病害防治处理对马铃薯根区土壤微生物群落的影响和拮抗晚疫病菌的菌株分离

摘要

马铃薯是世界上仅次于水稻、小麦的第三大粮食作物，具有重要的经济价值。马铃薯晚疫病是世界公认的马铃薯第一大病害，晚疫病的发生会引起马铃薯大面积的死亡，造成严重的经济损失，极大的制约了马铃薯产业的发展。近年来，从农业可持续、降低农残和身体健康等方面研究了马铃薯晚疫病的化学防治和生物防治方法，但是，关于这些防治方法对马铃薯根区土壤微生物的影响报道却很少。　　本研究主要采用大田实验，分析了链霉菌335920为代表的生物防治和代森锰锌为代表的化学防治对马铃薯晚疫病和产量的影响。借助高通量测序技术，研究了两种防治方法对马铃薯根区土壤细菌及真菌群落的影响。通过平板对峙实验筛选马铃薯根区土壤拮抗致病疫霉的菌株，对拮抗效果较好的分离菌开展进一步生长特性的研究。具体的研究结果如下：　　（1）链霉菌335920进行鉴定，其确定是吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）。链霉菌335920在培养基ISP1-7上的生长情况良好，对化学农药具有良好的耐受性。将链霉菌335920用于大田实验，设置链霉菌、代森锰锌和对照3个不同处理，与对照相比，链霉菌和代森锰锌处理后在收获期马铃薯晚疫病病害指数均有下降趋势，病害指数在马铃薯收获时由低到高的处理是链霉菌＜代森锰锌＜对照。链霉菌处理和代森锰锌处理的马铃薯产量略高于对照，马铃薯产量由高到低的处理是：代森锰锌＞链霉菌＞对照。　　（2）链霉菌处理显著提高了马铃薯根区土壤细菌总丰度，对真菌的丰度无显著影响。代森锰锌处理显著降低了马铃薯根区土壤真菌总丰度，对细菌的总丰度无显著影响。PcoA分析和LEfSe表明，链霉菌和代森锰锌处理影响了马铃薯根区土壤的细菌群落结构，细菌群落结构朝以拟杆菌门(Bacteroidetes)，变形菌门（Proteobacteria），酸杆菌门（Acidobacteria）为主要优势菌群的稳定化微生物群落结构发展。其中，链霉菌处理的指示微生物在种水平上更为丰富。PICRUSt功能预测分析表明，链霉菌和代森锰锌处理富集了氨基酸转运和代谢的相关基因，在氨基酸代谢这个子功能上各处理的OTU丰度排序为：链霉菌＞代森锰锌＞CK。与对照相比，代森锰锌处理显著降低了马铃薯根区土壤真菌的总丰度，链霉菌处理未显著影响马铃薯根区土壤真菌的总丰度。Beta多样性分析表明，土壤中真菌群落结构对化学药品或生防菌的添加有显著响应。LefSe分析表明，链霉菌处理的指示真菌微生物在种水平上更为丰富，多数归属于银耳纲（Tremellomycetes）。而代森锰锌处理组的指示微生物种类多数归属于伞菌纲（Agaricomycetes），但是种类比链霉菌处理的少。FUNGuild功能预测分析表明，与对照相比，链霉菌处理显著降低了土壤中木质腐生真菌的丰度，比对照降低近一半。　　（3）从3个不同处理的马铃薯根区土壤中共分离到23株菌，通过平板对峙实验，筛选到7株对致病疫霉具有较好拮抗作用的菌株。7株分离菌在不同培养基上的生长情况不同。研究了7株分离菌在温度、pH、盐浓度和重金属这些不同生长条件下的生长情况，结果表明，7株分离菌对生长环境条件具有良好的适应性。

