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1.
土壤学不应忽视对作物土传病原微生物的研究   总被引:14,自引:1,他引:13       下载免费PDF全文
蔡祖聪  黄新琦 《土壤学报》2016,53(2):305-310
随着集约化种植程度的提高,管理不善、单一作物连续种植、秸秆还田等因素导致的土传病害日益严重,使作物高产对农药的依赖程度不断提高,对我国农业可持续发展、环境和农产品安全构成了很大的威胁。但是,我国当前土壤学几乎忽视了这一土壤学范畴的研究领域。土传植物病原微生物功能明确,是研究土壤微生物区系和生物多样性与功能、土壤微生物与植物生长、土传病原微生物与拮抗微生物等关系的理想研究对象。土壤学在揭示土传病原微生物的生长规律、控制土传病原微生物数量、发挥拮抗微生物的作用、防治作物土传病害等方面具有独特的优势。深入认识土传病原微生物适宜生长的土壤环境是防控作物土传病原微生物生长,实现农药使用量零增长的基础。解决当前严重的作物土传病害不仅是土壤学的责任和义务,而且可以极大地推动土壤学的发展。  相似文献   

2.
作物土传真菌病害发生的根际微生物机制研究进展   总被引:14,自引:1,他引:13       下载免费PDF全文
土传病害是制约我国农业生产可持续发展的重要瓶颈。根际是作物养分高效利用的窗口,是植物-土壤-微生物相互作用的关键微域,也是土传病害发生发展的主要场所。在宏基因组学快速发展的今天,了解根际微生物与土传病害互作关系,有利于从微生物种群、功能代谢和抑病物质等研究找出防控土传病害的有效方法。本文综述了根际微生物与土传真菌病害的发生机制关系,探讨了土传病原真菌致害机理,并提出目前研究的不足和未来研究的重点。目前,我国农业生产中土传真菌病害发生严重,很多是由不同病原菌复合侵染的结果,其致害机理较为复杂。定向优化根际微生物群落结构提升植物根际微生态抗性,是防控土传病害途径之一,应加以重视。现有研究多偏向根际促生微生物,而忽视了根际有害细菌与病害发生和作物生长的关系。今后的研究应系统评估土传真菌病害的发生及危害程度、归类土传真菌病原菌类型、深入研究土传真菌病害发生的根际微生态机理以及研发土传真菌病害综合防控技术。  相似文献   

3.
在田间试验条件下,采用施用基肥和追肥的方法,结合Biolog技术,分析了不同有机肥配合施用对番茄土传病害的防治效果及对土壤微生物群落多样性的影响,并探讨了有机肥防治作物土传病害的机理及意义。结果显示,有机肥的施用对大田番茄青枯病、枯萎病、茎基腐病等3种土传病害均有显著的防治效果,粉状有机肥和液体有机肥配合施用时防病效果最显著;有机肥的施用还改善了土壤微生物群落结构。土壤微生物群落的AWCD和Shannon index与作物发病情况有较好的一致性,显示施肥提高土壤微生物多样性,对土传病害的防治有重要的影响。  相似文献   

4.
连作土壤微生物区系分析、调控及高通量研究方法   总被引:20,自引:0,他引:20  
土壤连作后导致土壤微生物生态失衡、病原微生物富集、有益微生物减少,土壤微生物从细菌主导型向真菌主导型转化,使病原菌更容易侵染植物而引发植物的各种土传病害。施用微生物有机肥可以将失衡的微生物区系恢复到健康的状态,从而可以起到防治土传病害的作用。本文围绕连作引起的土壤中各大类微生物数量和种类的变化以及连作土壤施用微生物有机肥修复后其微生物数量和种类的变化进行了综述,并通过与传统技术比较,介绍了454高通量测序研究方法的优越性,指出了其在土壤微生物区系研究中的重要性。  相似文献   

