菌根真菌与植物根际微生物互作关系研究

菌根真菌是自然生态系统中最重要的功能群之一,深入研究和揭示它与植物根际微生物间的互作关系,对进一步利用和调控根围微生物的相互作用,促进植物生长,维持农林生态系统的稳定具有重要意义。菌根真菌与某些根际有益微生物(如MHB、PGPR)具有协同促生关系。这些有益微生物可通过改变根际土壤微环境、提高根系对菌根真菌侵染的感受性等为菌根菌在根部的定殖创造有利条件;而菌根真菌则可通过改变根际土壤pH值、根际营养等方面影响根际微生物的群落结构。菌根真菌与土壤微生物通过相互促进或抑制,对宿主植物产生影响。目前,国内外关于菌根真菌与根际微生物互作中二者相互识别、协同作用的机理研究还处于探索阶段。快速发展的分子生物学技术为研究菌根围微生态区系提供了新的途径,将有助于科学有效地研究菌根围微生物之间的互作机制。     

铜绿假单胞菌株CR56在黄瓜和番茄根围的定殖能力

铜绿假单胞菌株Pseudomonas aeruginosaCR56作为种子处理时，能有效地防治由腐霉Pythiumspp.和茄丝核菌Rhizoctonia solania引起的黄瓜和番茄的苗期猝倒病，利用该菌的抗利福平突变菌株CR56R9和lacZY标记菌株CR56RL4，研究其在黄瓜和番茄根围的定殖能力、种群动态和在根区的分布。研究表明，黄瓜根围比番茄根围更适合于该菌的定殖，其种群数量下降的幅度在番茄根围比在黄瓜根围更快。播后28d，菌株CR56R9和CR56RL4在黄瓜根围种群数量分别由7.63×107CFU/粒和4.88×107CFU/粒下降到9.85×106CFU/株和8.87×106CFU/株，在番茄根围则分别由3.0×107CFU/粒和2.13×107CFU/粒下降到4.48×105CFU/株和4.37×105CFU/株；该菌主要分布在猝倒病的发生部位——根基部，在根尖处检测不到该菌的存在。lacZY标记菌株CR56RL4与抗利福平突变菌株CR56R9，两者在黄瓜根围和番茄根围的存活能力基本一致。     

铁载体产生菌Paenibacillus illinoisensis YZ29在花生根际定殖能力研究

利用绿色荧光蛋白(GFP)标记靶微生物是目前研究微生物和宿主相互作用的重要手段。在本研究中,研究者用电击转化的方法将穿梭载体p GFP4412导入铁载体产生菌伊利诺伊类芽孢杆菌(P.illinoisensis)YZ29中,并得到成功表达GFP的YZ29-gfp菌株。利用双抗平板筛选并结合荧光显微镜观察的方法检测了铁载体产生菌YZ29在花生根部及土壤中定殖情况。结果表明:标记菌株在激发光波长为488 nm的蓝光下可观察到绿色荧光;盆栽情况下YZ29-gfp可以在花生根际土和非根际土中定殖;实验室培养条件下其在花生根表定殖,在根内部没有定殖。说明,YZ29能在花生根际有效定殖,为其促生和生防作用奠定了基础。     

解磷菌在复垦土壤中的定殖及促生效果研究

为探讨解磷菌在复垦土壤中定殖及促生效果,利用绿色荧光蛋白(GFP)对解磷假单胞菌w134和w137作GFP标记,分析不同施肥条件下两株标记菌(w134GFP和w137GFP)在复垦土壤中定殖情况以及对土壤磷素活化和玉米生长的影响.结果表明,在玉米生长35 d采集土样,可从复垦土壤中检测到标记菌,w134GFP和w137GFP在玉米根际土壤中数量约104 cfu·g-1,在非根际土壤中数量约103 cfu·g-1.单施解磷菌增加玉米株高、株粗、玉米的氮磷含量及土壤有效磷含量;而解磷菌+肥料(有机肥+化肥)则大幅提高玉米生长及复垦土壤中有效磷含量,与对照差异显著.其中添加有机肥处理,在标记菌的定殖数量、玉米生长和土壤有效磷含量上均表现最佳.研究结果表明,解磷菌w134和w137可在复垦土壤中有效定殖,活化土壤磷素,促生玉米生长,可作为矿区微生物复垦的备选功能菌.     

