本文關(guān)鍵詞： 生物有機(jī)肥 新墾香蕉園 土傳枯萎病 土壤微生物區(qū)系 群落構(gòu)建機(jī)制 高通量測(cè)序　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：香蕉枯萎病,是由尖孢嫌刀菌古巴�；�(Fusarium oxysporum f.sp. cubense,Foc)侵染引起的土傳病害,是香蕉生產(chǎn)中最具摧毀性的病害之一。近年來發(fā)現(xiàn)的Foc新變種(Foc Tropical Race 4,Foc 4)對(duì)卡文迪什香蕉品種的毀滅性侵染,嚴(yán)重制約著我國(guó)香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于生產(chǎn)中缺少有效防控措施,且感病品種不能在已感染枯萎病的土壤中被成功地再植,一旦枯萎病爆發(fā),為了維持香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展只能從未感染枯萎病的區(qū)域開墾新的土地用于香蕉種植。然而,新墾地連續(xù)種植香蕉2-4年后,香蕉枯萎病又會(huì)重新出現(xiàn)和爆發(fā)。因此,亟需探索健康的香蕉種植模式用以保護(hù)可貴的土地資源和維持香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。土壤健康是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中作物健康生產(chǎn)的重要決定性因素之一,而土壤微生物對(duì)維持土壤健康極其重要,其群落組成及多樣性影響著土傳病害的發(fā)生。因此,解析抑香蕉枯萎病土壤微生物群落特征,研究其形成和構(gòu)建機(jī)制,是防控香蕉枯萎病的重要基礎(chǔ)。本研究首次提出了新墾香蕉園同步香蕉種植施用生物有機(jī)肥的健康施肥模式,并于海南省臨高縣和澄邁縣新開墾土地進(jìn)行土傳枯萎病防控研究。通過平板培養(yǎng)、Biolog微平板、變性梯度凝膠電泳(DGGE)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR及高通量測(cè)序等方法研究了 1 )施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)的根際土壤可培養(yǎng)細(xì)菌區(qū)系特征;2 )施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)的根際土壤細(xì)菌和真菌區(qū)系特征;3 )施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)的土體土壤微生物區(qū)系對(duì)根際土壤微生物區(qū)系的影響;4)調(diào)控形成的低發(fā)土傳枯萎病土壤微生物群落的構(gòu)建機(jī)制和驅(qū)動(dòng)因子,試圖揭示低發(fā)土傳枯萎病土壤微生物區(qū)系特征及施用生物有機(jī)肥防控香蕉土傳枯萎病的潛在土壤微生物生態(tài)學(xué)機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:1.新墾香蕉園(海南臨高縣)同步香蕉種植連續(xù)施用生物有機(jī)肥能顯著抑制香蕉枯萎病的發(fā)生并提高香蕉產(chǎn)量。施用生物有機(jī)肥增加了根際土壤可培養(yǎng)具拮抗能力芽孢桿菌和放線菌的比例。Biolog微平板結(jié)果表明:隨著種植年限的延長(zhǎng),對(duì)照處理的根際土壤可培養(yǎng)細(xì)菌群落代謝活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而施用生物有機(jī)肥穩(wěn)定了根際土壤可培養(yǎng)細(xì)菌群落代謝活性,尤其對(duì)羧酸、酚類化合物和碳水化物的代謝能力較穩(wěn)定�？膳囵B(yǎng)細(xì)菌群落DGGE結(jié)果表明:施用生物有機(jī)肥穩(wěn)定了根際土壤可培養(yǎng)細(xì)菌群落組成與結(jié)構(gòu),提高了其豐富度和多樣性,并誘導(dǎo)了巨大芽孢桿菌 (Bacillus megaterium )、同溫層芽孢桿菌(Bacillus stratosphericus)、根瘤菌屬(Rhizobium sp.)、伯克氏菌屬( Burkholderia sp. )、鮑氏不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumnnii)、短芽孢桿菌(Brevibacillus formosu)和苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)、熒光假單胞(Pseudomonas fluorescens)和放線菌屬(Actinobacterium sp.)在根際的富集。2.根際土壤細(xì)菌和真菌群落的454高通量測(cè)序結(jié)果表明:生物有機(jī)肥作為群落組成的最主要驅(qū)動(dòng)因子,改變了根際土壤細(xì)菌和真菌的群落組成;降低了根際土壤中真菌的豐度并增加了細(xì)菌的豐度和多樣性。