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近年来,西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp. niveum)引起的西瓜枯萎病日益严重,设施连作栽培中西瓜枯萎病病情指数逐年增加,尚未得到根本控制。因此,生产上迫切需要找到一种绿色、有效的防控技术。丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是土壤中一类能够侵染植物根系、与植物形成互惠共生体的真菌。业已证实, AM真菌能够拮抗镰刀菌,提高西瓜对枯萎病的抗性,AM真菌能改变宿主植物根系分泌物的组成。本研究通过GC-MS法检测鉴定AM真菌对西瓜根分泌物成分的影响,找到其中的特异性化感物质,用高通量测序法研究根分泌物和特异化感物质对西瓜苗根际土壤微生物群落多样性的影响,并验证菌根化根系分泌物中特异性化感物质对西瓜枯萎病的效应。结果如下: 1.利用连续性根系分泌物收集系统(CRET)收集不接种AM真菌、接种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)、地表球囊霉(Glomus versiforme)三个处理的西瓜根系分泌物,分别设计两种浓度10ml/L、5ml/L,待西瓜苗长至一叶一心时进行根分泌物处理(200ml/盆)。在通过盆栽试验发现在以西瓜生长指标(蔓长、茎粗、植株干鲜重)、西瓜叶片防御性酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性和丙二醛含量、西瓜根际土壤酶(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)活性、根际土壤微生物区系、发病状况(防病率和病情指数)和防效6类参数所构成的评价体系中,认为浇灌5ml/L接种摩西管柄囊霉的根系分泌物为抑制枯萎病的最佳处理。 2.菌根化根系分泌物使根际土壤中细菌群落多样性及丰度增加,门水平上的优势菌没有发生改变;属水平上的优势菌变化为 Kaistobacter、Rhodanobacter、SMB53、Thermomonas、Devosia和杆菌属(Bacillus)。 3.在未接种AM真菌、接种摩西管柄囊霉和接种地表球囊霉三个处理中,分别检测到了15种、13种和15种化学物质,其中主要包括酯类、烃类、酚类、醇类、胺类和酮类等,酯类物质种类最多。菌根化西瓜苗根系分泌物中出现了特异物质邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯。 4.将邻苯二甲酸二异辛酯(药品A)、邻苯二甲酸二丁酯(药品B)分别设置3个浓度(0.1ml/L、0.5ml/L、1.0ml/L),待西瓜苗长至一叶一心时进行化感物质处理(200ml/盆)。认为A1(0.1ml/L)、B3(1.0ml/L)分别为最佳处理,降低了西瓜枯萎病的发病率、病情指数,防控效果好,提高了西瓜根际土壤中的酶活性,增加了根际土壤中细菌和放线菌数量。 5.浇灌特异性化感物质增加了西瓜根际土壤菌群多样性和菌群丰度。其中,A3、B1处理门水平上的变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Fimicutes)的相对丰度降低,芽单胞菌门(Gemmatimonadete)的相对丰度提高。随着浇灌的邻苯二甲酸二异辛酯浓度增加,根际土壤中藤黄单胞菌属(Luteimonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、糖霉菌属(Glycomyces)的相对丰度下降,而新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)、Kaistobacter成为主要的优势菌。随着邻苯二甲酸二丁酯浓度的增大,Acinetobacter的相对丰度增大。 结论认为,AM真菌能改变西瓜根分泌物的成分,并含有特异化感物质邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯。二者均能调控根际土壤微生物多样性,改善根际土壤微生物环境,促进西瓜生长,提高西瓜对枯萎病的抗性。