亲和性促生菌DW12-L的定殖及其对大豆生长的影响

为了研究大豆亲和性根际促生菌(PGPR)菌株在大豆根际的定殖及其对大豆生长发育的影响,采用电转化法将luxAB基因转入对大豆凝集素(SBA)具有亲和性的PGPR菌株DW12中。将标记菌株DW12-L接种于大豆品种中黄606根际,以SBA非亲和的PGPR菌株P34-L作对照,考察DW12-L在大豆根际定殖的时空特征,检测菌株的定殖对大豆生长以及根系发育的影响。结果表明,DW12-L可长期定居于大豆根际,并随根系的生长在新的根段根际吸附定殖,而P34-L在大豆根际不能稳定存活;DW12-L显著促进大豆地上部和地下部生物量的积累以及根系的发育,P34-L在大豆生长30 d时由于不能定殖于根际而无显著促生效果。与大豆凝集素具有亲和性的PGPR菌株DW12-L可定殖于大豆根际并促进大豆生长,定殖能力的强弱是决定菌株能否发挥促生功能的关键。     

钩状木霉在辣椒根际定殖动态及其对辣椒疫病的生物防治

木霉菌（Trichoderma spp.）是自然界广泛分布的一类重要生防真菌资源。生防菌在宿主根际及其组织中定殖能力的强弱是评价其生防潜力的重要指标。选择钩状木霉（Trichoderma hamatum）真菌、辣椒及其重要土传病害菌辣椒疫霉（Phytophthora capsici）三者互作体系，通过绿色荧光蛋白标记的钩状木霉菌株灌根接种辣椒植株，通过平板拮抗试验和温室盆栽试验，检测钩状木霉菌在辣椒植株及根际的定殖情况，及其对辣椒疫病的生物防治效果。结果表明，钩状木霉菌在辣椒根、茎和叶等组织中和辣椒根际土壤中均能够定殖。在辣椒根际土壤中，钩状木霉菌呈动态变化的定殖过程。灌根接种1～25 d，钩状木霉菌定殖量呈缓慢增长，在第33 d，达到最高值(700×107 conidia·g-1)，然后逐渐下降，呈现先增加后减少的动态变化过程。钩状木霉菌在辣椒根际和植株的定殖过程中，对辣椒疫病具有生物防治作用，防治效果达到5333％。综上，钩状木霉菌能够成为辣椒根际微生态中的有益微生物，可以有效预防辣椒疫病的发生，研究为辣椒疫病的生物防治提供了理论依据和有效途径。     

本溪山樱根部解磷细菌的定殖规律及其对植株生长发育的影响

 【目的】探讨解磷细菌定殖规律及其与本溪山樱地上和地下部生长发育的关系，为土壤管理提供参考依据。【方法】以本溪山樱为研究对象，采用土壤缩影系统并结合常规的分析方法，研究植物促生根际细菌—3株解磷细菌[Bacillus（Y4）、Pseudomonas（J6）、Flavimonas（H7）]于本溪山樱根部的定殖规律及其对根际特征和植株生长发育的影响。【结果】3种菌株定殖部位因时间变化而变化，混接处理中根内没有菌株定殖，但无论单接与混接处理3种菌株定殖密度均随时间延长而降低。接种解磷细菌后，细菌于本溪山樱根部的侵染速度较快，数量较多，放线菌和真菌的侵染能力较低，数量较少。接种Y4可较对照提高植株的净光合速率（Pn），这种效果随时间的延长逐渐减弱，而接种其它菌液处理均降低了植株的Pn。单接Y4可增加植株中全磷含量。【结论】解磷细菌的定殖数量随外来微生物侵入数量的增多而减少。外来细菌的侵入对解磷细菌的定殖影响较大。处理前期，接种假单胞杆菌（Y4）和芽孢杆菌（J6）对植株生长有一定的促进作用。     

