植物在遭受植食性昆蟲(chóng)襲擊時(shí)會(huì)釋放揮發(fā)物以此吸引天敵控制害蟲(chóng),這種植物-害蟲(chóng)-天敵三營(yíng)養(yǎng)關(guān)系研究是化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。然而,對(duì)于植物地上部遭受蟲(chóng)害是否會(huì)影響地下有益根際微生物,進(jìn)而誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗蟲(chóng)性缺乏研究。本論文從不同地方收集土壤,測(cè)定土壤微生物對(duì)番茄生長(zhǎng)和抗蟲(chóng)性的影響,比較蟲(chóng)害與沒(méi)有蟲(chóng)害土壤根際細(xì)菌的變化,從遭受蟲(chóng)害的番茄根際分離根際促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR),測(cè)定它們對(duì)番茄抗蟲(chóng)與抗蟲(chóng)反應(yīng)的影響,并研究了蟲(chóng)害對(duì)根系分泌物的影響。主要研究結(jié)果如下:(1)分別從福建省福清、莆田、閩侯和福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)田地取土壤樣品,用其浸提液澆灌移栽于滅菌土壤中的番茄幼苗,以這些地區(qū)土壤浸提液除菌液的混合液為對(duì)照。待番茄生長(zhǎng)30天后,與對(duì)照相比,發(fā)現(xiàn)福清、福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)田地和閩侯三個(gè)地方的土壤懸浮液中的微生物均可促進(jìn)番茄生長(zhǎng)。(2)以福清、莆田和閩侯土壤浸提液澆灌番茄,以這些地區(qū)土壤浸提液除菌液的混合液為對(duì)照。待番茄生長(zhǎng)30天后進(jìn)行抗蟲(chóng)生測(cè),結(jié)果表明:福清、莆田土壤懸浮液處理后番茄植株的抗蟲(chóng)能力顯著提高,尤其是福清土壤浸提液處理后的番茄植株的抗蟲(chóng)能力顯著提高,即取食對(duì)照組的番茄的斜紋夜蛾體重增長(zhǎng)率為211%,取食福清土壤浸提液處理組番茄的斜紋夜蛾的體重增長(zhǎng)率為97%;閩侯土壤懸浮液處理后番茄植株的抗蟲(chóng)能力與對(duì)照相比無(wú)顯著變化。(3)在消毒的土壤中加入福清土壤浸提液(福清土壤細(xì)菌),然后種植番茄,并進(jìn)行蟲(chóng)害處理,對(duì)照沒(méi)有蟲(chóng)害,收集根際土提取總DNA,并進(jìn)行16S r DNA測(cè)序,對(duì)樣品進(jìn)行OTUs聚類(lèi)分析,區(qū)別微生物類(lèi)群后,進(jìn)行植物根際細(xì)菌的分離鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn):蟲(chóng)害對(duì)土壤細(xì)菌群落的豐度有影響,即蟲(chóng)害處理后無(wú)論是根表土還是根際土,厚壁菌門(mén)有所增加,尤其是厚壁菌門(mén)的芽孢桿菌屬增加,放線菌門(mén)微球菌科也增加,而擬桿菌門(mén)鞘氨醇桿菌屬有所減少。說(shuō)明蟲(chóng)害番茄植株可能增加土壤中某些根際促生菌在植株根際的定殖,幫助植物抵抗蟲(chóng)害。(4)分別用LB、TSA和NA培養(yǎng)基對(duì)福清土壤細(xì)菌培養(yǎng)的番茄經(jīng)過(guò)蟲(chóng)害后的根際土壤細(xì)菌群落進(jìn)行分離和鑒定,發(fā)現(xiàn)用LB培養(yǎng)基、TSA培養(yǎng)基可分離到擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)的細(xì)菌;而用NA培養(yǎng)基可分離到放線菌門(mén)、變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)的細(xì)菌。隨后對(duì)斜紋夜蛾取食的澆灌福清土壤浸提液的番茄植株的根際土、根表土進(jìn)行土壤細(xì)菌的分離鑒定。通過(guò)稀釋涂布、平板劃線及細(xì)菌的分子鑒定,得到76株根際細(xì)菌,其中厚壁菌門(mén)25株,放線菌門(mén)24株,變形菌門(mén)24株,擬桿菌門(mén)3株,不同種的細(xì)菌有33株。(5)對(duì)番茄抗蟲(chóng)有顯著誘導(dǎo)作用的T8-4/T6-4菌株進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):澆灌T8-4/T6-4菌后的番茄植株的過(guò)氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和胰蛋白酶抑制劑(PI)含量在蟲(chóng)害處理24 h顯著升高,分別比對(duì)照處理高出2.4、1.4和1.7倍;蛋白酶抑制劑基因(PI-II)、丙二烯氧化物環(huán)化酶基因(AOC)、脂氧合酶基因(LOXD)和丙二烯氧化物合酶基因(AOS)在蟲(chóng)害6 h后均顯著升高,分別比對(duì)照處理高出1.4、2.2、2.7和1.7倍,說(shuō)明分離鑒定的PGPR可以誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生系統(tǒng)抗性進(jìn)而提高番茄抗蟲(chóng)性。(6)依據(jù)前期分離鑒定的植物根際細(xì)菌,分別對(duì)T1-10、F2-6、F4-1、T1-4、T-2、T2-4進(jìn)行平皿促生實(shí)驗(yàn)以及盆栽實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,與對(duì)照相比,T1-10和F4-1均可促進(jìn)番茄根系生長(zhǎng),但對(duì)番茄地上部株高和側(cè)枝長(zhǎng)度均無(wú)顯著影響;而F2-6和F4-1處理可增加番茄地上部生物量;T1-4可促進(jìn)番茄生長(zhǎng),地上部株高和側(cè)枝長(zhǎng)度與對(duì)照相比都有顯著性差異,而T8-4/T6-4混合菌澆灌番茄根系后,對(duì)地上部株高和側(cè)枝長(zhǎng)度均無(wú)顯著影響。(7)最后收集接種PGPR后蟲(chóng)害與未蟲(chóng)害取食的番茄的根系分泌物,通過(guò)GC-MS分析發(fā)現(xiàn):有或沒(méi)有蟲(chóng)害番茄的根系分泌物在保留時(shí)間15-27 min時(shí)段出現(xiàn)有明顯差異的峰,說(shuō)明蟲(chóng)害脅迫后,根系分泌物有顯著性差異。即蟲(chóng)害取食可能引起番茄根系分泌物的變化。本研究發(fā)現(xiàn)土壤和植物根際細(xì)菌對(duì)植物生長(zhǎng)和抗蟲(chóng)性有重要影響,蟲(chóng)害可以影響到番茄的根分泌物和根際微生物,研究成果為利用PGPR控制作物蟲(chóng)害提供可能。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：S436.412
【部分圖文】：

