【摘 要】
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根区土壤环境对桃树的生长至关重要,利用植物根际促生菌来改善土壤微生物环境,调控植物生长发育,已成为当今农业可持续发展的重要科学策略之一。荧光假单胞菌是一种重要的植物根际促生菌,对多种植物都具有调控生长的作用。桃树是我国重要的园艺作物,然而,荧光假单胞菌能否促进桃树的生长和对磷素的吸收利用,目前尚不清楚。本试验首先通过固体培养和液体发酵试验鉴定了三株荧光假单胞菌(PF87、PF70、PF32)的促生
【基金项目】
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感谢国家重点研发计划项目(2019YFD1000100、2020YFD1000203); 财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-30-202);
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根区土壤环境对桃树的生长至关重要,利用植物根际促生菌来改善土壤微生物环境,调控植物生长发育,已成为当今农业可持续发展的重要科学策略之一。荧光假单胞菌是一种重要的植物根际促生菌,对多种植物都具有调控生长的作用。桃树是我国重要的园艺作物,然而,荧光假单胞菌能否促进桃树的生长和对磷素的吸收利用,目前尚不清楚。本试验首先通过固体培养和液体发酵试验鉴定了三株荧光假单胞菌(PF87、PF70、PF32)的促生特性,然后以2年生‘瑞光39/毛桃’[Prunus persica(L.)Batsch]嫁接苗为试材,以清水处理为对照,以单一或混合荧光假单胞菌菌悬液(分别为PF87、P732、PF70、PFMIX)为处理,探究了荧光假单胞菌对桃树根区土壤环境和桃树生长的影响。根据以上试验结果,我们选择了效果最优的PF70,以1年生毛桃[Prunus persica(L.)Batsch]实生苗为试材,深入探究了在低磷(0.2μmol·L-1)和适磷(200μmol·L-1)条件下,荧光假单胞菌对桃树幼苗磷素吸收的影响与作用机制。该研究以期为荧光假单胞菌的桃树根际应用提供理论参考。主要研究结果如下:1.三株荧光假单胞菌均具有产生吲哚乙酸(IAA)、溶解无机磷和有机磷、溶解难溶性钾、分泌铁载体和形成生物膜的促生特性;其中PF32溶解无机磷能力最强,溶磷量达115.71μg·m L-1,PF70 IAA分泌量最高,达7.52 mg·L-1。并且,三株荧光假单胞菌在溶解无机磷时都可以产生大量的有机酸,其中乳酸和苹果酸含量最高。2.荧光假单胞菌处理可以降低桃树嫁接苗根区土壤p H,提高土壤速效磷、碱解氮、速效钾和有效铁含量,其中PF87使土壤p H显著降低了2.27%,PF32和PF87使土壤有效铁含量显著提高了7.79%和6.54%。荧光假单胞菌处理显著提高了桃树嫁接苗根区土壤酶活性,其中PF87作用效果最显著,与对照相比,分别使土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性显著提高了7.89%、37.66%、39.62%和34.16%。3.荧光假单胞菌处理显著改变了土壤细菌和真菌群落的结构和多样性,其中PF70提高了土壤细菌和真菌的Shannon指数和Chao 1指数。从细菌门水平上看,PF87和PF70使土壤中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门的相对丰度提高,拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度降低,属水平上使鞘氨醇单胞菌属相对丰度升高,种水平上使Nitrospira sp.和Acidobacteria bacterium WY11相对丰度较对照显著提高;从真菌群落上看,PF87和PF70显著改变了子囊菌门、担子菌门和被孢霉门的相对丰度,进而改变了各优势菌属的种类和相对丰度,且草酸青霉菌Penicillium oxalicum的相对丰度分别较对照显著提高了334.10%和90.91%。4.荧光假单胞菌处理显著提高了桃树根系活力和生长量,改变了根系形态,其中PF70作用效果最显著,分别使桃树嫁接苗根系活力、系表面积、体积、根尖数和干重显著提高了28.05%、65.08%、35.82%、87.10%和31.40%。荧光假单胞菌显著提高了桃树的光合作用和叶绿素含量,其中PF70使净光合速率和总叶绿素含量较对照分别显著提高了25.30%和38.62%。荧光假单胞菌还显著提高了桃树嫁接苗的全氮、全磷和全钾以及叶片的全铁含量。5.在不同磷(Pi)水平下,荧光假单胞菌PF70均改变了毛桃实生苗根系构型与植株磷含量。在低磷条件下,PF70使根系表面积和根尖数分别提高了8.72%和43.49%,植株的全磷含量与磷积累量也有所提高,并使Pi吸收能力较对照显著提高了12.73%,但没有显著改变Pi在植物体内的分配。6.通过荧光定量PCR检测发现,PF70可以调控毛桃实生苗磷转运蛋白Pp PHT1-9和Pp PHT2-1的转录水平,PF70处理前期,Pp PHT1-9和Pp PHT2-1转录水平较低,处理后7天或15天时转录水平最高,且在低磷条件下,PF70在处理后期对Pp PHT1-9和Pp PHT2-1的上调作用最显著,促进了桃苗对Pi的吸收。
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