【摘 要】
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蓝莓(Vaccinium spp.)由于根系不发达,易受到环境胁迫的影响,造成生长发育的受阻。蓝莓根际微生物能显著增加根际吸收面积并提高植物对根际养分的吸收效率,接种适当的根际微生物,能有效减少肥料的施加量及对环境的污染。目前对蓝莓根际微生物的研究较少,对蓝莓根系功能缺失的互补微生物研究也相对缺乏。本次研究主要在‘奥尼尔’(O’Neal)、‘夏普蓝’(Sharpblue)、‘杰兔’(Prrmier
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蓝莓(Vaccinium spp.)由于根系不发达,易受到环境胁迫的影响,造成生长发育的受阻。蓝莓根际微生物能显著增加根际吸收面积并提高植物对根际养分的吸收效率,接种适当的根际微生物,能有效减少肥料的施加量及对环境的污染。目前对蓝莓根际微生物的研究较少,对蓝莓根系功能缺失的互补微生物研究也相对缺乏。本次研究主要在‘奥尼尔’(O’Neal)、‘夏普蓝’(Sharpblue)、‘杰兔’(Prrmier)根际微生物多样性分析的基础上,确定蓝莓土壤微生物功能菌的关系网络,对此进行分离、鉴定,并通过回接‘海岸’(Gulfcoast)、‘明星’(Star)及‘巨优’(Jewel)蓝莓鉴定其促生效应,以此构建对促生及抗胁迫效果最优的稳定微生物菌群。具体研究结果如下:1)蓝莓根际微生物共有238种不同的细菌,各蓝莓品种间公有种类达到225种,不存在独有细菌种类,蓝莓种间差异极小。分离得到根际真菌一共323种,其中各品种间共同拥有仅19种,不同长势蓝莓根际真菌多样性差异显著;结合α和β多样性的结果,并参照蓝莓根系环境健康状况,可以确定‘夏普蓝’蓝莓处于被致病菌侵袭的前期,而‘奥尼尔’处于被侵袭的后期;相较而言,‘杰兔’表现出旺盛的生长势和强大的根系调节能力,这与其基本生理特性相似;结合互作网络相关性分析,得到6种‘杰兔’独有的互作共生真菌。2)经分离鉴定后,将共生菌Sistotrema在回接至3年生长势正常的‘明星’蓝莓植株。回接20 d后,蓝莓的株高等表观特征变化显著,逐期增长量(ΔH)显著高于对照,最高差异达9倍。对濒死‘明星’及‘巨优’蓝莓回接试验同样表明Sistotrema对蓝莓的促生作用显著,其中,短截‘明星’蓝莓回接后出芽情况更好,而濒死的‘明星’的复壮更好;相较而言,‘巨优’较‘明星’有更强的抗胁迫及复壮的能力。3)为研究共生菌Sistotrema对蓝莓抗逆性的提高作用,对1年生的‘海岸’蓝莓接菌后进行缺水以及不施肥的条件下培养,发现共生菌回接能显著提高蓝莓的根系活力、糖的合成、Fe的溶解、氮的固氮和硝化反应的抑制。回接共生真菌使土壤中的氮的含量至少得到了2倍的提升,且在促生阶段显著抑制土壤硝化菌生长及土壤硝化反应;相应地,回接后土壤中的可溶性Fe的渗出率则得到了50%的提高,可见Sistotrema的侵染后能将不溶的矿质态金属溶解并释放。对回接试验前20 d的土壤营养的变化分析,发现该阶段可能为真菌将营养物质固定在胞内,并进行繁殖和侵染植株根系的时期。回接Sistotrema还能有效减缓蓝莓叶绿素的降解,接菌20 d后叶绿素的降解能有效缓解30%;而根系活力较对照则提高6倍以上;分析回接后植株各部的糖含量发现,接菌对植物糖类合成能力提高了2倍以上。综上,区别于一般微生物的分离鉴定策略,本研究首先对不同品种和生长状态下的蓝莓进行根际微生物多样性分析,通过种类、丰度比较,功能以及相关性情况的预测,确认可能具有促生作用的差异微生物;在此基础上,依据COG功能分布预测以及保守结构预测的方式,对Sistotrema进行定向分离;最后,将Sistotrema回接至长势正常的‘明星’及濒死‘明星’及‘巨优’,接种后蓝莓的长势及生理响应表明Sistotrema各品种的促生作用具有普遍性;同时也表明本研究中采用的基于功能的预测的微生物定向分离模式和检测指标的确定,有较好的可行性和一定的创新性。
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