硅對黃瓜枯萎病及土壤微生物的影響.pdf

1、硅作為地殼中含量僅次于氧的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，其對增強作物抗病性的的有益作用越來越受到關(guān)注和重視。對此，國內(nèi)外學者針對硅提高作物抗病性的作用機制開展了大量的研究，前人采用水培研究發(fā)現(xiàn)，加硅能通過增加黃瓜（Cucumis sativas L.）植株體內(nèi)抗病相關(guān)酶的活性降低枯萎病的發(fā)病率，但是在土壤條件下，硅是否能通過改變土壤微生物群落提高黃瓜對枯萎病的抗性，目前尚不清楚。
　　本實驗通過設置無苗土壤施硅、有苗土壤施硅和葉面噴施硅等處理，分

2、別研究了不同施硅方式對黃瓜植株生長、枯萎病發(fā)病率的影響，以及利用PCR-DGGE，qPCR，MiSeq等分子生物技術(shù)研究了其對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、組成和豐度的影響;并且利用植物-土壤反饋的方法研究了不同施硅方式引起的土壤微生物的變化對黃瓜植株枯萎病發(fā)病率的反饋作用;旨在明確土壤微生物群落的改變對黃瓜植株枯萎病抗性的影響;此外我們進一步通過體外試驗研究了硅對尖孢鐮刀菌黃瓜?；秃玩溍咕鶧HV3-2孢子數(shù)量和生長以及其對尖孢鐮刀菌黃瓜專化型

3、產(chǎn)鐮刀菌酸的影響，旨在明確硅對尖孢鐮刀菌的直接影響，進一步揭示硅介導的土壤微生物群落的改變在提高黃瓜植株枯萎病抗性的重要作用，為從土壤微生物的角度解釋硅提高作物抗病機制提供理論基礎。所得主要結(jié)果如下:
　　(1)加硅處理后第20d，有苗土壤施硅和葉面噴施硅處理顯著增加了黃瓜植株的鮮重和干重;有苗土壤施硅處理顯著降低了黃瓜植株枯萎病的發(fā)病率，而葉面噴施硅對發(fā)病率無顯著影響。
　　(2) PCR-DGGE和qPCR結(jié)果表明，無苗

4、土壤施硅處理增加了土壤細菌和真菌條帶數(shù)、多樣性指數(shù)和群落豐度，有苗土壤加硅提高了細菌多樣性指數(shù)和群落豐度，但降低了土壤真菌條帶數(shù)、多樣性指數(shù)和群落豐度，葉面噴施硅對土壤細菌和真菌條帶數(shù)、多樣性指數(shù)和群落豐度無影響，說明不同施硅方式對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和豐度的影響存在差異。
　　(3) MiSeq測序結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同施硅方式對土壤細菌群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和組成無影響。所有17015個OTU分屬于細菌的40個門，其中主要包括變形菌

5、門、放線菌門、酸桿菌門、綠彎菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門、厚壁菌門等，但改變了土壤真菌群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和組成。所有4468個OTU分屬于真菌的8個門，主要為子囊菌門、接合菌門、擔子菌門等。無苗土壤加硅處理提高了真菌豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)，降低了接合菌門、接合菌綱、座囊菌綱、，增加了擔子菌門、銀耳綱、鐮刀菌屬的相對百分豐度;有苗土壤加硅處理降低了真菌豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和糞殼菌綱的相對百分豐度，但增加了擔子菌門、盤菌綱

6、、鐮刀菌屬的相對百分豐度;葉面噴施硅處理降低了真菌多樣性指數(shù)及接合菌門、擔子菌門、糞殼菌綱的相對百分豐度，但增加了子囊菌門、盤菌綱、座囊菌綱、莖點霉屬的相對百分豐度。
　　(4)主坐標軸(PCoA)和非線性多維標度(NMDS)分析表明，不同施硅方式改變了土壤細菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。對于細菌群落結(jié)構(gòu)而言，有苗土壤施硅和葉面噴施硅兩者之間距離較近，但兩者與無苗土壤加硅距離較遠，說明有苗土壤施硅和葉面噴施硅與無苗土壤施硅的細菌群落結(jié)構(gòu)差異較

7、大;對于真菌群落結(jié)構(gòu)而言，有苗土壤施硅、葉面噴施硅和無菌土壤施硅3種不同施硅方式之間距離均較遠，說明3種不同施硅方式真菌群落結(jié)構(gòu)差異較大。
　　(5)不同施硅方式土壤細菌群落和真菌群落ANOSIM相似性分析可知，不同處理間真菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著;不同施硅方式在綱水平共有和獨有的OTU結(jié)果表明，就細菌群落結(jié)構(gòu)而言，共有的綱為酸桿菌綱、放線菌綱、β-變形菌綱、α-變形菌綱、γ-變形菌，無菌土壤施硅獨有的綱為疣微菌綱、柔膜菌綱、BD1-5

8、_norank，有苗土壤施硅獨有的綱為Caldisericia，葉面噴施硅處理獨有的綱為Actinobacteria_unclassified, VadinHA17，擬桿菌綱;就真菌群落結(jié)構(gòu)而言，共有的綱主要為主要為糞殼菌綱，Zygomcota_incertae_sedis，無苗土壤施硅獨有的綱為囊擔菌綱，有苗土壤施硅處理獨有的綱為Archacorhizomycetes，葉面噴施硅處理獨有的綱為芽枝霉綱。
　　(6)植物-土壤反饋

9、實驗結(jié)果表明，接種6％有苗土壤施硅的土壤微生物顯著降低了黃瓜幼苗枯萎病的病情指數(shù)，增加了黃瓜植株根的SOD，POD，PAL，GLU酶的活性，接種6％葉面噴施硅土壤和無苗施硅土壤微生物對黃瓜枯萎病的發(fā)病率和抗性相關(guān)酶活的影響較小，說明有苗土壤施硅能夠通過改變土壤微生物群落提高黃瓜幼苗對枯萎病的抗性。
　　(7)體外實驗結(jié)果表明，加硅未調(diào)節(jié)pH條件下降低了尖孢鐮刀菌和鏈霉菌DHV3-2的孢子數(shù)量，加硅調(diào)節(jié)pH后增加了尖孢鐮刀菌黃瓜?；?/p>

10、型和鏈霉菌DHV3-2的孢子數(shù)量，說明了硅體外抑制尖孢鐮刀菌黃瓜?；秃玩溍咕鶧HV3-2孢子數(shù)量是由于基質(zhì)pH的增加造成的;此外，我們利用HPLC檢測發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中加硅抑制了尖孢鐮刀菌的產(chǎn)酸量;土壤試驗結(jié)果表明，土壤施硅不能直接抑制尖孢鐮刀菌的生長，但增加了鏈霉菌DHV3-2的數(shù)量，說明在土壤中加硅降低黃瓜枯萎病的發(fā)病率，并不是通過直接抑制尖孢鐮刀菌的生長而實現(xiàn)的。
　　綜上所述，PCR-DGGE，qPCR, MiSeq結(jié)果表