生防菌Pseudomonas fluorescens 2P24对甜瓜根围土壤微生物的影响

【目的】探讨生防假单胞菌2P24对根围土壤微生物的影响,为生防菌的安全应用提供基础。【方法】利用平板培养计数与末端标记限制性片段长度多态性分析（terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP）相结合的方法研究施用生防假单胞菌2P24后不同生育期甜瓜根围土壤微生物多样性的变化。【结果】在甜瓜定植后,生防菌2P24对土壤中细菌和真菌均有较强的抑制作用,对放线菌却具有促进作用。在收获期,2P24对土壤中细菌和放线菌的影响逐渐减弱,而对真菌表现了一定的促进作用。获得了41个细菌菌群的TRF片段,其中,2P24对优势菌群TRF213、TRF240、TRF513无明显影响,而对TRF61、TRF348、TRF365等菌群影响显著,土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数有所提高。【结论】将传统培养法和T-RFLP分析技术相结合,是分析土壤微生物种群变化较为理想的方法。生防菌2P24对甜瓜根围土壤微生物的生态系统影响不显著。     

GFPuv标记猕猴桃溃疡病菌的生物学特性 及其在土壤、根系中的定殖

【目的】获得具有荧光标记的猕猴桃溃疡病菌（Pseudomonas syringae pv. actinidiae）菌株,为进一步揭示其侵染致病过程奠定基础。【方法】电击法对病菌进行GFPuv基因标记,应用荧光显微镜和平板稀释法研究标记菌株在土壤和根部的定殖情况。【结果】GFPuv标记的猕猴桃溃疡病菌菌株在荧光显微镜下发出强烈的绿色荧光,8株标记菌基因组DNA中均扩增出约700 bp的目的片段。标记菌株PSAmx7-GFPuv1的菌体形态、生长曲线、最适温度、最适pH、致病性均与野生型无显著差异,其绿色荧光可稳定遗传。标记菌在灭菌土壤中可存活3个月左右,在未灭菌土壤中也能存活3周;灌根1 d检测,根表、根内组织中可分离到目标菌落,随后标记菌株数量呈现“先增后降”的趋势。【结论】电击法成功地将GFPuv基因转入猕猴桃溃疡病菌;导入的GFPuv 基因对宿主菌的生物学特性没有影响;标记菌可在灭菌土壤中长期存活,并在根部定殖和增殖。     

红花根际微生物群落磷脂脂肪酸(PLFAs)特征分析

[目的]研究新疆主栽品种红花根际微生物群落特征,探讨根际土壤微生物对品种响应的差异.[方法]采用磷脂脂肪酸(PLFAs)方法,检测红花根际土壤微生物PLFAs的种类及含量.[结果]在红花根际土壤中共检测到28种PLFAs,其中24种两个品种皆有分布,裕民无刺品种特有PLFAs为:15:1ω6c,a16:0,18:3ω6c(6,9,12),20:4ω6(9,12,15c);红花根际土壤中PLFAs含量细菌＞真菌＞放线菌;脂肪酸18:1ω9c(真菌)在两品种间差异显著.[结论]红花根际土壤微生物的磷脂脂肪酸生物标记种类和含量丰富,代表细菌的PLFA种类和数量最多,细菌在根际土壤中占优势;代表假单胞菌的PLFA(18:1ω7c)含量较高,可能与土壤中的固氮作用及解磷过程密切相关;红花品种间PLFA种类和含量存在一定差异.     

干旱沙漠区两种深根植物根际微生物数量分布及根际效应研究

本研究以古尔班通固特沙漠东南缘两种深根植物疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)不同土层深度根际土壤、根外土壤为研究对象,运用平板划线法研究根际土壤、跟外土壤微生物数量,并对其根际效应进行探讨。研究结果显示：研究发现细菌占根际可培养微生物数量中的多大多数。每种植物根际细菌数量、微生物总数在不同土层有相同的波动变化规律。根际真菌、放线菌在不同植物不同土层也呈现差异性分布。根际细菌数量、微生物总数排序为：疏叶骆驼刺>多枝柽柳。根际真菌、放线菌数量排序为：疏叶骆驼刺>多枝柽柳。除多枝柽柳根际细菌、放线菌、微生物总数在0-50 cm和200-250 cm土层呈现负效应,其余样本根际效应均为正效应。     

基于活的但非可培养细菌降解毒死蜱的研究

[目的]探索降解毒死蜱的新的微生物资源.[方法]应用最大或然数（MPN）法,通过添加适量复苏促进因子（Rpf）从多种土壤及污水生物处理系统中分离活的非可培养（VBNC）资源菌种,根据文献报道的已知毒死蜱降解菌株的系统关系综合分析,初步筛选出与已知降解毒死蜱菌种近缘的VBNC菌株并进行降解试验.[结果]共筛选出6株具有毒死蜱降解能力的菌株,其中菌株CHZYR63对毒死蜱的生物降解能力最强,经Box-behnken响应面法优化后降解率可达70.15％.[结论]可培养化VBNC菌种资源在残留农药降解方面有较大的利用价值,为揭示受染环境中VBNC微生物的形成及其活性化、环境污染物质的共代谢等微生物群体的相互作用机制提供了参考.     