R 引物 1ddH2O 6應(yīng)程序:95℃預(yù)變性 2min, 后開(kāi)始以下循環(huán) 95℃ 30sec,55℃ 2 min, 72℃ 5 min; 10℃冷卻恒定。測(cè) PCR 產(chǎn)物條帶，挑選單一條帶的菌液進(jìn)行測(cè)序。菌的篩選及抗蟲(chóng)性測(cè)定葉片取樣后，測(cè)定其相關(guān)抗蟲(chóng)蛋白（多酚氧化酶、過(guò)氧化物）活性及相關(guān)防御基因（PI-II/AOC/LOXD/AOS）表達(dá)來(lái)確定性的影響。鑒定得到的細(xì)菌用 1 mL 注射器接種到番茄根際，以滅菌水天后，每個(gè)處理挑選 8 盆長(zhǎng)勢(shì)一致的番茄，以番茄一個(gè)側(cè)枝為 1 頭 4 齡斜紋夜蛾幼蟲(chóng)，每盆番茄各接 5 個(gè)側(cè)枝。記錄斜紋夜蛾取食番茄 72 h 后使用萬(wàn)分之一天平統(tǒng)計(jì)體重增量。

圖 3-2 不同樣地土壤懸浮液對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響Fig.3-2 Effects of different extracts of soils collected from different locations on tomatogrowth經(jīng)多次重復(fù)試驗(yàn)后，福清土壤浸提液重復(fù)效果好，因此選取福清土壤浸提液處理組番茄的根際土壤樣品進(jìn)行下一步測(cè)序?qū)嶒?yàn)。3.2 根際及根表土壤細(xì)菌多樣性分析用 FastDNATMSPIN Kit for Soil 分別提取福清土壤浸提液處理組中蟲(chóng)害和未進(jìn)行蟲(chóng)害的番茄根際土壤及根表土壤樣品總 DNA。用移液槍吸取每個(gè)處理 10 μL DNA 樣品，用 1%的瓊脂糖就凝膠電泳檢測(cè)福清土壤總 DNA 的完整性。結(jié)果顯示 DNA 條帶比較清晰，說(shuō)明 DNA 提取的較為完整，可以用于后續(xù)分析（圖 3-3）。

圖 3-2 不同樣地土壤懸浮液對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響cts of different extracts of soils collected from different locatgrowth試驗(yàn)后，福清土壤浸提液重復(fù)效果好，因此選取福際土壤樣品進(jìn)行下一步測(cè)序?qū)嶒?yàn)。土壤細(xì)菌多樣性分析TMSPIN Kit for Soil 分別提取福清土壤浸提液處理根際土壤及根表土壤樣品總 DNA。取每個(gè)處理 10 μL DNA 樣品，用 1%的瓊脂糖就凝完整性。結(jié)果顯示 DNA 條帶比較清晰，說(shuō)明 DNA分析（圖 3-3）。
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本文編號(hào)：2849050