目录

1 绪 论

1.1引言

1.2马铃薯晚疫病

1.2.1致病疫霉

1.2.2发病条件

1.2.3发病症状

1.3马铃薯晚疫病的防治措施

1.3.1化学药剂防治

1.3.2病情监测预警系统防治

1.3.3抗病品种的选育

1.3.4农业防治

1.3.5生物防治

1.4.1土壤微生物

1.4.2土壤微生物的研究方法

1.5研究目的及意义

1.6研究内容

1.7技术路线

2 吸水链霉菌BNCC335920 的分类鉴定

2.1材料

2.1.1实验菌株

2.1.2主要试剂

2.1.3主要仪器

2.1.4培养基

2.2方法

2.2.1链霉菌BNCC335920在培养基ISP1-7上的培养特征

2.2.2链霉菌BNCC335920菌株的鉴定

2.2.3链霉菌BNCC335920对农药耐受实验

2.3实验结果

2.3.1链霉菌BNCC335920在培养基ISP1-7上的培养特征

2.3.2链霉菌BNCC335920菌株的鉴定

2.3.3链霉菌BNCC335920对农药的耐受性

2.4讨论

3 链霉菌及代森锰锌处理对田间马铃薯晚疫病和产量影响3.1材料

3.1.1实验菌株

3.1.2实验试剂

3.1.3实验马铃薯品种

3.2实验方法

3.2.1实验地点的基本情况

3.2.2实验设计

3.2.3实验操作

3.2.4数据统计

3.2.5土壤样品采集

3.3实验结果

3.3.1链霉菌BNCC335920处理及代森锰锌处理对田间马铃薯晚疫病的影响

3.3.2链霉菌BNCC335920处理及代森锰锌处理对田间马铃薯产量的影响

3.4讨论

4 链霉菌及代森锰锌处理对田间马铃薯根区土壤细菌的影响4.1材料

4.2实验方法

4.3数据处理

4.4 实验结果

4.4.1样本细菌优化序列数据量

4.4.2不同处理对马铃薯根区土壤细菌的Alpha多样性影响

4.4.3不同处理间的物种组成分析（门水平）

4.4.4不同处理对马铃薯根区土壤细菌的Beta多样性影响

4.4.5不同处理间土壤细菌差异菌群筛选

4.4.6 不同处理间马铃薯根区土壤细菌的 PICRUSt 功能预测（COG 和KEGG分析）

4.5讨论

5 链霉菌及代森锰锌处理对田间马铃薯根区土壤真菌的影响5.1材料

5.2实验方法

5.3数据处理

5.4实验结果

5.4.1样本真菌优化序列数据量

5.4.2不同处理对马铃薯根区土真菌的Alpha多样性影响

5.4.3不同处理间的真菌物种组成分析（纲水平）

5.4.4不同处理对马铃薯根区土壤真菌的Beta多样性影响

5.4.5不同处理间土壤真菌差异菌群筛选

5.4.6不同处理间马铃薯根区土壤真菌的FUNGuild功能预测

5.5讨论

6 马铃薯根区土壤中拮抗晚疫病菌的菌株的分离筛选

6.1材料

6.1.1实验菌株

6.1.2实验土壤

6.1.3主要试剂

6.1.4主要仪器

6.1.5培养基

6.2实验方法

6.2.1马铃薯根区土壤拮抗菌的分离培养

6.2.2马铃薯根区土壤拮抗菌的筛选

6.2.3分离菌在不同培养基上的生长情况

6.2.4分离拮抗菌的鉴定

6.2.5分离菌对温度的耐受能力

6.2.6分离菌对盐离子的耐受能力

6.2.7分离菌对pH的耐受能力

6.2.8分离菌对重金属的耐受能力

6.3实验结果

6.3.1马铃薯根区土壤分离菌抗晚疫病菌初筛

6.3.2分离菌在不同培养基上的生长情况

6.3.3分离菌的鉴定结果

6.3.4分离菌对温度的耐受能力

6.3.5分离菌对盐离子的耐受能力

6.3.5分离菌对pH的耐受能力

6.3.6分离菌对重金属的耐受能力

6.4讨论

7 结论与展望

7.1结论

7.2本研究的创新点

7.3展望

参考文献

附录

致谢