隨著資源環(huán)境問題的不斷加劇,許多學者開始從植物-微生物互作關系中探尋實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色安全可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。根際是植物-土壤-微生物交互作用的熱區(qū),根際微生物作為其中最活躍的參與者,與植物的生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收以及生物和非生物抗性密切相關。植物-微生物互作涉及廣泛的信號傳導,揮發(fā)性有機物(VOCs)作為其中一種特殊的信號物質(zhì),在根際互作中起著重要調(diào)節(jié)作用,具有廣泛的農(nóng)業(yè)應用前景。本課題分別利用我國山東德州(DZ)、河北淶水(LS)、河北曲陽(XL)、江西南昌(NC)、河南孟津(MJ)、河南商丘(SQ)等6個地區(qū)的旱地耕層土壤和接種不同微生物群落的滅菌潮土進行玉米盆栽試驗,通過頂空固相微萃取聯(lián)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和高通量測序技術(shù)等,分析比較了不同土壤玉米根際微生物群落特征及揮發(fā)性有機物組成,并試圖從土壤酶活性、根系植物激素和揮發(fā)性有機物等多個角度闡釋根際微生物群落對作物生長的影響及作用途徑。研究結(jié)果如下:1、從6種土壤中共檢測出44種VOCs,主要是烷烴、烯烴、酯類、胺類、有機酸和芳香類化合物,其中多種化合物與植物或微生物的生長代謝密切相關,胺類化合物N-Benzyl-N-ethyl-pisopropylbenzamide和D-2-Bromolysergic acid diethylamide在6種土壤中均被檢出,占總量的54.2%;其次是烷烴和烯烴,分別占總量的31.1%和7.6%。NC釋放的VOCs在數(shù)量和豐富度上均顯著高于其他處理,主要成分是烷烴和烯烴類化合物;從XL中檢出了6種特有的有機酸和酯類化合物。供試6種土壤中,SQ和XL的細菌數(shù)量較高,NC的真菌數(shù)量較高,但NC的細菌數(shù)量、豐富度和多樣性均顯著低于其他土壤。6種土壤中的主要細菌依次為Thaumarchaeota、Actinobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi、Acidobacteria、Firmicutes和Unclassified,占總細菌群落的92.1%;主要真菌依次為Ascomycota、Basidiomycota和Chytridiomycota,占總真菌群落的98.3%。綠彎菌門僅在NC中占絕對優(yōu)勢,而NC中奇古菌門和變形菌門顯著少于其他處理;子囊菌門在6種土壤中均為絕對優(yōu)勢真菌門。玉米根際釋放的VOCs數(shù)量和豐富度與pH、硝態(tài)氮、細菌多樣性和真菌多樣性顯著負相關(P0.05),與銨態(tài)氮和真菌數(shù)量極顯著正相關(P0.01);與Thaumarchaeota、Proteobacteria和Acidobacteria的群落相對豐度顯著負相關(P0.05),與Chloroflexi的群落相對豐度極顯著正相關(P0.01),但是與主要真菌的群落相對豐度相關性不顯著。2、在土壤類型、初始微生物群落和植物根系的影響下,土壤微生物會在玉米根際聚集形成以Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria、Firmicutes、Chloroflexi、Actinobacteria、Planctomycetes、Verrucomicrobia和Ascomycota為主的根際微生物群落,并且顯著影響玉米生長,根際細菌和真菌數(shù)量、細菌和真菌群落多樣性、細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)與組成均在不同程度上對玉米生長及玉米植株養(yǎng)分積累產(chǎn)生影響。根際細菌豐度、細菌和真菌群落多樣性與亮氨酸氨肽酶和酸性磷酸酶活性呈顯著正相關關系,Proteobacteria、Acidobacteria和Thaumarchaeota與土壤酶活性也表現(xiàn)出正相關關系。本研究通過超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)從玉米根系中檢測到了19種不同種類的植物激素,含量高于1ng/g的依次是JA、IAA、ABA、SA、ICA和CZ,其中14種激素含量與根際微生物群落多樣性或種群豐度存在顯著相關性。從玉米根際土壤檢測到的89種VOCs中,相對豐度大于1%的有19種,其中有17種VOCs與根際微生物群落多樣性或種群豐度存在顯著相關性。除了直接影響作物對養(yǎng)分的吸收外,根際微生物還可能通過提高土壤酶活性、直接或間接地調(diào)控作物根系中不同植物激素含量和土壤VOCs的產(chǎn)生與釋放來影響作物生長。但是由于作物根際環(huán)境十分復雜,各種作用途徑的相互關系及分子機理還有待深入研究。
【學位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S154.3
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

位論文 實施供試土壤取回后過 2 mm 篩，剔除雜質(zhì)，混合均勻。用無壤設 5 個重復，統(tǒng)一添加足量養(yǎng)分（N 150 mg/kg，P2O5/kg，微量元素 5 mg/kg），調(diào)節(jié)含水量至最大田間持水量，充分混勻，在室溫下培養(yǎng) 30 d，使土壤微生物群落恢復擇質(zhì)量相近、外形相似的玉米種子，用 30%雙氧水浸泡 ，然后平鋪于無菌玻璃培養(yǎng)皿中，在 30℃培養(yǎng)箱中避光催盛有培養(yǎng)土的塑料袋直接放入盆中。種子萌發(fā)后，每盆種苗，最終每盆保留 2 株長勢均勻一致的幼苗。盆栽試驗并且定期隨機調(diào)換盆的位置。

士學位論文 第二章 表 2.2 試驗二供試抗生素Table 2.2 Antibiotics for the second experiment名稱 英文名稱 英文簡稱 類別 G+ G- 多粘菌素 B Polymyxin B POL 多肽類 ×氨曲南 Aztreonam AZT β-內(nèi)酰胺類 ×達托霉素 Daptomycin DAP 多肽類 ×萬古霉素 Vancomycin VAN 多肽類 ×環(huán)丙沙星 Ciprofloxacin CIP 喹諾酮類 × ×利福平 Rifampicin RIF 利福霉素類 × ×制霉菌素 Nystatin NYS 抗真菌類 放線菌酮 Cycloheximide CYC 抗真菌類
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本文編號：2853436