太白地区根肿病特性及生物防治研究

摘要

根肿病是鞭毛菌亚门芸薹根肿菌侵染引起的十字花科植物土传病害,严重危害其根部导致根部肿大,影响养分吸收和水分运输,致使作物出现营养不良和萎蔫,甚至引起植株死亡.太白县以其优越地气候条件成为陕西省“高山蔬菜”的主要种植区,蔬菜种植也成为当地主导产业,但随着十字花科蔬菜面积的扩大及种植年限延长,根肿病日趋严重,制约了蔬菜产业的发展. 本文以太白县蔬菜种植区根肿病为研究对象,鉴定根肿病的生理小种分型;探究不同浓度根肿病病原菌在生长的不同时期接种对根肿病发病的影响,以及不同病级根际微生物群落组成结构的变化;通过盆栽和小区试验,研究生防菌菌株及微生物菌肥对根肿病菌的防治效果.主要结果如下: (1)太白地区根肿病病原菌生理小种分型为7号生理小种,盆栽试验表明:①根肿病在白菜长出第一片真叶后的10d最易受根肿病菌感染,发病率最高;在相同的接种时期下,108cfu·ml-1浓度接种发病率与发病程度最高;②根肿病发病程度与呼吸速率、气孔导度呈正相关,根肿病侵染后植株光合作用降低,呼吸作用增强,植物生长受到抑制;③白菜植株防御酶POD、PAL、PPO与发病率呈负相关,丙二醛含量与发病率呈正相关,对植物病害的抵抗能力降低. (2)微生物种群结构多样性分析表明:①发病甘蓝根际细菌OTU数目较未发病甘蓝显著降低,随着发病程度增加细菌种群多样性降低,而真菌种群多样性升高;②未发病(A0)与发病较重植株细菌及真菌群落结构具有明显差异,在细菌群落中,放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度度随发病程度降低,A2、A3和A4分别下降40.28%、43.12%和46.05%,而在真菌群落中,A2、A3和A4的子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度上升106.12%、92.92%和83.50%;③对所得根际真菌种群按功能类型进行分类,其中甘蓝根际病原菌的OTU相对丰度随病级不断升高. (3)从健株根系分离到1株对根肿病具有良好防效的菌株SP12,经初步鉴定结果为黄白链霉菌;结合实验室已有的生防菌株进行了抑病促生研究,结果表明:①SP12与D74接种可显著降低根肿病的发病率与病情指数,发病率分别降低50.0%和41.7%,病情指数分别降低20.3%和19.4%;②提高白菜地下鲜重36.6%和8.6%,地上部分分别提高25.4%和4.9%;③SP12与D74使根系活力分别显著增加46.2%和34.4%,PPO活力分别显著增加49.0%和66.5%,脯氨酸含量分别显著增加11.2%和35.1%,丙二醛含量分别显著降低5.2%和7.4%;SP12处理可提高POD活性,其增幅为26.4%.④SP12和D74可改变白菜根际土壤微生物群落结构组成,提高放线菌的数量63.7%和15.4%.综上结果表明,SP12与D74可通过提高植物抗性及改善根际微生物群落结构来防治白菜根肿病. (4)田间试验表明:①施用微生物菌肥可显著促进甘蓝的生长,其中根施+叶面喷施增幅最大,植株总重、球茎直径、球茎质量和水分含量提高18.3%、9.4%、22.8%和8.0%;同时甘蓝中Vc、纤维素及淀粉含量均有不同程度增加.②通过对不同施肥处理甘蓝植株基因表达量进行测定,根肿病抗性基因(BoCR9.1)、植物抗性基因(pdf1.2)、病程蛋白(PR5)、细胞色素C氧化酶(COX11)在叶面喷施处理植株叶片中表达量显著高于未进行叶面喷施处理植株.表明通过叶面喷施能够促进根肿病抗性基因表达,提高植株对根肿病的抵抗能力. 综上所述,本文鉴定了太白地区根肿病病原菌为7号生理小种,根肿病的发生会导致植株根际微生态发生改变,使细菌种群数量减少,尤其放线菌门等有益微生物种群的减少,而真菌中有害病原菌种群数量增大,导致微生态平衡受到破坏.通过盆栽试验确定了根肿菌对白菜侵染的最佳时期为出现真叶后10d,最适侵染浓度为108cfu·ml-1,并且得到D74和SP12对根肿病的防治具有良好的效果,能够显著降低根肿病的发病率和病情指数.在太白地区通过施用微生物菌肥及叶面喷施微生物菌肥,两种处理方式均对甘蓝生长、营养积累和抗性酶活有促进作用,且叶面喷施微生物菌肥能显著提高BoCR9.1、pdf1.2和COX11等根肿病抗性基因的表达,以增强甘蓝植株对根肿病侵染的抵抗能力.