专用微生物肥对不同连作障碍土壤根际微生物区系的影响

为探究专用微生物肥对不同连作障碍程度土壤根际微生物区系的影响,采用不同连作障碍程度的土壤为栽培介质,施用2%的专用微生物肥后进行辣椒土培盆栽试验,取根际土壤进行稀释平板计数和PCR-DGGE分析。结果表明:随着土壤连作障碍程度的增加,根际土壤细菌和放线菌数量减少,真菌数量增加;施用专用微生物肥后,土壤微生物种群密度发生显著性变化,其中土壤连作障碍程度轻、中、重组细菌数目分别增加了78.6%、66.7%、54.5%,真菌数目分别减少了5.0%、12.5%、7.5%,放线菌数目分别增加了18.2%、9.1%、23.5%。通过分析PCR-DGGE指纹图谱发现,随着生理性土壤连作障碍程度的加剧,根际土壤微生物的丰富度和多样性指数降低,施用专用微生物肥后,微生物种群数目和种群结构发生改变,多样性指数升高。说明专用微生物肥对根际土壤微生物种群密度和种群结构有显著性影响,但是由于土壤连作障碍程度的不同产生效果不同。     

Wheat straw biochar amendment suppresses tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum: Potential effects of rhizosphere organic acids and amino acids

Complex interactions based on host plant, rhizosphere microorganisms and soil microenvironment are presumed to be responsible for the suppressive properties of biochar against soil-borne diseases, although the underlying mechanisms are not well understood. This study is designed to evaluate the efficacy of biochar amendment for controlling tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum, and to explore the interactions between biochar-induced changes in rhizosphere compound composition, the pathogen and tomato growth. The results showed that biochar amendment decreased disease incidence by 61–78% and simultaneously improved plant growth. The positive ‘biochar effect' could be associated with enhanced microbial activity and alterations in the rhizosphere organic acid and amino acid composition. Specifically, elevated rhizosphere citric acid and lysine, but reduced salicylic acid, were induced by biochar which improved microbial activity and rendered the rhizosphere unsuitable for the development of R. solanacearum. In addition, nutrients which were either made more available by the stimulated microbial activity or supplied by the biochar could improve plant vigor and potentially enhance tomato resistance to diseases. Our findings highlight that biochar's ability to control tomato bacterial wilt could be associated with the alteration of the rhizosphere organic acid and amino acid composition, however, further research is required to verify these ‘biochar effects' in field conditions.     

减肥条件下生物质炭施用对水稻田土壤细菌多样性的影响

为了研究肥料减施和水稻秸秆生物质炭添加对水稻田土壤细菌多样性的影响,采用MiSeq高通量测序分析技术,对不同施肥量（100%、90%、80%常规施肥）和添加水稻秸秆生物质炭（1%）的水稻田非根际和根际土壤进行了细菌多样性分析。结果表明,与非根际土相比,水稻根际微生物细菌多样性更加丰富。从门水平看,最主要是变形菌门,占34.85%~47.57%,添加生物质炭降低了变形菌门在非根际土中的丰度,而促进其在根际土中富集,肥料减施对变形菌门丰度的影响刚好相反,且减施肥料越多对变形菌门影响越大;酸杆菌门次之,占10.48%~19.42%,变化趋势与变形菌门相反。从属水平看,Unclassified Burkholderiaceae、Unclassified Subgroup 6、Unclassified bacterium 126等菌属在土壤中占比较高。典范对应分析（CCA）结果表明,优势菌群丰度与采样位置、肥料添加、生物质炭添加等环境因素存在一定的相关性。研究表明,不同减肥条件下（80%和90%）生物质炭的施用（1%）均会对土壤细菌多样性造成影响,其变化与采样位置、肥料减施量和生物质炭添加密切相关。     

