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花生是中国重要的的油料作物,占中国油料市场份额的三分之一左右,是中国南方低丘红壤区的主要经济作物和油料作物。然而,长期连作导致花生的产量和品质显著下降,严重制约了我国花生产业的可持续发展。本课题组前期研究从重阳木茎内皮中筛选出一株拟茎点霉属内生真菌(Phomopsis liquidambari,B3),发现其在体外培养条件下不仅能够分泌生长素(IAA)、脱落酸(ABA)以及维生素B1等生长调节物质,而且能够分解凋落物加快土壤中有机碳氮的转化,快速降解化感物质4-羟基苯甲酸和阿魏酸。同时,前期研究发现内生真菌B3能够改善连作花生土壤环境,增加花生的根瘤数量,显著提高花生产量。进一步的研究发现,药材苍术间作花生同时接种内生真菌B3能够显著减少土壤霉菌数量,增加细菌数量,花生产量进一步提高。这些结果都预示着内生真菌B3在缓解花生连作障碍,促进花生增产方面有巨大潜力。但是内生真菌B3改善花生连作土壤环境,促进微量元素吸收和积累,增加花生产量等方面还不是很清楚。因此,本研究从植物生理学和土壤学等方面解释内生真菌B3对花生连作障碍的缓解作用和促进微量元素吸收的潜在机理。首先,采用花生盆栽试验,我们研究了内生真菌拟茎点霉B3及苍术(Atractylodes lancea)粉联合施用对连作花生根际土壤微生物区系、酶活性及有效态微量元素(Mo、B、DTPA-Fe、Zn、Cu、Mn)含量的影响。结果表明:内生真菌B3和苍术粉复合处理比内生真菌B3处理的荚果和秸秆产量分别增加10.28%和14.11%,内生真菌B3处理与正常施肥相比显著提高了根瘤数量、荚果和秸秆产重,各处理组与正常施肥对照相比分枝数和根长无显著差异。B3处理与对照相比显著提高了种子期、结荚期和成熟期根际土壤可培养细菌和放线菌数量,B3和苍术粉复合处理与对照相比显著提高种子期、花期和成熟期可培养真菌和放线菌数量;细菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理相对于正常施肥处理,显著改变种子期、苗期、花期和成熟期花生根际土壤细菌群落结构,同时苗期、花期和结荚期的细菌条带数和香农指数也有所提高,真菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理对真菌群落影响较大,除种子期以外的生育期,真菌条带数和香农指数都有明显提高,花期真菌群落结构变化最大,相似度仅为49.6%。花生关键生育期(花期和结荚期)根际土壤脲酶和蔗糖酶活性B3处理和复合处理都显著高于正常施肥对照,促进了连作花生生态系统的物质循环和能量流动。B3和苍术粉复合处理促进了花生生长发育必需微量元素Mo、B、Fe、Zn、Mn的活化,花生叶片和籽粒中微量元素Mo、B、Fe的积累显著增加。其次,在人工光照培养箱内设置内生真菌B3接种组和未接种组,进一步探究了内生真菌B3对连作花生钼和铁吸收与积累的影响,从植物生理和分子水平揭示内生真菌B3促进钼铁吸收和积累的潜在机理。结果表明:内生真菌B3显著促进了连作条件下花生植株的生长,在接种的第5天就显著增加了植株总生物量和地上部分高度,分别增加了 47.83%和25.66%。同样,内生真菌B3显著促进了花生根系的生长,根系活力也显著高于未接菌对照组,主根长度和根系活力在接种的第20天显著增加了 43.96%和17.65%。此外,连作花生叶片叶绿素含量和硝酸还原酶活性也显著提高,在花生整个生长期,硝酸还原酶活性显著高于对照组,维持在20.59%到38.46%之间。进一步对花生根细胞钼铁吸收相关基因的转录水平研究发现,内生真菌B3显著上调了三价铁还原酶AhFRO1和二价铁转运蛋白AhIRT1基因的转录水平,尤其在接种的后期促进作用更加显著,相应地,铁在花生植株体内的积累也显著提高。内生真菌B3显著上调了花生根细胞中钼吸收基因AhMOT1的转录水平,而AhMOT2的转录一直维持在较低且稳定的水平,钼在花生植株的积累显著提高。连作花生根际土壤低分子量有机酸含量受到内生真菌B3显著影响,柠檬酸含量在整个生长期显著高于对照组,草酸和甲酸的含量在接种的后期显著高于对照组。第三,为了更好地验证内生真菌B3在实际生产中的应用潜力,我们利用江西当地生猪养殖产生的粪便发酵生产有机肥,同时添加内生真菌B3固体菌剂和苍术粉制成花生专用有机肥,施加到连作多年的花生大田中,观察花生专用有机肥对花生连作障碍的缓解作用,结果表明,花生专用有机肥显著增加了花生的分枝数,荚果鲜重和植株生物量,与常规化肥处理相比分别提高了 26.92%,44.16%和55.78%。此外,花生专用有机肥显著增加了连作花生根际土壤细菌群落香农多样性,降低了真菌的群落多样性,改善了连作土壤微生物区系。总之,花生专用有机肥对于改善花生连作障碍具有一定的应用潜力。