【摘要】：煙草黑脛病是常見的具有毀滅性的土傳真菌性病害,給煙農(nóng)及煙草行業(yè)造成了巨大損失。如何有效防控?zé)煵莺诿劜∫恢笔菬煵萆a(chǎn)的研究重點和熱點。了解煙草黑脛病游動孢子在土壤中的吸附、遷移行為并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來預(yù)測其遷移行為,以及明晰影響其侵染煙株的主要因素,對于完善煙草黑脛病的防控體系,實現(xiàn)煙草的綠色植保和綠色種植有重要意義。因此,本研究以綠色熒光蛋白標(biāo)記的煙草黑脛病病原菌為供試菌,通過室內(nèi)平衡吸附實驗和土柱遷移實驗,較為系統(tǒng)的研究了不同利用方式的土壤(紅壤水稻土和紅壤旱地土)和土壤中施用木本泥炭對黑脛病游動孢子在土壤中吸附、遷移的影響;采用室內(nèi)實驗,研究了根損傷、干旱脅迫和氮素形態(tài)對黑脛病游動孢子侵染煙株的影響。試驗主要研究結(jié)果如下:(1)不同利用方式的土壤對煙草黑脛病游動孢子的吸附、遷移有影響。煙草黑脛病游動孢子在紅壤水稻土和紅壤旱地土中的等溫吸附曲線都最符合Freundich吸附平衡模型,在紅壤水稻土中的等溫平衡吸附常數(shù)k為1.0836 mL?g~(-1),在紅壤旱地土中的等溫平衡吸附常數(shù)k為1.5125 mL?g~(-1)。黑脛病游動孢子在紅壤水稻土中40 min內(nèi)基本達到吸附平衡,可逆吸附常數(shù)(K_(att))為1.7147×10~-11 s~(-1),可逆解吸常數(shù)(K_(det))為5.3639×10~-22 s~(-1);在紅壤旱地土中50 min內(nèi)基本達到吸附平衡,可逆吸附常數(shù)(K_(att))為6.7439×10~-22 s~(-1),可逆解吸常數(shù)(K_(det))為2.0211×10~-22 s~(-1)。紅壤水稻土和紅壤旱地土對黑脛病游動孢子的縱向遷移均有強烈的阻滯作用,使其主要滯留在土柱的0~5 cm范圍內(nèi)。游動孢子在非飽和土壤中存在再分布現(xiàn)象,再分布能增加其向下的遷移量。(2)木本泥炭能增強土壤對黑脛病游動孢子的吸附。紅壤水稻土和紅壤旱地土施入木本泥炭后,黑脛病游動孢子在其中的平衡吸附常數(shù)k都升高,向下遷移量都增大。黑脛病游動孢子在施入木本泥炭的紅壤水稻土中的平衡吸附常數(shù)k為1.6058mL?g~(-1),40min基本達到吸附平衡,可逆吸附常數(shù)為1.1851×10~-11 s~(-1),可逆解吸常數(shù)為2.5015×10~-22 s~(-1);在紅壤旱地土中的平衡吸附常數(shù)k為2.2156 mL?g~(-1),40 min基本達到吸附平衡,可逆吸附常數(shù)為8.011×10~-22 s~(-1),可逆解吸常數(shù)為1.580×10~-22 s~(-1)。(3)根系損傷程度和游動孢子數(shù)量對煙苗發(fā)病率、病情指數(shù)和保護酶系都有極顯著影響。隨著根系損傷程度和黑脛病游動孢子數(shù)量增加,小黃金1025(易感品種)和K326(中抗品種)葉片SOD、POD、CAT、PAL活性,MDA含量,發(fā)病率和病情指數(shù)均隨之而升高。相同處理條件下K326葉片SOD,POD,CAT,PAL活性及其增加速度整體高于小黃金1025,但發(fā)病率和病情指數(shù)則反之。游動孢子濃度相同時,各根系損傷處理的葉片抗氧化酶系活性整體上比完整根系處理的增加更快。(4)適度干旱脅迫可以提高煙苗抗病性,降低黑脛病游動孢子對煙苗的侵染。隨著干旱脅迫加重,各處理的煙苗發(fā)病率和病情指數(shù)整體上均下降,煙苗根系SOD、CAT、POD和PAL活性以及游離脯氨酸和木質(zhì)素含量都隨之而升高,但增幅逐漸減小。輕度和中度干旱脅迫時煙苗發(fā)病率和病情指數(shù)均以干旱脅迫前后都接種游動孢子的處理(T3處理)最高,以干旱脅迫后接種游動孢子的處理(T2處理)最低,重度干旱脅迫時以干旱脅迫前接種游動孢子處理(T1處理)的煙苗發(fā)病率和病情指數(shù)均最低,T2處理次之,T3處理最高。正常培養(yǎng)至中度干旱脅迫時T2處理發(fā)病率和病情指數(shù)均低于T1處理,并且二者差距逐漸增大,但病情指數(shù)增大更顯著。(5)氮素形態(tài)能影響黑脛病游動孢子的萌發(fā)和侵染。適宜比例的硝態(tài)氮(NO-N)和銨態(tài)氮(NH-N)配比能提高煙苗抗病性,降低煙苗黑脛病發(fā)病率和病情指數(shù),高濃度的NH-N對煙苗根系生長發(fā)育有抑制作用。硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及其混合液均可以促進煙草黑脛病游動孢子的萌發(fā),但最終萌發(fā)率并無顯著差異。隨著溶液中NH-N濃度的升高,煙苗根系形態(tài)發(fā)生改變,生物量降低,生長發(fā)育受到抑制,但煙苗發(fā)病率和病情指數(shù)均顯著下降,根系木質(zhì)素、纖維素,MDA含量以及抗氧化保護酶活性都隨之升高。蛋白組學(xué)研究表明NO-N:NH-N為10:0,5:5和0:10處理的根系有40個蛋白表達發(fā)生顯著變化,其中的36個被成功鑒定,主要涉及能量、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脅迫與防衛(wèi)等代謝途徑。本研究表明紅壤旱地土和紅壤水稻土對煙草黑脛病游動孢子的縱向遷移都有強烈的阻滯作用,使其主要滯留在土柱的0~5 cm范圍內(nèi);施用木本泥炭能增強土壤對游動孢子的吸附能力。因此,建議煙草生產(chǎn)中把0~5 cm的土層作為煙草黑脛病的防治重點并增加生物炭的施用以降低游動孢子在煙田中的擴散范圍。此外,還建議通過適度的干旱脅迫和施用NO-N:NH-N為7:3~5:5的氮肥來提高煙苗的抗性,育苗、移栽以及農(nóng)事操作時應(yīng)避免煙株根系受損傷,建議部分煙區(qū)嘗試開展新型育苗方式的研究。
【圖文】：

