硅對(duì)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(duì)增強(qiáng)作物抗病性的的有益作用越來越受到關(guān)注和重視。對(duì)此，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)硅提高作物抗病性的作用機(jī)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(duì)枯萎病的抗性，目前尚不清楚。
　　本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)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(duì)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(duì)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(duì)黃瓜植株枯萎病發(fā)病率的反饋?zhàn)饔?旨在明確土壤微生物群落的改變對(duì)黃瓜植株枯萎病抗性的影響;此外我們進(jìn)一步通過體外試驗(yàn)研究了硅對(duì)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(duì)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(duì)尖孢鐮刀菌的直接影響，進(jìn)一步揭示硅介導(dǎo)的土壤微生物群落的改變?cè)谔岣唿S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(jī)制提供理論基礎(chǔ)。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(duì)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(xì)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(xì)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(duì)土壤細(xì)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(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和豐度的影響存在差異。
　　(3) MiSeq測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同施硅方式對(duì)土壤細(xì)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(gè)OTU分屬于細(xì)菌的40個(gè)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(gè)OTU分屬于真菌的8個(gè)門，主要為子囊菌門、接合菌門、擔(dān)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(dān)子菌門、銀耳綱、鐮刀菌屬的相對(duì)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(duì)百分豐度，但增加了擔(dān)子菌門、盤菌綱

6、、鐮刀菌屬的相對(duì)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(dān)子菌門、糞殼菌綱的相對(duì)百分豐度，但增加了子囊菌門、盤菌綱、座囊菌綱、莖點(diǎn)霉屬的相對(duì)百分豐度。
　　(4)主坐標(biāo)軸(PCoA)和非線性多維標(biāo)度(NMDS)分析表明，不同施硅方式改變了土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)。對(duì)于細(xì)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(yuǎn)，說明有苗土壤施硅和葉面噴施硅與無苗土壤施硅的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異較

7、大;對(duì)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(yuǎn)，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(xì)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(dú)有的OTU結(jié)果表明，就細(xì)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(dú)有的綱為疣微菌綱、柔膜菌綱、BD1-5

8、_norank，有苗土壤施硅獨(dú)有的綱為Caldisericia，葉面噴施硅處理獨(dú)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(dú)有的綱為囊擔(dān)菌綱，有苗土壤施硅處理獨(dú)有的綱為Archacorhizomycetes，葉面噴施硅處理獨(dú)有的綱為芽枝霉綱。
　　(6)植物-土壤反饋

9、實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)枯萎病的抗性。
　　(7)體外實(shí)驗(yàn)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專化

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專化型和鏈霉菌DHV3-2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(cè)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(yàn)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(shí)現(xiàn)的。
　　綜上所述，PCR-DGGE，qPCR, MiSeq結(jié)果表