5.
根系分泌物与土传病害的关系研究进展   总被引:5,自引:0,他引:5  
任改弟  王光飞  马艳 《土壤》2021,53(2):229-235
根系分泌物是植物–土壤–病原微生物相互作用的桥梁,是决定病原菌–作物关系的关键生态因子,影响着土传病害的发生与发展。本文阐述了根系分泌物的定义、分类及产生机理;重点从根系分泌物的化感自毒效应,根系分泌物诱导根际微生物群落,根系分泌物影响病原菌丰度,根系分泌物影响根际土壤环境4个方面阐述了根系分泌物与土传病害的关系;并从研究方法和研究领域方面展望了今后研究的方向与重点。未来需要建立根系分泌物的原位收集、实时监测、量化方法技术体系,耦合利用组学技术,建立植物根系分泌物–根际微生物组成与功能–病害之间关系的数据库网络公用平台,加强根际病原菌与其他微生物相互作用关系研究,亟需根系分泌物作用下导致植物发病的病原菌浓度阈值研究,以期为发展土传病害的产生原理和完善土传病害根际防控技术提供依据。  相似文献   

6.
土传病原细菌严重威胁土壤-植物系统健康和农业可持续发展。在接触和入侵寄主植物根系之前,病原细菌会经受土壤pH、含氧量、营养物质种类和数量等非生物因素骤变以及其他土壤微生物的竞争、寄生和捕食等生物胁迫。病原细菌的生物膜形成、代谢、运动、毒力、DNA修复以及对噬菌体、抗生素或环境压力的抵抗能力等特性对其在土壤环境中生存和侵染寄主非常重要。为适应复杂且多变的土壤生物和非生物环境,病原细菌必须动态权衡其生存和致病力之间的关系,维持其生存、传播、增殖和侵染致病间的平衡,以最大化其在土壤环境中的适应性。系统理解土传病原细菌应对胁迫和侵染寄主植物的过程及权衡机制是建立精准、高效生态防控手段的关键。为此,以土传病原细菌为代表,总结了土传病原细菌生存与致病的权衡规律和典型现象及土壤中的生物和非生物影响因素,阐述了土传病原细菌入侵植物根际过程中的生存与致病权衡机制,并提出一些与土传病原细菌生存与致病权衡相关的科学问题,呼吁建立基于生存-致病权衡理论的土传病害生态防控策略,为绿色农业可持续发展提供理论参考。  相似文献   

7.
土传病原细菌的生存与致病权衡   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
土传病原细菌严重威胁土壤-植物系统健康和农业可持续发展。在接触和入侵寄主植物根系之前,病原细菌会经受土壤pH、含氧量、营养物质种类和数量等非生物因素骤变以及其他土壤微生物的竞争、寄生和捕食等生物胁迫。病原细菌的生物膜形成、代谢、运动、毒力、DNA修复以及对噬菌体、抗生素或环境压力的抵抗能力等特性对其在土壤环境中生存和侵染寄主非常重要。为适应复杂且多变的土壤生物和非生物环境,病原细菌必须动态权衡其生存和致病力之间的关系,维持其生存、传播、增殖和侵染致病间的平衡,以最大化其在土壤环境中的适应性。系统理解土传病原细菌应对胁迫和侵染寄主植物的过程及权衡机制是建立精准、高效生态防控手段的关键。为此,以土传病原细菌为代表,总结了土传病原细菌生存与致病的权衡规律和典型现象及土壤中的生物和非生物影响因素,阐述了土传病原细菌入侵植物根际过程中的生存与致病权衡机制,并提出一些与土传病原细菌生存与致病权衡相关的科学问题,呼吁建立基于生存-致病权衡理论的土传病害生态防控策略,为绿色农业可持续发展提供理论参考。  相似文献   

