烟草根腐病是由镰刀菌侵染引起的一种土传病害,在我国多数烟叶产区均有大面积发生,对烟叶生产造成了严重损失。土壤微生物是影响土传病害发生的关键生态因子之一,调节土壤微生物群落组成,增加有益微生物丰度是防治土传病害的一个重要手段。目前,对土传病害生物防治研究主要集中在植物、病原菌和生防菌三者的互作关系上,而忽视了微生物组/群在植株根际的作用,造成了田间防治效果不稳定的现象。现阶段影响烟草根腐病发生的关键生态因子尚不明确,而有益微生物的作用机理研究主要集中在产生抗生素、诱导系统抗性、促进植物生长或干扰病原菌致病因子等方面,有益微生物在根际微生态变化中的作用却不明确。因此,在明确烟草根腐病发生的根际微生态特征的基础上,找到影响发病的关键生态因子,再通过协调土壤营养、运用有益微生物调控根际微生态平衡,对于有效防治烟草根腐病尤为重要。本文主要通过分析烟草根腐病发病与健康土壤的微生态特征,探明了影响烟草根腐病发生的关键微生态因子,筛选并评价出有显著抑菌防病作用的有益微生物,并分析了有益微生物对土壤微生物群落组成的影响,探索出通过调控根际微生态防控烟草根腐病的技术方法,以期为防控烟草根腐病的研究提供支撑。1.明确了烟草根腐病发生与健康土壤生态因子存在差异通过检测烟草根腐病发生与健康土壤理化性质发现,土壤pH可能不是影响烟草根腐病发生的关键生态因子,但土壤碱解氮含量过高,铜、铁元素缺失的地块根腐病发生较为严重。利用Biolog ECO微平板法检测烟草根腐病发生与健康根际土壤微生物代谢活性,结果表明,健康烟草的根际土壤微生物碳源代谢活性显著区别于发病烟草,主要表现在对酯类、羧酸类、氨基酸类的代谢活性存在显著差异,且随连作年限的增加这种差异越来越显著。2.分析了烟草根腐病发生与健康根际土壤微生物群落组成及优势微生物利用16S rRNA和ITS高通量测序技术,分别检测了烟草根腐病发病与健康根际土壤细菌和真菌群落组成。研究结果发现,发病样本与健康样本之间的细菌和真菌群落组成均存在显著差异。对影响烟草根腐病发生的关键微生物分析发现,健康样本中病原菌所在的镰刀菌属的相对丰度显著低于发病样本,细菌群落中放线菌属(Actinoplanes)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)等,以及真菌群落的青霉属(Penicillium)、单胞瓶霉属(Phialemonium)等在健康根际中显著高于发病根际。3.探究出与优势微生物显著相关的营养元素通过计算环境因子与所选物种之间的Spearman等级相关性系数,分析微生物群落与环境因子之间的关系,结果显示,与烟草根腐病发生显著相关的优势微生物,如镰刀菌属(Fusarium)、红球菌属(Rhodococcus)等,与土壤中碱解氮、有效氯和交换性钙含量呈显著正相关关系,与有效磷、有效铜、有效铁呈显著负相关关系;而指示健康状态的优势微生物,如青霉属(Penicillium)、溶杆菌属(Lysobacter)等,则表现出与之相反的相关性结果。4.筛选出对烟草根腐病病原菌有抑制效果的微生物哈茨木霉和多粘类芽孢杆菌,并评价了两种微生物的抑菌防病效果采用平板对峙、室内盆栽和田间验证试验,筛选出对病原镰刀菌有较高拮抗活性、且对烟草根腐病有较好防控效果的两种微生物:哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)。接种病原菌第8天后,两种微生物对根腐病的室内防效达55.42%~73.76%;在田间发病高峰时,可显著降低烟草根腐病的发病率和病情指数。5.研究了两种微生物对烟草根际土壤微生物群落组成的影响,探明了两种微生物对根际微生物群落起调控作用的关键微生物类群利用16S rRNA和ITS测序技术分析了哈茨木霉、多粘类芽孢杆菌和对照处理的根际土壤细菌群落组成差异。结果表明,经过多粘类芽孢杆菌和哈茨木霉处理后,放线菌门(Actinobacteria)较对照分别提高了5.27%和2.90%,子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度较对照相比分别增加了6.53%和11.38%。与对照相比,多粘类芽孢杆菌和哈茨木霉处理均能显著降低镰刀菌的相对丰度,约降低8%~10%。采用LEfSe分析筛选出生防菌调控下的优势微生物类群,并运用维恩图进行关键微生物类群筛选。结果表明,与对照相比,哈茨木霉和多粘类芽孢杆菌均能显著增加根际中溶杆菌属(Lysobacter)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和芽单胞菌属(Gemmatimonas)的相对丰度,而抑制红球菌属(Rhodococcus)和镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度。6.验证了微生态调控对烟草根腐病的田间防治效果通过平衡土壤营养,改良土壤微生物结构等一系列微生态调控技术,在五年连作的根腐病高发地块进行试验,结果表明,经过微生态调控可以有效延缓田间根腐病的发生,降低田间根腐病发病率,在发病高峰时较对照处理可获得60.42%的相对防效。综上所述,烟草根腐病的发生与特定的根际土壤生态因子密切相关;哈茨木霉和多粘类芽孢杆菌均能抑制病原菌生长,对烟草根腐病有显著防控效果,并能显著增加根际有益微生物的数量、抑制病原菌的丰度,促进根际土壤微生态环境向健康方向发展。