【摘 要】
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甘蔗根腐病是由共享镰孢菌引起的土传病害,能导致甘蔗植株矮小,根系腐烂,甚至死亡,严重危害我国甘蔗产业的可持续发展。近年来随着生物防治理念的兴起,利用细菌拮抗病原真菌来防治病害的方式得到了越来越多人的关注。本研究采集了健康大灰种、根腐病发病大灰种和抗病大田雪蔗的根系及土壤样品,通过对三种根系样本进行根系表型分析,明确了根腐病对于大灰种甘蔗根系的破坏特征;通过土壤总DNA提取、高通量测序和微生物组分析
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甘蔗根腐病是由共享镰孢菌引起的土传病害,能导致甘蔗植株矮小,根系腐烂,甚至死亡,严重危害我国甘蔗产业的可持续发展。近年来随着生物防治理念的兴起,利用细菌拮抗病原真菌来防治病害的方式得到了越来越多人的关注。本研究采集了健康大灰种、根腐病发病大灰种和抗病大田雪蔗的根系及土壤样品,通过对三种根系样本进行根系表型分析,明确了根腐病对于大灰种甘蔗根系的破坏特征;通过土壤总DNA提取、高通量测序和微生物组分析,了解了根腐病的发生对于大灰种甘蔗根际土壤微生物群落结构的影响及大灰种与大田雪蔗在根际土壤微生物群落结构上的差异。最后筛选到了七株拮抗细菌,对它们的种属进行了鉴定,并评定了它们对于引起甘蔗根腐病的共享镰孢菌的拮抗效果。主要研究结果如下:1.病原菌的侵染导致了大灰种甘蔗根系结构的破坏,反映到根系表型特征上为发病甘蔗根系相较于健康株根数量减少63.64%,根尖数减少47.54%,总根长减少43.43%,根表面积减少19.52%。根系的破坏导致甘蔗养分吸收不足,影响地上部的生长。大田雪蔗虽然在根尖数和总根数上不及大灰种,但却有更大的根表面积,说明其根系相较于大灰种更为粗壮,有利于抵抗病原菌的入侵。2.根腐病的发生造成大灰种甘蔗根系腐烂,营养物质外流,使得根际土壤的养分水平普遍高于健康甘蔗。这使得发病大灰种根际形成了一个与健康大灰种有显著差异的细菌和真菌群落结构。相对丰度的分析发现健康大灰种根际土壤中存在更多对作物生长有促进作用或者可以帮助植株抵抗病害的菌门,如放线菌门和厚壁菌门,其占比分别达到18.55%和1.54%;而发病的大灰种根际土壤中弯孢属和Corallomycetella等病原真菌及地霉属等腐生真菌的相对丰度明显更高,分别有6.92%、7.13%和8.15%的占比。比较抗病大田雪蔗和大灰种的根际微生物群落结构发现两者有较大的不同。这可能是由于两种甘蔗在根系分泌物上的差异造成的,大田雪蔗中篮状菌属和放线菌门的丰度更高能够协助宿主抵抗病原菌侵害。3.在大田雪蔗根际土壤中筛选到7株对于病原菌共享镰孢菌拮抗效果较好的菌株。经过鉴定后确认GXDBY-1和GXDBY-3同为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）,GXDJD-1为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）,GXDBY-2为暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis）;GXDLD-1和GXDLD-2同为洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）,GXDJG-1为Arthrobacter pokkalii。4.GXDBY-1、GXDJD-1、GXDBY-2和GXDBY-3这四株芽孢杆菌属的发酵液对于共享镰孢菌的菌丝生长和孢子萌发抑制效果很好,它们的菌丝生长抑制率和孢子萌发抑制率均能够达到60%和70%以上。而GXDLD-1和GXDLD-2两株洋葱伯克霍尔德菌的抑制效果不及芽孢杆菌属,但有产IAA、产ACC脱氨酶、固氮和解磷这四种促生特性。综合盆栽试验的结果来看,贝莱斯芽孢杆菌,解淀粉芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌能够有效防止由共享镰孢菌引起的甘蔗根腐病。
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