8.
根寄生杂草瓜列当(Orobanche aegyptiaca)严重危害番茄(Solanum lycopersicum)等多种经济作物的产量和品质。如何有效防除仍是当今瓜列当研究重点之一。真菌是列当的生防因子之一,但目前对农作物无致病性的列当生防真菌的研究尚少。本研究通过培养皿试验研究1株灰黄青霉(Penicillium griseofulvum,CF3)的无细胞发酵滤液对瓜列当种子萌发和发芽管生长的影响,通过盆栽试验研究CF3粉状制剂对瓜列当的防除效果及对寄主番茄生长和根区土壤微生物的影响。结果表明:1)培养皿试验中,CF3发酵液抑制了瓜列当种子萌发和发芽管生长。其中,在放有瓜列当种子与番茄幼苗的培养皿中,加入CF3发酵液后培养6 d,瓜列当种子的萌发均被完全抑制;添加CF3发酵液与霍格兰德营养液体积比为1∶2、1∶4、1∶6和1∶8的混合液培养8 d后,瓜列当种子的萌发率与对照相比分别减少80.26%、70.26%、68.10%和47.51%。CF3发酵液原液、10倍稀释液和100倍稀释液处理后使瓜列当发芽管长度与对照相比分别缩短100.00%、68.84%和19.24%。2)盆栽试验中,CF3菌剂抑制了瓜列当的出土和单株瓜列当的生长,并使番茄增产。施加1.0 g·kg-1 CF3菌剂130 d后,瓜列当的出土数量、出土率和单株瓜列当干重分别降低76.19%、85.30%和28.48%,番茄果实鲜重增加51.57%。此外,灰黄青霉菌剂还调整了番茄根区土壤的微生物区系结构,使施加菌剂130 d后番茄根区土壤中除接入CF3外真菌数量与对照相比降低75.60%,细菌与真菌的数量之比增加117.57%。平均来看,CF3使番茄根区土壤中除CF3外真菌数量降低42.81%,放线菌总数增加84.15%。本研究表明,灰黄青霉CF3具有防除番茄上寄生瓜列当的能力,适宜作为瓜列当的生防真菌。  相似文献   

9.
严康  汪海珍  楼骏  徐建明 《土壤学报》2020,57(3):680-690
土传病害是限制我国作物产量和品质的重要因素,同时土传病害的田间蔓延也使得作物产量对农药依赖程度越来越大,造成环境污染问题。为了了解土传病害国内外的研究状况,本文利用CiteSpace知识图谱分析工具、VOSviewer可视化分析软件与HistCite引文图谱分析工具,对Web of Science核心合集数据库中土传病害研究领域的发文数量与学科分布、发文的主要国家(地区)与机构、发文的主要学术期刊、主要研究学者、主要研究热点及其变化趋势等进行计量分析。结果表明:(1)土传病害相关研究受到的重视程度越来越高,进一步支持土壤科学工作者对土传病害的研究将有重要意义。(2)美国、中国、澳大利亚、法国等国家在该领域发文较多,且国家之间合作密切。(3)土传病害研究领域的本地引用次数列前二的期刊为Phytopathology和Plant Disease,其中5年影响因子较高的主要发文期刊有:Soil BiologyBiochemistry、Plant Disease、Plant and Soil以及Applied Soil Ecology等。(4)土传病害领域高产学者有Shen Qirong(沈其荣)、Gilligan Christopher A、Mazzola Mark、Weller David M、Cao Aocheng(曹坳程)和Cai Zucong(蔡祖聪)等。(5)生物防控是土传病害的一个研究热点,典型的病原微生物有立枯丝核菌、大丽轮枝菌、尖孢镰刀菌、青枯雷尔氏菌等。(6)土传病害未来研究趋势主要集中于土壤微生物多样性与土传病害间的关系、寄主植物与病原微生物间的关系及土传病害防控机制与技术等方面。  相似文献   

10.
从抑病土壤到根际免疫:概念提出与发展思考   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
作物土传病害已经成为集约化农业可持续发展中的瓶颈,在粮食安全、资源高效和生态健康多目标协同发展的指导思想下,系统的绿色防控理论和技术体系构建是破解该难题的重要前提。作为植物-土壤互作的热点区域,根际栖息着较土体土壤更丰富的微生物群落,是土传病原物入侵作物根系的必经之路。根际微生态系统中的植物、土壤、微生物组和病原物之间的交互作用必然影响着植物健康。笔者将根际微生态系统抵御土传病原物入侵的现象和能力,称之为"根际免疫"。本文重点梳理根际免疫概念形成的4个重要阶段:(1)抑病土壤概念的提出与发展;(2)抑病微生物筛选与作用机制;(3)抑病土壤核心微生物组及互作机制;(4)根际免疫概念的形成与发展思考。最后从关注根际微生态、注重学科交叉和系统揭示根际免疫机制三方面进行展望,以期为提升土壤-植物系统健康和实现农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。  相似文献   

