寡雄腐霉抑制禾谷镰刀菌侵染、促进小麦生长的效果与机理研究

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寡雄腐霉(Pythium oligandrum)是一种重要的微生物资源,能够防治多种植物病害,并对作物具有促生增产效果。充分利用该生防菌的多功能特性,提高产业化应用潜力,对于构建低碳绿色农业高效生产方式具有现实意义。本研究以植物病原菌-禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)及其侵染寄主-小麦为对象,系统研究P.oligandrum防病促生效果,明确P.oligandrum调控小麦根际土壤微生物群落的生物学机制,同时从提高产孢量和开发微生物菌剂入手,克服P.oligandrum产业化过程产孢量低、应用范围狭隘的技术障碍。主要研究结果如下:(1)离体试验表明,P.oligandrum可通过重寄生作用杀死病原菌F.graminearum或降低接触到的病原菌菌丝生活力,降低毒素合成相关基因表达,抑制病原菌孢子萌发和芽管伸长。活体试验表明,P.oligandrum可有效控制F.graminearum引起的樱桃番茄腐烂及小麦茎基腐,显著提高抗性相关过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性,诱导酶活相关基因、防御相关基因CPL1、DWR1、Lap A1、ERF2、Pin2和病程相关基因PR1、PR5上调表达。(2)P.oligandrum可分泌产生吲哚-3-乙酸(IAA),显著增加小麦物质积累,提高叶绿素含量和根系活力,并诱导植物内源IAA含量上升。借助高通量测序技术对小麦根际土壤微生物群落进行分析,发现P.oligandrum可以调控小麦根际微生物群落结构,显著降低土壤中Gibberella、Neocosmospora、Microdochium等病原菌相对丰度,提高Skermanella、Pseudarthrobacter、Defluviicoccus等植物益生菌含量。(3)通过正交试验获得了P.oligandrum产孢诱导剂配方,培养基中添加30mg/L钼酸铵、150 mg/L硫酸铵和1000 mg/L EDTA铁钠时,P.oligandrum卵孢子数可达7.04×10~5/m L,是对照组产孢量的3.2倍。用生物炭搭载P.oligandrum卵孢子制成微生物菌剂,在25°C和10°C下保存60d后,卵孢子的存活率分别为76.44%和91.48%;该微生物菌剂可显著促进苗期和田间小麦的生长,苗期小麦总鲜重、总干重、总叶绿素含量和根系活力分别提高了17.77%、45.00%、33.58%和141.51%,高于单独生物炭或新鲜菌液处理;大田小麦120 d后地上部分鲜重、干重和抽穗数分别提高了35.76%,34.97%和18.66%,显著高于单独生物炭处理。
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