*表示相關(guān)性達 0.05 顯著水平；**表示相關(guān)性達 0.01 顯著水平。6 氮素形態(tài)對煙苗根系蛋白表達的影響6.1 根系形態(tài)和生物量如圖 6.6 所示，隨著溶液中NH 濃度增加煙苗根系變短，變硬，顏色變深，木質(zhì)重。根系掃描儀獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)如表 6.5 所示，方差分析表明隨著溶液中NH 濃度重、干重，總根長，根總表面積和根總體積均極顯著降低(P＜0.01)。NO : NH 10 處理的煙苗根鮮重、干重，總根長，根總表面積和根總體積分別比由NO : NH:0 處理降低 50.69%，45.79%，53.62%，49.81%和 62.11%。由此可知，高濃度的N煙苗根系的生長發(fā)育有抑制作用。

由圖 6.9 和表 6.6 可知，隨著溶液NO : NH 由 10:0 至 0:10，7 個蛋白(Spot 2,3, 5, 6,8, 11 and 12)表達豐度顯著下降，，17 個蛋白(Spot 14, 16, 17, 19~27, 30~33 and 35)表達豐度顯著上升。1 個蛋白(spot 13)表達豐度只在NO : NH 為 5:5 時顯著上升。 NO : NH為 5:5 時 4 個蛋白(Spots 1, 4, 34 and 36)未表達，而蛋白點 9, 18 和 28 均分別只在NO : NH 為 5:5, 0:10, 10:0 時表達。NO : NH 為 10:0 時蛋白點 10 和 15 未表達。NO : NH 為 0:10 時蛋白點 7 和 29 未表達。如圖 6.8 所示，對成功鑒定的 36 個差異蛋白進行功能分類，可分將其為 6 類：(1)代謝，(2)脅迫與防衛(wèi)，(3)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，(4)能量，(5)結(jié)構(gòu)組成，(6）功能未知；對其進行 GO 生物過程分類：（1)生物合成過程，（2)分解代謝過程，（3)脅迫應(yīng)答過程，（4）細(xì)胞氮復(fù)合過程，（5)分子代謝過程，(6)輔因子代謝過程，(7）前提代謝和能量過程，(8）碳水化合物代謝過程，(9）脂代謝過程，(10）硫化合物代謝過程。圖 6.11 和圖6.12 分別為所列舉的苯丙素生物合成途徑和氧化磷酸化途徑的 KEGG 通路圖。
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S435.72

【參考文獻】

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本文編號：2618130