11.
马铃薯对瓜列当种子萌发的化感作用研究   总被引:3,自引:1,他引:2       下载免费PDF全文
瓜列当给瓜类等经济作物造成较大危害。本研究采用盆栽4个推广马铃薯品种"夏波蒂"、"青薯168"、"冀张薯5号"和"克新1号",以不同生长时期(幼苗期、开花期和结薯期)马铃薯根际土、根系和地上部的浸提液(甲醇和水)刺激瓜列当种子萌发,根据发芽率来判定其对瓜列当化感作用的强弱,同时筛选刺激瓜列当发芽率高的品种用于列当杂草的防除。结果表明,马铃薯能刺激瓜列当种子萌发;不同马铃薯品种对瓜列当的化感作用各有差异,随着马铃薯的生长,根际土中化感物质积累不断升高,根系化感作用逐渐减弱,而地上部化感作用逐渐增强。甲醇浸提液刺激瓜列当种子发芽率高于水浸提液,即甲醇浸提化感作用效果较好。"夏波蒂"根系甲醇浸提液刺激瓜列当种子的发芽率在幼苗期最高,为48.5%;而地上部甲醇浸提液处理的发芽率在结薯期最高,为51.2%。可以在瓜列当危害的农田轮作"夏波蒂"5~8年,同时采用马铃薯秸秆还田来减少土壤中瓜列当种子库,达到防除瓜列当危害的目的。  相似文献   

12.
Abstract

The root parasitic plants Orobanche spp. (broomrapes) seriously affect agricultural production. A visualization and quantitative analytical method for the interception of nutrients was established using a positron-emitting tracer imaging system and 13NO? 3. By using this analytical method that involves volume normalization with 18F? images, the nitrogen nutrient interception ratio of the Orobanche spp. was calculated to be 73.6 ± 3.9% in a host–parasite system of red clover (Trifolium pratense L.).  相似文献   

13.
病害和草害是再植龙牙百合生长的两大关键制约因素。以强还原土壤处理(Reductive soil disinfestation,RSD)为技术手段,以湖南省栽培过龙牙百合的土壤为研究对象,通过设置液体有机物料RSD处理(6 t·hm–2,MO)、固体有机物料RSD处理(15 t·hm–2,SB)和不做任何土壤处理的对照(CK),研究该技术手段对龙牙百合栽培土壤中土传病原菌和杂草种子库的影响。结果表明,与CK对照相比,RSD处理均能有效杀灭土壤中的尖孢镰刀菌、腐皮镰刀菌和立枯丝核菌等病原真菌,显著降低镰刀菌属在真菌类群中的占比,其杀菌率高达98.8%。同时,RSD处理还能有效抑制土壤杂草种子库中大部分杂草的萌发,显著降低田间杂草的密度和生物量,其对杂草数量和干质量的抑制率分别为94.1%~96.0%和71.0%~94.7%,且MO处理对杂草的防除效果优于SB处理。此外,RSD处理还能显著改变田间杂草的群落结构,并降低其多样性、丰富度和优势度。因此,强还原土壤处理能够显著消减土传病原菌、杂草等再植龙牙百合生长不利因子,是一种具有同时降低田间病害和草害发生潜力的农业措施,且可以为减少农药施用量...  相似文献   

14.
Strigolactones have recently been suggested to be phytohormones that are present in all plants. Strigolactones are released by roots into the rhizosphere, stimulating the seed germination of parasitic plants such as Striga spp. and Orobanche spp. and play a crucial role in the interaction between plants and symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi.By applying different concentrations of the synthetic strigolactone analogue GR24 to alfalfa (Medicago sativa) inoculated with Sinorhizobium meliloti we could show that in alfalfa nodulation is positively affected by the presence of the strigolactone analogue GR24. Moreover, we could show that this increased nodulation cannot be linked with a stimulatory effect of GR24 on the growth or the expression of nod genes of S. meliloti.Putative mechanisms operating in the plant in response to the addition of GR24 and leading to increased nodule formation by rhizobia are discussed.  相似文献   