目录

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第一章 文献综述

1.1 概述

1.1.1 根肿病的发生

1.1.2 太白地区蔬菜产业现状

1.1.3 根肿病发生对太白地区蔬菜产业的影响

1.2 根肿病的致病机理

1.2.1 根肿菌病原菌的侵染机理

1.2.2 根肿病的分子致病机理

1.3.1 根肿病对十字花科作物的危害

1.3.2 根肿病的防治措施

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

第二章 太白地区根肿病生理小种鉴定

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.2 结果与分析

2.3 结论与讨论

2.4 小结

第三章 不同侵染时期及浓度对根肿病发生的影响

3.1.1 实验材料

3.1.2 试验设计

3.1.3 实验方法

3.1.4 数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1 病原接种时期及浓度对根肿病发病的影响

3.2.2 病原接种时期与浓度对根系活力及叶绿素含量的影响

3.2.3 不同接种时期及浓度对光合作用及呼吸作用的影响

3.2.4 不同接种时期及浓度对酶学指标的影响

3.2.5 根肿病发病与各指标相关性分析

3.3 结论和讨论

3.4 小结

第四章 不同根肿病发病程度根际微生物特性

4.1.1 实验材料

4.1.3 实验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 不同病级对甘蓝根系吸收根比例及活力的影响

4.2.2 不同病级根区土壤理化性质的差异

4.2.3 土壤微生物文库测序结果

4.2.4 不同发病程度下根际微生物群落丰富度和多样性

4.2.5 不同发病程度下的根际微生物类群

4.2.6 不同发病程度下根际微生物群落分布特征

4.2.7 不同发病程度下病原性真菌的数量变化

4.3 结论与讨论

4.4 小结

第五章 放线菌SP12的获得及鉴定

5.1.1 实验材料

5.1.2 实验方法

5.2 结果与分析

5.2.1 放线菌SP12对常见土传病害病原菌的拮抗作用

5.2.2 SP12菌落形态特征

5.2.3 生理生化特征

5.2.3 16S rDNA序列分析

5.3 结论与讨论

5.4 小结

第六章 5株生防菌对白菜根肿病抗性及生长特性的影响

6.1.1 实验材料

6.1.2 实验方法

6.1.3 数据分析

6.2.1 不同菌株对根肿病原菌孢子的萌发影响

6.2.2 不同菌株对白菜种子萌发及幼苗发芽影响

6.2.3 不同菌株对根肿病侵染的影响

6.2.4 不同菌株对染病白菜生长相关生理指标及生物量的影响

6.2.5 不同菌株对染病白菜生理生化特性的影响

6.2.6 不同菌株对白菜根际微生物区系的影响

6.3 结论与讨论

6.4 小结

第七章 微生物菌肥对太白县甘蓝根肿病防效及机理研究

7.1 试验地选择及基本情况

7.2 材料与方法

7.2.1 供试肥料

7.2.2 供试作物

7.2.3 实验设计

7.2.4 试验管理

7.3.1 生长指标测定

7.3.2 抗逆酶系统活性测定

7.3.3 营养指标测定

7.3.4 RT-PCR检测抗性相关基因表达

7.4 结果与分析

7.4.1 不同施肥处理对甘蓝生长指标的影响

7.4.2 不同施肥处理对甘蓝防御酶活的影响

7.4.3 不同施肥处理对甘蓝营养指标的影响

7.4.4 不同施肥处理对甘蓝抗病相关基因表达的影响

7.5 结论与讨论

7.6 小结

第八章 研究创新点、结论及展望

8.1 结论

8.2 创新点

8.3 展望

参考文献

附录A

致谢

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