【摘 要】
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根际微生物是指紧密附着于根际土壤颗粒中的微生物。根际微生物组被称作植物的“第二基因组”,两者共同进化,对农产品产量与品质具有显著的调控作用。而高度抗性植物分泌大量几丁质酶等的微生物细胞壁水解蛋白,催化几丁质水解生成N-乙酰葡糖胺等,限制病原微生物、条件致病微生物和共生微生物生长繁殖,影响农作物与菌剂微生物建立共生关系,造成微生物菌剂田间施用后出现效力不稳定等问题。生物胁迫条件下,微生物与植物之间的
【基金项目】
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天津市农业科技成果转化与推广项目；
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根际微生物是指紧密附着于根际土壤颗粒中的微生物。根际微生物组被称作植物的“第二基因组”,两者共同进化,对农产品产量与品质具有显著的调控作用。而高度抗性植物分泌大量几丁质酶等的微生物细胞壁水解蛋白,催化几丁质水解生成N-乙酰葡糖胺等,限制病原微生物、条件致病微生物和共生微生物生长繁殖,影响农作物与菌剂微生物建立共生关系,造成微生物菌剂田间施用后出现效力不稳定等问题。生物胁迫条件下,微生物与植物之间的交流和互作关系,值得深入研究。本论文以几丁质及其分解产物模拟高度抗性植物胁迫环境,以番茄（Solanum lycopersicum）植株作为研究材料,探讨番茄根际微生物对番茄生长与抗性平衡的调控作用。利用高通量测序技术（Next Generation Sequencing,NGS）研究几丁质及其分解产物模拟生物胁迫条件下植物根际微生物群落的组成变化规律,筛选有促进植物生长和生物防治效果的优势根际微生物菌株,揭示生物胁迫条件下根际微生物的响应机制与适应机理,以开发新的微生物菌剂或优化微生物菌剂配方为目标进行研究。主要研究结果如下:（1）选取几丁质、壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖处理番茄植株,发现三种组分均具有一定的植物生长促进能力。其中,小分子的壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖处理后,番茄植株表现出更高的株高、总鲜重和茎重,具有更高的促进作用,添加N-乙酰氨基葡萄糖处理的植物高度增加量是水处理组的1.29倍。比较壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖在天然生长植株和微生物灭活处理植物的生长参数,壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖在微生物灭活处理的番茄植株上不发挥明显的促生作用,说明几丁质及其分解产物影响了番茄根际植物微生物从而促进植物生长,对应弱化植株抗性,缓解根际生物胁迫;（2）通过高通量测序技术分析壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖处理后番茄根系周围大田土壤、根际土壤、根内微生物样本的微生物多样性。通过分析发现壳寡糖和N-乙酰氨基葡萄糖处理有利于植物根系形成更具吸引力的土壤微环境,有利于多种微生物的富集与繁殖,从而造就更丰富与多样的根际微生物环境。与天然条件的土壤相比,N-乙酰氨基葡萄糖处理极大促进了变形菌门和放线菌门群落的富集,壳寡糖处理招募到了丰度更高的变形菌门和拟杆菌门,改变了微生物组的代谢路径,说明作为高度抗性植物胁迫模拟物,几丁质及其分解产物可以通过调控微生物群落结构和代谢以促进植物的生长;（3）从添加N-乙酰氨基葡萄糖处理的番茄植株的根际土壤中分离纯化出6株根际微生物菌株,经16S r RNA序列鉴定为蜡样芽孢杆菌（Sp-1）、奇异变形杆菌（Sp-7）、恶臭假单胞菌（Sp-8）、嗜热一氧化碳链霉菌（Fs-1,CGMCC 21628）、刺疣链霉菌（Fs-2）和墨西哥链霉菌（Fs-3）。将6株微生物反向施用在番茄植株上,与空白对照组相比,所有6株菌株都在一定程度上提高了番茄植株的高度,尤其是Sp-1、Fs-1、Fs-2和Fs-3有显著的促进作用,并且所有菌株都促进了植物侧根的发育与伸长;（4）以N-乙酰氨基葡萄糖作为代表物质研究其与根际微生物相互作用下对植物生长的影响机制。发现高浓度的N-乙酰氨基葡萄糖会阻碍微生物的发酵进程,以40mmol/L的添加浓度为最佳;N-乙酰氨基葡萄糖的添加能够激活微生物合成植物生长素IAA的能力;通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测发酵过程中挥发性有机化合物（VOCs）成分,N-乙酰氨基葡萄糖处理增加了能够促进植物生长的相关物质乙偶姻和2,3-丁二醇的生物合成;（5）本论文初步制备了一种嗜热一氧化碳链霉菌及含该菌的增效生物菌剂。通过Plackett-Burman试验筛选,选取出嗜热一氧化碳链霉菌、N-乙酰氨基葡萄糖和枯草芽孢杆菌三种影响植物生长和果实品质的主要因素,制备微生物菌剂。以无添加的空白对照组对比,施用微生物菌剂的番茄表现出更好生物量、产量和品质指标。
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