根围促生细菌和丛枝菌根真菌对生姜和马铃薯青枯病的影响

摘要

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)广泛分布于陆地各生态系统中,与90％以上的植物形成互惠共生体,能够改善植物营养状况与水分代谢、抑制病原物、诱导植物产生系统抗性、促进生长和增加产量。一些与AMF共同生活在相同生态位的植物根围促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）不仅能够在一定程度上增强植物抗逆性、拮抗病原物、降低病害和促进植物生长,而且还能促进AMF的生长发育、增强其促生防病的功能。更为重要的是一些种类的AMF与PGPR可协同作用、相互促进而更有效地发挥生理生态功能。特别是AMF和PGPR在与病原物竞争光合产物、生态位、促生防病等方面能协同发挥作用。近十年来，AMF的生防效应,尤其是其与PGPR相互作用对植物土传病害发生发展的影响倍受关注。植物细菌性青枯病作为目前世界上危害最大、分布最广、造成损失最严重的植物病害之一,目前尚缺乏有效防治技术。AMF+PGPR+线虫病害互作效应已有部分报道,尚缺乏对于AMF+PGPR+细菌病害互作体系的研究。本试验旨在确定不同组合AMF+PGPR相互作用关系的基础上,评价各组合AMF+PGPR促进生姜（Zingiber officinale）和马铃薯（Solanum tuberosum）生长、拮抗青枯菌、降低青枯病危害的效应,并初步探索AMF+PGPR防控生姜和马铃薯青枯病的作用机制,为控制该类土传病害提供依据和技术支持,为研发 AMF和PGPR二元生防制剂奠定基础。
　　本研究从山东临沂选择样地,采集生姜和马铃薯根区土壤和根系样品,以及青枯病发病植株。采用湿筛法分离和测定 AMF孢子数量、形态学方法鉴定 AMF种类;平板法分离健康植株根系以及根围土壤中 PGPR、对峙培养筛选具有拮抗青枯菌效应的PGPR菌株和从发病的生姜和马铃薯植株上分别分离青枯菌(Ralstonia solanacearum)。在此基础上,于温室条件下试验不同PGPR菌种（菌株）对生姜和马铃薯生长和青枯病的影响；评价不同组合AMF+PGPR防治青枯病和促进生长的效应;于严格控制条件下初步探索AMF+PGPR降低生姜和马铃薯青枯病的作用机制。获得主要结果如下：
　　（1）本调查从生姜样地分离到AMF2属11种，其中无梗囊霉属(Acaulospra)2种，球囊霉属(Glomus)9种；双网无梗囊霉（Acaulospra bireticulata）、摩西球囊霉(Glomus mosseae)和地表球囊霉（Glomus versiforme）为优势种。从马铃薯样地则获得3属10种,其中，无梗囊霉属2种，球囊霉属7种,巨孢囊霉属(Gigaspora)1种；根内球囊霉（Glomus intraradices）、摩西球囊霉和地表球囊霉为优势种。获得拮抗生姜青枯菌的PGPR20株,其中,抑菌圈≥5mm有7个菌株(Pseudomonus sp)，s1-10、s3-11、s5-8和s6-4为抑制能力最强的菌株;拮抗马铃薯青枯菌 PGPR25株,其中,抑菌圈≥5mm有8个菌株（Bacillus sp.），m1-12、m3-4、m4-7和m5-13为抑制能力最强的菌株。分离到生姜和马铃薯强致病力青枯菌菌株分别为RS1和RS2。
　　（2）温室盆栽试验结果表明,接种S1-10、S3-11、S5-8和S6-4不同程度的促进了生姜的生长,其中S1-10和S3-11处理的株高、姜块重、植株总重量均显著高于对照,姜对青枯病的防效最大，分别为88%和76%。接种m3-4、m1-12和m5-13处理的马铃薯的薯块重和植株总重量均显著高于对照，m3-4和m1-12处理的青枯病病情指数和防效分别是32、62%和44、48%,防治效果最大。
　　（3）与单接种AMF或PGPR相比,一些AMF+PGPR组合能够促进AMF的侵染和PGPR在生姜和马铃薯根围的定殖;AMF+PGPR组合能显著增加生姜和马铃薯株高、茎粗、地上鲜重和干重、薯/姜块重，其中AMF摩西球囊霉(G.m)与PGPR Bacillus S3-11组合以及地表球囊霉(G.v)与S3-11组合对生姜的促生效果最大;Gm+Bacillus M3-4以及Gv+Bacillus M3-4对马铃薯的促生效果最大。Gv+Bacillus S3-11对生姜青枯病的防效达到了50%。Gm+M3-4和Gv+M3-4对马铃薯青枯病的防治效果最佳,防治效果分别为65%和70%。
　　（4）接种AMF、PGPR、AMF+PGPR处理均能增加生姜和马铃薯叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性。与接种青枯菌对照（RS1或RS2）相比，Gv+S3-11+RS1处理的生姜POD、SOD、PAL和CAT活性最高，分别为86.7 mg/g·min、79.8 U/g、68.1 U/g·min和82.8U/g·min；接种AMF和PGPR处理的丙二醛（MDA）含量显著低于对照；Gv+M3-4+RS2处理的马铃薯叶片SOD、PAL和POD活性显著高于其他处理，MDA含量则显著低于其他处理。这些结果表明，AMF和PGPR能够通过诱导和提高植物防御性酶活性抑制青枯菌、降低青枯菌的为害、促进植物生长发育。
　　本研究结果对于丰富我国农田生态系统中AMF和PGPR资源与分布状况,了解和掌握生姜和马铃薯根围AMF与PGPR的分布情况具有实际重要意义。特别是获得的拮抗青枯菌高效的PGPR菌株、确定的能协同降低青枯病害发病程度的优良AMF+PGPR组合,不仅为下一步开展大田试验奠定了基础、创造了条件,而且对进一步探讨防控青枯病的途径提供了新思路和技术基础，将有力推动我国AMF+PGPR协同防控土传病害的研究和发展。

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1前 言

1.1 PGPR研究进展

1.2 AMF研究进展

1.3 AMF与 PGPR 相互作用

1.4细菌性青枯病研究进展

1.5研究目的与意义

2大田生姜和马铃薯根围PGPR、AMF和青枯病病原细

2.1材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

3 PGPR对生姜和马铃薯青枯病的影响

3.1 材料与方法

3.2 试验结果

3.3 讨论

4 PGPR和AMF协同降低生姜青枯病的效应及其机制初探

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3 讨论

5 PGPR和AMF协同降低马铃薯青枯病的效应

5.1 材料与方法

5.2结果与分析

5. 3讨论

6 结论与展望

参考文献

导师组意见

致谢

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