多粘类芽孢杆菌LRS-1对辣椒疫霉病害根际微生态的修复研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hngscg
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辣椒疫霉病是一种严重威胁辣椒生产的世界性土传病害,能够导致田间种植或设施栽培条件下辣椒产量严重损失以及品质明显降低,对该病害进行生物防治具有高效、无污染、可持续等优点。本文以辣椒疫霉病态土壤为研究对象,以前期获得的优良生防菌株LRS-1(多粘类芽孢杆菌,其对辣椒疫霉等病害的防效结果已公开发表)为生防材料,基于气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、高通量测序以及生物信息分析等方法,对多粘类芽孢杆菌LRS-1在“病原菌-生防菌-土著微生物”系统互作过程中的疫霉病态土壤微生态调控机理进行深入研究,以期为作物病害障碍根际土壤质量修复提供必要的参考依据。全文主要结论如下:1、接种多粘类芽孢杆菌LRS-1既能对辣椒疫霉病害有防控效果,又能明显改善疫霉病害对辣椒根系化感的负面胁迫影响。根系分泌物检测分析结果显示,与无病阴性对照(CK)相比,疫霉菌阳性对照(PC)的辣椒根系分泌物中有机酸、蛋白质及可溶性糖浓度均显著增加,接种多粘类芽孢杆菌LRS-1能够明显降低有机酸与可溶性糖浓度且显著提高蛋白质水平。GC-MS鉴定报告显示,辣椒根系分泌物中有多种化合物,且以结构相对复杂的酯类、酸类和胺类化合物较多,以直链或支链烷烃为主的烃类和醇类化合物较少;疫霉菌胁迫下辣椒根系分泌物化合物种类明显增加,且检测到诸如棕榈酸甲酯、1,2,3,5-四甲基苯、2-乙基己醇、2,6-二叔丁基对甲酚、亚油酸乙酯、苹果酸、2,3-二甲基萘、β-谷甾醇等特异性化合物成分,而接种多粘类芽孢杆菌LRS-1则利于疫霉病害胁迫下辣椒根系化合物种类及含量与CK趋向一致;3-苯基-2-丙烯酸甲酯等化合物成分在接种了LRS1处理的辣椒根系分泌物中相对含量最高,且显著高于CK和PC。2、接种多粘类芽孢杆菌LRS-1后,辣椒疫霉病害障碍的根际土壤细菌群落结构得到良性修复。Alpha多样性分析结果显示,对照处理(CK)的丰富度指数和多样性指数均为最高,而四种多样性指数结果在各处理间均呈现出PC<LRS1<CK。Venn图分析结果显示,CK和LRS1共有837个OTU,且分别拥有961和921个OTU,其物种组成相似并重叠度较高,明显高于PC处理。各处理在门、属分类学水平上辣椒根际细菌群落组成存在一定差异,就门水平而言,各处理的优势物种均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria),平均比率分别为36.35%、15.28%、15.21%,可以说这三种菌门受疫霉病害的影响较少;就属水平而言,CK、LRS1和PC处理中丰度大于1%的根际土壤细菌物种数分别为19、20和17,其中Paenibacillus物种是接种了多粘类芽孢杆菌LRS-1,并且在LRS1处理中占总体的0.98%。PCA主成分分析表明各处理根际土壤细菌群落间存在一定的差异。3、接种多粘类芽孢杆菌LRS-1利于根际土壤细菌互作网络的修复与重建。根际细菌互作网络分析结果明确了LRS1与PC和CK处理间的网络互作关系,其中LRS1和CK间的互作水平更为密切。拓扑指标分析结果显示,不同处理所有的属节点总和为725,且共享425个属,CK、LRS1和PC的属节点分别为253、252和220。从网络异质性来看,CK-PC网络异质性高于CK-LRS1网络异质性。核心物种分析结果显示,Massilia,Microvirga,Bacillus,Tepidisphaeraceae,Chitinophagaceae,Flavisolibacter等共计6个菌属在根际细菌微生态互作网络维持关系中起到关键作用,而接种多粘类芽孢杆菌对物种Microvirga,Tepidisphaeraceae和Chitinophagaceae的互作关系贡献率最大。
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