论文部分内容阅读
【背景】凤头姜是湖北西部山区来凤县著名的国家地理标志性产品，但由于姜瘟病的流行且无经济有效的防控方法，导致其播种面积和总产值急剧下滑，姜瘟病已成为制约凤头姜产业振兴的关键因子。【目的】研究高山凤头姜姜瘟病防控技术及其对高山土壤微生态的影响。【方法】通过田间试验评价了棉隆土壤消毒（T1）、生防菌34107灌根（T2）、棉隆土壤消毒联合生防菌34107灌根（T3）、中生菌素灌根（T4）、对照（T5）等5种处理对高山凤头姜姜瘟病的防控效果。同时，提取了上述处理土壤基因组DNA，利用Illumina MiSeq平台对细菌16S核糖体基因V3-4区进行了高通量测序。【结果】在所有处理中，以T3处理对凤头姜姜瘟病的防效最好（96.1%），高于T1 （86.5%），且显著高于T2 （75.2%）和T4 （54.8%） （P<0.05）。产量和纯收入以T3为最高，其次为T1、T2和T4，而T5产量和纯收入最低且纯收入为负值。高通量测序共获得608 070条高质量16S rRNA基因序列，简并后得到9 243个分类单元（operational taxonomic units，OTUs）；各处理土壤细菌在门水平群落结构与对照非常相似，但部分分类单元丰度发生较大改变。土壤细菌α多样性分析结果显示，T1-T4处理Shannon和Simpson指数均显著高于T5 （P<0.05），而除T2处理外，其余3处理Chao1指数均显著高于T5 （P<0.05）；ACE指数以T3处理最高，高于T1和T4处理、显著高于T2和T5处理（P<0.05）。相比T5，总共25个门水平的OTUs丰度发生显著改变（P<0.05），且大部分丰度有所增加；总共有159个属水平OTUs发生显著性改变（P<0.05），其中50.9%在4个处理中均发生显著性改变，仅有少数OTUs仅在单个处理中改变显著性。丰度前10的属中，植物病原菌所属的雷尔氏菌属（Ralstonia）和软腐菌属（Pectobacterium）丰度在T1-T4中均显著下调（P<0.05），而有益菌，如芽孢杆菌属（Gemmatimonas）、放线菌（Jatrophihabitans）等则有不同程度的增加。土壤细菌OTUs共映射到6 055个KEGG功能通路，其中与亚硝酸盐还原酶相关的通路在4处理中均显著下调（P<0.05），与氮固定相关的通路则不同程度上调，与一氧化二氮还原酶相关的通路在T3和T4处理中下调而在T1和T2处理中上调。KEGG功能通路富集到41个代谢通路模块，其中与氨基酸和碳水化合物代谢的丰度最高，且大部分在T3处理中丰度最高。【结论】棉隆土壤消毒联合生防菌34107处理能有效控制高山凤头姜姜瘟病，同时能增加土壤细菌微生态多样性和有益菌丰度，本研究为高山土壤微生态修复和重建技术和理论的发展奠定了基础。