15.
Among soil microorganisms, bacteria and fungi and to a lesser extent actinomycetes, have received considerable attention as biocontrol agents of soil-borne fungal plant pathogens and as plant growth promoters. Within actinomycetes, Streptomyces spp. have been investigated predominantly, mainly because of their dominance on, and the ease of isolation from, dilution plates and because of the commercial interest shown on the antibiotics produced by certain Streptomyces spp. Many of non-streptomycete actinomycetes (NSA) taxa are therefore rarely reported in literature dealing with routine isolations of biocontrol agents and/or plant growth promoters from plant and soil. It is clear that special isolation methods need to be employed in routine isolations to selectively isolate NSA. Some interesting information exists, albeit in relatively few reports compared to that on other microorganisms, on the biological activities of NSA, especially in relation to their mechanisms of action in the biological control of soil-borne fungal plant pathogens and plant growth promotion. This review presents an overview of this information and seeks to encourage further investigations into what may be considered a relatively unexplored area of research. Certain soil environmental factors, especially in horticultural systems, could be manipulated to render the soil conducive for the biological activities of NSA. A variety of NSA isolated by selective methods have not only shown to be rhizosphere competent but also adapted for an endophytic life in root cortices. Some of the NSA, including endophytic strains that have shown potential to suppress soil-borne fungal plant pathogens, are able to employ one or more mechanisms of antagonism including antibiosis, hyperparasitism and the production of cell-wall degrading enzymes. Strains of NSA promote plant growth by producing plant growth regulators. Enhancement of plant growth by the antagonists are considered to help the host by producing compensatory roots that mask the impact of root diseases.  相似文献   

16.
采用植物化感作用与诱捕作物消除列当土壤种子库   总被引:4,自引:1,他引:3  
研究证明化感作用需要满足如下4个方面:1)供体植物释放化感物质使得受体植物受到连续和定量的影响;2)能从供体植物中分离、鉴定得到化感物质,而且这些化感物质无论是在室内还是在田间,都能对在自然生态系统中邻近的伴生植物产生效应;3)供体植物产生和释放的化感物质在自然条件下能以足够的浓度到达邻近受体植物;4)以足够生物活性到达受体植物的化感物质能够被吸收并能够影响受体植物的生理生化过程,而且这种影响必须排除受体植物的生长发育不是由于竞争、动物侵害、病菌感染以及物理环境等非化感因素产生的影响。列当是列当科(Orobanchaceae)列当属(Orobanche)的根寄生植物,是一种寄生于其他植物根部的全寄生植物。全世界已发现100种列当属根寄生植物,在我国危害较为严重的是向日葵列当(O.cumana)和瓜列当(O.aegyptiace)。向日葵列当主要分布在陕西北部、河北、新疆、山西、内蒙古及东北三省,主要危害向日葵。瓜列当主要分布在新疆,危害瓜类、番茄、马铃薯。列当杂草的种子体积小、重量轻(3~6μg),而且每株植物可以生产大量种子。这些种子数量巨大且在土壤中可以保持生存力长达15~20年以上。成熟后的列当种子需要经过一段时间的后熟过程,完成后熟的列当种子在发芽之前需要1~2周时间在一定的温度和湿度条件下进行预培养,预培养后的列当种子还必须从寄主那里获得一个化学物质才能发芽,在自然条件下这种发芽刺激物质是由寄主或非寄主植物的幼根分泌提供的。获得该物质后,列当种子的"发芽管"可在数日内长出种皮,之后在吸器诱导物质的作用下很快形成吸器,与寄主根吸附并穿入根内后与寄主根的木质部形成联结,从寄主植物那里竞争性地夺取水分、养分及生长激素。由于列当属植物是根寄生杂草,在没有长出地面之前,它已经给作物造成严重的伤害,所以不易控制,有效的途径是尽量减少土壤中的列当种子含量。诱捕作物是指该作物的根系能够分泌列当属植物种子发芽的刺激物质,但是又不会被列当正常寄生,诱捕作物本身可以进行正常收获。由于列当属植物种子的生命只有一次,发芽后不能寄生就会死亡,这种发芽又称之为"自杀发芽",如此可以在列当找不到寄主之前死亡,从而大大降低土壤中列当的种子库。本文介绍了作者项目组从事采用化感作用与诱捕作物(小麦、玉米、棉花、大豆等)消除列当土壤种子库最新研究进展。  相似文献   

