兰州百合枯萎病及其生物防治研究

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随着连作等情况的普遍出现,枯萎病害成为制约兰州百合产业可持续发展的重要影响因素。百合枯萎病主要是由病原真菌引起的一种为害严重的土传病害,目前多采用化学药剂防治,出于对环境保护及食品安全的的需求,建立有效的生物防治方法将是今后控制百合枯萎病的发展趋势。本论文通过对兰州百合枯萎病原菌的分离培养、根际土壤微生物的MiSeq高通量测序等方法,综合鉴定了兰州百合枯萎病的主要致病真菌,并对健康与枯萎病百合根际微生物群落组成及功能多样性进行了研究,进一步探索了利用解淀粉芽孢杆菌防控兰州百合枯萎病害的方法及效果,以期为兰州百合真菌病害的生物防治应用提供理论依据。主要结果如下:  1.从兰州百合主产区枯萎病株与病土中共分离获得25株真菌分离物,根据形态特征和ITS序列分析将这25株真菌分离物鉴定为4个属11个种,其中镰刀菌共15株。我们首次分离并验证了三线镰刀菌也是兰州百合枯萎病的病原真菌之一。以ITS、EF-1α和RPB1三个序列结合建立的系统发育树可鉴定出侵染兰州百合不同组织镰刀菌的专化性很强。  2.基于Illumina的MiSeq高通量测序结果表明:在门水平上,变形菌门和子囊菌门均是兰州百合根际细菌和真菌中占主导的分类群,相对丰度分别占到34.45%和64.01%。健康与枯萎兰州百合根际微生物的组成与功能多样性均有差异:健康百合根际的细菌多样性水平比枯萎株的低,而真菌多样性的丰度在健康百合株根际高。AWCD值的成对比较表明枯萎株根际土壤微生物的功能多样性受到显著抑制。除了镰刀菌属,丝核菌属、轮枝菌属、青霉菌属和土赤壳属等在枯萎病样本中的丰度较高,而芽孢杆菌属在健康兰州百合根际的丰度较高,可能由于其有效地抑制了病原菌而维持了土壤组分的生态平衡,从而为兰州百合的健康生长提供了有利环境。  3.解淀粉芽孢杆菌是植物根际促生菌,用GFP标记的解淀粉芽孢杆菌FZB42菌株能够成功定殖在兰州百合根尖、伸长区、主根与侧根连接交汇的凹陷处及根表皮相邻细胞间的凹槽处等部位,并且在定殖部位形成生物被膜,这一有效定殖为发挥其对兰州百合的促生、防病抗病提供了先决条件。  4.在兰州百合根际接种FZB42菌株,不仅能够促进百合植株的生长、诱导植株产生系统抗性,还能够显著抑制由镰刀菌引起的百合枯萎病害。接种FZB42菌株,兰州百合株高与茎粗分别较对照增加了8.9%和12.7%;防御酶CAT、PAL、POD和PPO活性分别较对照提高了42.4%,39.5%,108.3%和276.2%,而MDA含量与对照无差异;防治尖孢镰刀菌时,FZB42菌株与病原菌其同时接种的防效最高,为71.5%,推测是由于该处理植株的防御酶活性显著增加而提高了系统抗性;防治三线镰刀菌或尖孢镰刀菌与三线镰刀菌混合侵染的枯萎病时,在接种病原菌前3d接种FZB42菌株,能够达到各自最高的防治效果,分别为80.8%和63.2%,推测可能是FZB42菌株在兰州百合根际定殖形成了生物被膜从而抑制了病原菌的入侵。  本研究揭示了兰州百合枯萎病害可分离培养的主要致病因子为镰刀菌属,特别是尖孢镰刀菌和三线镰刀菌,受到侵染的百合根际微生物群落组成与功能多样性与健康株相比有明显差异,枯萎株根际微生物群落中潜在致病真菌较多,而健康株根际芽孢杆菌属的丰度较高。基于以上分析,选择芽孢杆菌对兰州百合枯萎病进行防治值得尝试,利用解淀粉芽孢杆菌FZB42开展的生防试验取得了较好的效果。本研究为兰州百合真菌病害生防防控方法及策略的建立提供了一定的理论依据,为其生防制剂的开发及应用提供了方法和经验。
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