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油松是中国北方主要造林树种,枯梢病是近年来发现的危害油松的一种重要病害。本研究以河北省秦皇岛市联峰山公园内不同发病程度的油松为研究对象,运用高通量测序技术分析油松的不同部位及不同发病程度的微生物多样性差异;采用组织分离法分离油松内生细菌,稀释分离法分离油松根际土壤细菌,并以油松枯梢病作为靶标,通过平板对峙法进行拮抗细菌筛选,结合形态学、生理生化特性和16S rDNA分子生物学等方法对筛选出的拮抗菌进行鉴定,并进行拮抗菌的盆栽试验。研究结果如下:
通过高通量测序分析,从油松的松针、木质部、韧皮部、根、根际土等部位共检测出12门、23纲、62目、99科、154属、188种细菌。在门水平上,蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)等为主要菌门,其中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)在各植物组织部位中均为优势菌门,变形菌门(Proteobacteria)为根际土部位的优势菌门。在纲的水平上共发现23个细菌纲,其主要菌纲包括:产氧光细菌纲(Oxyphotobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteriia)等;其中产氧光细菌纲为优势菌纲。在属水平共发现154个细菌属,其中,各植物组织部位的优势菌属为蓝藻细菌门下的未知名属。
油松各植物组织部位的不同菌群所占比例差异较大,第一优势菌群均占据了绝对优势,占比在80%~90%之间;相比之下,根际土中不同菌群所占比例差异不大。Alpha多样性指数分析结果表明,根际土和根部的丰富度和多样性水平最高,其次为韧皮部,而松针和木质部中多样性较低。而油松枯梢病不同发病程度间,其物种的丰富度和多样性整体上没有太大变化。
通过对油松不同部位和不同发病程度的细菌群落相似度分析,发现油松各植物组织部位间的相似度比较高,但整体上与根际土差异较大。各植物组织中,与根际土菌群相似度最高的为根,其次为韧皮部(1、2a生),再者是木质部(1、2a生)和松针(1、2a生)等部位。在不同发病程度间,其菌群差异小相似度较高。
通过组织分离法,从健康油松松针(1、2a生)、韧皮部(1、2a生)、木质部(1、2a生)、根等部位分离出内生细菌40株。通过稀释分离法在根际土壤中分离出根际细菌38株。
通过平板对峙法,从已分离的所有细菌中共筛选出6株对油松枯梢病拮抗作用较强的菌株。其中,内生细菌AM-5的抑菌效果最强,其菌体及无菌发酵液对油松枯梢病病原菌菌丝生长的抑制率分别为66.95%、27.89%,且菌体在24h时对病原菌孢子萌发抑制率为57.83%。结合形态特征、生理生化及16S rDNA同源性分析,将AM-5菌株鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。盆栽试验结果表明,AM-5菌株对油松枯梢病的防治效果显著,其预防实验中,明显降低了油松枯梢病的发病率,预防效果为64.26%;在防治试验中,防效为53.38%。
通过高通量测序分析,从油松的松针、木质部、韧皮部、根、根际土等部位共检测出12门、23纲、62目、99科、154属、188种细菌。在门水平上,蓝藻细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)等为主要菌门,其中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)在各植物组织部位中均为优势菌门,变形菌门(Proteobacteria)为根际土部位的优势菌门。在纲的水平上共发现23个细菌纲,其主要菌纲包括:产氧光细菌纲(Oxyphotobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteriia)等;其中产氧光细菌纲为优势菌纲。在属水平共发现154个细菌属,其中,各植物组织部位的优势菌属为蓝藻细菌门下的未知名属。
油松各植物组织部位的不同菌群所占比例差异较大,第一优势菌群均占据了绝对优势,占比在80%~90%之间;相比之下,根际土中不同菌群所占比例差异不大。Alpha多样性指数分析结果表明,根际土和根部的丰富度和多样性水平最高,其次为韧皮部,而松针和木质部中多样性较低。而油松枯梢病不同发病程度间,其物种的丰富度和多样性整体上没有太大变化。
通过对油松不同部位和不同发病程度的细菌群落相似度分析,发现油松各植物组织部位间的相似度比较高,但整体上与根际土差异较大。各植物组织中,与根际土菌群相似度最高的为根,其次为韧皮部(1、2a生),再者是木质部(1、2a生)和松针(1、2a生)等部位。在不同发病程度间,其菌群差异小相似度较高。
通过组织分离法,从健康油松松针(1、2a生)、韧皮部(1、2a生)、木质部(1、2a生)、根等部位分离出内生细菌40株。通过稀释分离法在根际土壤中分离出根际细菌38株。
通过平板对峙法,从已分离的所有细菌中共筛选出6株对油松枯梢病拮抗作用较强的菌株。其中,内生细菌AM-5的抑菌效果最强,其菌体及无菌发酵液对油松枯梢病病原菌菌丝生长的抑制率分别为66.95%、27.89%,且菌体在24h时对病原菌孢子萌发抑制率为57.83%。结合形态特征、生理生化及16S rDNA同源性分析,将AM-5菌株鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。盆栽试验结果表明,AM-5菌株对油松枯梢病的防治效果显著,其预防实验中,明显降低了油松枯梢病的发病率,预防效果为64.26%;在防治试验中,防效为53.38%。