17.
为阐明黄顶菊入侵机制,本文在调查不同生境下黄顶菊居群特征的基础上,进一步采用植株浸提液生物测试的方法研究了不同生境、生长密度及替代植被下黄顶菊对多年生黑麦草的化感潜力。结果表明:黄顶菊的化感作用强弱与其入侵能力存在一定相关性,黄顶菊浸提液的化感潜力随浓度升高而增强;不同植株组织浸提液的化感潜力存在显著差异,表现为地下部分明显低于地上部分;不同生境下黄顶菊浸提液的化感潜力顺序为水边>果园>路边,50 g.L 1茎叶浸提液对多年生黑麦草发芽率化感效应敏感指数分别为2.83(水边)、1.31(果园)和0.71(路边);不同密度黄顶菊的茎叶化感潜力顺序为高、中密度区显著大于低密度区,50g.L 1浓度浸提液对多年生黑麦草发芽率化感效应敏感指数分别为3.91(高密度)、4.89(中密度)和0.29(低密度);根部浸提液的化感潜力顺序则相反。不同替代植被下茎叶浸提液的化感效应为混种>单种,而根系浸提液的化感效应敏感指数则差别不大。因此,黄顶菊不同组织器官化感活性物质分配不同,同时其化感效力能够适应环境条件而发生变化,这可能是造成黄顶菊在不同环境中入侵效果差异的原因之一。  相似文献   

18.
Sodium N-methyldithiocarbamate (metam sodium) and 1,3 dichloropropene are widely used in potato production for the control of soil-borne pathogens, weeds, and plant parasitic nematodes that reduce crop yield and quality. Soil fumigation with metam sodium has been shown in microcosm studies to significantly reduce soil microbial populations and important soil processes such as C and N mineralization. However, few published data report the impact of metam sodium on microbial populations and activities in potato production systems under field conditions. Fall-planted white mustard (Brassica hirta) and sudangrass (Sorghum sudanense) cover crops may serve as an alternative to soil fumigation. The effect of metam sodium and cover crops was determined on soil microbial populations, soil-borne pathogens (Verticillium dahliae, Pythium spp., and Fusarium spp.), free-living and plant-parasitic nematodes, and C and N mineralization potentials under potato production on five soil types in the Columbia Basin of Eastern Washington. Microbial biomass C was 8–23% greater in cover crop treatments compared to those fumigated with metam sodium among the soil types tested. Replacing fumigation with cover crops did not significantly affect C or N mineralization potentials. Cumulative N mineralized over a 49-day laboratory incubation averaged 18 mg NO3-N kg−1 soil across all soil types and treatments. There was a general trend for N mineralized from fumigated treatments to be lower than cover-cropped treatments. Soil fungal populations and free-living nematode levels were significantly lowered in fumigated field trials compared to cover-cropped treatments. Fumigation among the five soil types significantly reduced Pythium spp. by 97%, Fusarium spp. by 84%, and V. dahliae by 56% compared to the mustard cover crop treatment. The percentage of bacteria and fungi surviving fumigation was greater for fine- than coarse-textured soils, suggesting physical protection of organisms within the soil matrix or a reduced penetration and distribution of the fumigants. This suggests the potential need for a higher rate of fumigant to be used in fine-textured soils to obtain comparable reductions in soil-borne pathogens.  相似文献   

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