施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)的根際土壤中相對(duì)豐度增加的鞘脂菌屬(Sphingobium)、Dyadobacter 屬、酸桿菌Gp6屬(Gp6)、溶桿菌屬(Lysobacter)、Sphingopyxis屬與隱球菌屬(Cryptococcus)和相對(duì)豐度降低的青枯菌屬(Ralstonia)與伯克氏菌屬(Burkholderia)是與抑香蕉枯萎病相關(guān)的潛在微生物類群。定量PCR結(jié)果表明:施用生物有機(jī)肥降低了根際土壤中尖孢鐮5刀菌(Fusarium oxysporum)的豐度。3.新墾香蕉園(海南澄邁縣)同步香蕉種植采用基于生物有機(jī)肥的施肥模式,能有效地防控香蕉枯萎病的發(fā)生并提高香蕉的產(chǎn)量,證明了該施肥模式對(duì)土傳枯萎病防控的可持續(xù)性和可重復(fù)性。施用生物有機(jī)肥提高了土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、總氮和速效磷的含量。MiSeq高通量測(cè)序結(jié)果表明:生物有機(jī)肥的施用顯著改變了 土體和根際土壤中細(xì)菌和真菌群落的組成;提高了土體和根際土壤中細(xì)菌的豐度和多樣性。施用生物有機(jī)肥富集的土壤中擬桿菌門(Bacteriodete )、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes) 、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria) 、δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria)、Terrimonas 屬、假單胞菌屬(Pseudomonas )、貪銅菌屬(Cupriaviidus)、酸桿菌Gp 屬(Gp6)、Ohtaekwangia屬和杜搟氏菌屬(Duganella)是潛在的有益微生物類群。定量PCR結(jié)果表明:施用生物有機(jī)肥降低了土體和根際土壤中尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)的豐度。網(wǎng)絡(luò)分析表明:施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)了細(xì)菌主導(dǎo)型的土壤微生物生態(tài)網(wǎng)絡(luò),其組成更復(fù)雜、連接更緊密,模塊內(nèi)部和模塊之間的交互更活躍和頻繁。施用生物有機(jī)肥調(diào)控的土體土壤微生物群落在alpha多樣性、beta多樣性、微生物類群組成、網(wǎng)絡(luò)組成和網(wǎng)絡(luò)連接的角度均對(duì)根際微生物具有遺留效應(yīng),即施用生物有機(jī)肥是通過調(diào)控低發(fā)土傳枯萎病土體土壤微生物區(qū)系進(jìn)而塑造了低發(fā)土傳枯萎病根際土壤微生物區(qū)系。4.物種豐度分布的模型擬合分析表明:土壤細(xì)菌和真菌群落物種豐度分布均與冪率分布擬合程度最高,符合生態(tài)位理論的假設(shè)。系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)分析表明:細(xì)菌群落在相對(duì)較短的系統(tǒng)發(fā)育距離內(nèi)呈現(xiàn)顯著地系統(tǒng)發(fā)育信號(hào),真菌群落無顯著地系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)和零模型分析表明:細(xì)菌群落組成呈現(xiàn)顯著的系統(tǒng)發(fā)育聚集結(jié)構(gòu),細(xì)菌群落的構(gòu)建機(jī)制是由土壤pH和有機(jī)質(zhì)共同選擇的決定性過程。本研究中,新墾香蕉園同步香蕉種植施用生物有機(jī)肥能有效地防控香蕉枯萎病的爆發(fā)并具有良好的促生效果。施用生物有機(jī)肥誘導(dǎo)的抑病型土壤微生物區(qū)系具有細(xì)菌群落豐度和多樣性較高,尖孢鐮刀菌的豐度低,γ-變形菌門、假單胞菌和酸桿菌Gp6等潛在有益微生物類群的相對(duì)豐度高,細(xì)菌主導(dǎo)型的土壤微生物網(wǎng)絡(luò)組成復(fù)雜、連接緊密、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交互活躍頻繁等主要特征。調(diào)控形成的土體土壤微生物區(qū)系是形成低發(fā)土傳枯萎病根際土壤微生物區(qū)系的基礎(chǔ),土壤pH和有機(jī)質(zhì)介導(dǎo)的生態(tài)位選擇過程是群落構(gòu)建的主要機(jī)制和驅(qū)動(dòng)因子。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S154.3;S436.68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1529899