抵禦尖孢菌入侵能力顯著相關。不同多樣性抑病型土壤微生物區系與尖孢菌入侵關係的研究結果表明，細菌多樣性高的群落通過提高群落中物種之間協同關係所占的比例，增強了抵禦尖孢菌入侵的能力，具有降解真菌細胞壁能力的馬賽菌屬等關鍵微生物是抵禦尖孢菌的入侵的關鍵微生物。抑病型土壤初始的理化性狀對土壤微生物群落的裝配起著驅動作用，裝配形成的微生物區系中溶桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、鏈黴菌屬等是抑制尖孢鐮刀菌入侵的關鍵微生物類群。本項目的研究對於解析抑病型土壤微生物區系的形成機制具有一定的理論指導意義，同時，構建的可培養微生物資源庫為調控連坐土壤形成抑病型土壤提供了生物資源。