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本研究以蔬菜生产中土传病害的控制为核心,以团聚式爆发的根结线虫病和日益严重却难于控制的枯萎病、黄萎病为靶标病害,以三种抗土传病害的番茄砧木为材料,组织培养获得抗性砧木无性繁殖体,通过室内实验和田间实验研究番茄抗性砧木及其组培苗对土传病害控制效果,并且探讨抗性材料对土壤生态系统的影响。研究结果如下:
三种抗性砧木(Beaufort,L.lycopersicum x L.hirsutum;Energy, L.esuclentum x L.esculentum, He-Man,L.1ycopersicum x L.hirsutum)对南方根结线虫的室内抗性鉴定表明:三种抗性砧木对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)都具有极高的抗性,且其抗性水平表现为He-Man>Energy>Beaufort。抗性砧木的抗性不仅表现为根结指数、卵块密度和根结直径显著低于感病品种,而且根结指数和根结直径的增长速率也显著低于感病品种,抗性砧木具有极高的耐病性。利用抗性砧木种子和外植体获得抗性砧木无菌苗,通过组培快繁可以获得大量用于抗性砧木Beaufort组培苗。室内抗性稳定性评价表明,与感病对合作908相比,抗性砧木Beaufort经过组织培养后对根结线虫仍然具有很强的抗性。
通过田间实验对抗性砧木及抗性砧木组培苗进行了生产性评价,实验表明:三种抗性砧木和Beaufort组培苗与FA189完全亲和,但是嫁接作用影响了植株的前期生长,使植株的生长发育延迟,而嫁接作用对植株的光合作用及果实的品质没有影响。三种抗性砧木的运用取的了对根结线虫很好的控制效果,植株生长旺盛,果实大、品质稳定,产量增加。抗性砧木经过组培快繁后,对叶绿素含量、果实品质没有影响,与感病对照FA189相比较对根结线虫仍然具有极高的抗性,总产量与砧木自根苗相比也没有显著的差异。所以抗性砧木组培苗可以作为国外引进抗性砧木种子的替代产品应用于生产。
从抗性材料的运用对土壤微生物、根结线虫和自由生活线虫的影响研究了番茄抗性材料的生态学效应。抗性砧木抑制了土壤病原菌镰刀菌、疫霉菌、腐霉菌和轮枝菌的繁殖,从而控制了枯萎病、立枯病、黄萎病等土传病害的发生。抗性砧木在抑制病原性真菌的同时,也抑制了木霉菌的繁殖,而木霉中很多种类是土传病害的拮抗微生物。作者认为这种抑制作用可能与根系分泌物有关,且其抑菌作用没有特异性,对土壤中的病原生物及非病原生物都具有抑制作用,属于广谱性的杀菌或抑菌物质,其抑菌机理还有待进一步研究。抗性砧木提高了根际土壤细菌的数量,表明砧木发达的根系为细菌的增殖提供了丰富的营养,而细菌是土壤营养转换的基础,从而促进了营养的转换和吸收。而抗性砧木对放线菌和微生物总量没有影响。运用抗性砧木,抑制病原微生物的同时,并没有破坏土壤生态系统的稳定,说明运用抗性砧木是一种环境友好的防治土传病害的有效措施。
抗性砧木不利于根结线虫二龄幼虫的繁殖,控制了根结线虫病的爆发。与空白对照相比较,种植番茄后,土壤自由生活线虫的总量增加,但是线虫的多样性下降。种植感病品种的处理,在根结线虫大量繁殖的同时,食真菌性线虫、食植物线虫和杂食性线虫的数量增加。种植高抗品种在抑制根结线虫的同时,也抑制了一部分自由生活线虫,使土壤线虫多样性下降,均匀度降低,优势度上升。
通过轮作实验研究不同抗性番茄与黄瓜轮作对根结线虫的防治作用,结果表明:种植抗性品种的土壤中大部分的线虫(或孵化的卵)由于没有寄主的存在而死亡,但是仍然有少量休止卵的残留,下茬种植感病黄瓜后孵化再侵染,但是危害很轻,抗性番茄与感病黄瓜轮作可以达到控制根结线虫发生,减轻下茬损失的目的;而种植耐病砧木虽然在土壤中残留了较少的根结线虫或卵,但是下茬黄瓜根结线虫病仍然严重,没有达到轮作减轻病害的目的。
为研究日光温室作为一种特殊的土地利用方式对土壤线虫的影响,对日光温室、常规耕地和休闲地的三种土壤利用方式下土壤线虫种群结构进行对比,以期获得日光温室土壤线虫群落的结构背景以及与其他两种土壤利用方式下的结构差异,为日光温室土传病害的研究和防治提供理论依据。研究表明:日光温室中的优势种群为食细菌的小杆线虫(Rhabditis),而植食性线虫显著低于其他两种土地利用方式,常规农田中优势种群为食细菌小杆线虫(Rlaabditis)和植食性的螺旋线虫(Helicotylenchus),休闲地中优势种群为植食性线虫,包括螺旋线虫(Helicotylenehus)、盘旋线虫(Rotylenchus)和丝尾垫刃线虫(Filenchus);线虫的多样性、丰富度、∑MI、∑M12-5、EI、SI指数表明日光温室所受到的扰动最强,而常规农田次之,休闲地所受到的干扰最小;PPI/MI、 WI、BI、CI指数表明日光温室土壤营养丰富,常规农田次之,休闲地营养贫瘠。所以日光温室作为一种特殊的土地利用方式,土壤营养丰富,食细菌性线虫占绝对优势,土壤生态系统扰动强烈,线虫多样性下降,食植物线虫的种群数量稀少、种类贫乏,作者认为日光温室土壤生态系统这种不稳定性为根结线虫病以及其他土传病害的爆发提供了可能。