尖孢镰刀菌变化动态与紫花苜蓿抗病性和根际真菌群落关系研究

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紫花苜蓿(Medicago sativa,简称苜蓿)是多年生豆科牧草,在我国和世界范围内广泛种植,具有重要的经济和生态价值。由尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)引起的苜蓿枯萎病是苜蓿生产上主要限制因素之一。由于尖孢镰刀菌的土传特性和苜蓿多年生的特点,该菌不但可以在根际土壤中而且可以在根系组织内富集,导致病害随种植年限的增加而加重。但目前关于苜蓿不同品种抗病性与根际根内尖孢镰刀菌定殖量和根际真菌群落变化的关系依旧不明确。为明确尖孢镰刀菌-苜蓿抗病性-根际真菌群落结构和多样性的关系,本论文在抗病性评价的基础上,利用实时荧光定量PCR技术和高通量测序技术研究了不同品种苜蓿根际根内尖孢镰刀菌定殖量变化和根际真菌群落的变化,以期为苜蓿土传病害的有效防控提供科学依据。主要研究结果如下:(1)尖孢镰刀菌接种量和苜蓿栽培时间都会影响苜蓿病害。病情指数随接种量的增加而增加,从41.3增加到56.3;株高、根长和生物量随接种量增加而降低。接种4周和8周后,对不同品种进行病害评估,发现中苜1号、耐盐之星和巨能995综合评价值均大于0.6,表现较强的抗病性;公农1号、陇东苜蓿和3010综合评价值均小于0.6,表现较弱的抗病性。(2)不同苜蓿品种根际尖孢镰刀菌定殖量存在差异,且与病害严重程度相关,并受到土壤理化特性的影响。平板涂布计数法证明抗病品种根际尖孢镰刀菌的定殖量为2×10~3—2.9×10~4CFU/g土,感病品种为2.7×10~3—4.8×10~4CFU/g土;实时荧光定量PCR分析表明抗病品种根际尖孢镰刀菌定殖量为0.001—85.8ng/g土,感病品种为0.01—130.3ng/g土,抗病品种根际尖孢镰刀菌的定殖量显著低于感病品种。根内尖孢镰刀菌定殖量在抗病与感病品种之间无明显规律。尖孢镰刀菌定殖量与株高降低率、根长降低率、生物量降低率和病情指数呈正相关关系;土壤p H值与根际根内尖孢镰刀菌定殖量呈负相关,而土壤中速效磷、铵态氮和全氮含量与根际根内尖孢镰刀菌定殖量呈正相关。(3)尖孢镰刀菌会影响苜蓿根际真菌群落相对丰度,且对不同抗性品种根际真菌群落的影响有差异。门水平上,尖孢镰刀菌定殖量与Ascomycota、Basidiomycota呈正相关,与Mortierellomycota呈负相关;属水平上,与Cladosporium、Fusarium呈正相关,与Mortierella呈负相关。接菌处理后,不同品种根际土壤真菌多样性和均匀度没有显著变化,但接菌处理提高了抗病品种根际Basidiomycota相对丰度(增加0.6%),而降低感病品种根际Basidiomycota相对丰度(降低0.1%);在属水平,接菌处理提高了抗病品种根际Cladosporium相对丰度(增加1.9%),降低了感病品种根际Cladosporium相对丰度(降低4.7%)。(4)栽培时间和土壤理化性质影响苜蓿根际土壤优势真菌群落的相对丰度。根际土壤中门水平优势类群为Ascomycota、Mortierellomycota、Basidiomycota和Chytridiomycota;属水平优势类群为Mortierella、Cladosporium、Curvularia、Acremonium和Fusarium。随着栽培时间的延长根际土壤真菌多样性和均匀度增加,且抗病品种高于感病品种。随栽培时间延长,门水平优势类群Ascomycota和Basidiomycota相对丰度分别增加6.7%和3.7%,Mortierellomycota相对丰度降低20.8%;属水平优势类群Cladosporium相对丰度增加3.5%,Mortierella相对丰度降低17.5%。土壤中铵态氮、速效钾、全氮的含量和土壤p H值影响优势类群的相对丰度,其中Fusarium相对丰度与速效钾呈正相关,与全氮含量呈负相关。
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