东乡普通野生稻根际微生物群落特征的研究

[目的]研究东乡普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）根际微生物群落特征。[方法]采用氯仿熏蒸浸提法测定根系微生物生物量碳、氮;采用平板稀释培养法测定群落组成;采用最大或然计数法测定微生物生理群。[结果]东乡野生稻根际微生物生物量碳、氮平均值分别为83.02和16.98mg/kg（土）,较普通栽培稻低;根际可培养微生物中细菌〉放线菌〉真菌;氮素生理群中氨化细菌〉好氧固氮菌〉反硝化细菌〉嫌气性固氮菌〉硝化细菌〉亚硝化细菌。[结论]东乡野生稻根际微生物群落组成与普通栽培稻相比有差异。     

Long-term fertilization leads to specific PLFA finger-prints in Chinese Hapludults soil

Soil microbes play essential roles in the biogeochemical processes of organic carbon and nutrient cycling. Many studies have reported various short-term effects of fertilization on soil microbes. However, less is known about the effects of longterm fertilization regimes on the rhizosphere. Therefore, the objective of this study was to explore how the soil microbial communities in the rhizosphere respond to different long-term fertilization strategies. Based on a 21-year field treatment experiment in Guizhou, China, we extracted phospholipid fatty acids(PLFAs) to determine the microbial community structure in both the non-rhizosphere(NR) and rhizosphere(R). Six treatments were included: no fertilizer(CK), mineral nitrogen fertilizer(N), N with potassium(NK), phosphorus with K(PK), NPK, and NPK combined with manure(MNPK). The results showed that total PLFAs under unbalanced mineral fertilization(N, NK and PK) were decreased by 45% on average in the NR compared with CK, whereas MNPK increased fungi and G~– bacteria abundance significantly in both the NR(by 33 and 23%) and R(by 15 and 20%), respectively. In addition, all microbial groups in the R under these treatments(N, NK and PK) were significantly increased relative to those in the NR, except for the ratio of F/B and G~+/G~–, which might be due to the high nutrient availability in the R. Soil pH and SOC significantly regulated the soil microbial community and structure, explaining 51 and 20% of the variation in the NR, respectively. However, the rhizosphere microbial community structure was only significantly affected by soil pH(31%). We concluded that the soil microbial community in the NR was more strongly affected by long-term fertilization than that in the R due to the rhizosphere effect in the agricultural ecosystem. Rhizosphere nutrient conditions and buffering capacity could help microbial communities resist the change from the long-term fertilization.     

盐穗木叶片及根际土壤微生物群落高通量分析

【目的】 研究新疆盐碱环境中,极端耐盐植物盐穗木的根际土壤及叶片内生微生物群落组成和结构,为利用根际促生细菌制作生物菌肥提供科学依据。【方法】 应用16S rDNA和ITS高通量测序技术,测定分析盐穗木根际土壤与叶片内生微生物群落结构及多样性。【结果】 在门水平上根际土壤细菌群落中的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等。根际盐穗木真菌群落中的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)。在门水平下,盐穗木叶片内生细菌群落中的优势菌门为蓝细菌门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria);内生真菌群落中的优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)。Alpha 多样性指数分析得出,在3 个土壤样品中,YS1的Shannon,Simpson指数最高,即微生物群落多样性较其余2个样品高。【结论】 在3个叶片样品中,YP3的Shannon,Simpson等指数最高,即微生物群落多样性较其余2个样品高。盐穗木根际土壤微生物群落多样性高于叶片内生微生物群多样性。     

哈密淖毛湖主栽甜瓜病原微生物分离及鉴定

【目的】研究新疆哈密淖毛湖主栽甜瓜品种黄86及西州蜜的健康和发病植株根、藤蔓、果实及根际土中可培养微生物的分离、培养及鉴定,为淖毛湖主栽品种的甜瓜病害防控提供必要的病原菌和微生物病害种类信息。【方法】采集病株及对照健康株样品的根、藤蔓、果实及根际土,采用稀释涂布法分离、培养细菌及真菌,采用16s rDNA及ITS 初步鉴定分离菌株,对比健康株及病株样品中的微生物,分析潜在的病原菌及微生物病害种类。【结果】甜瓜品种黄86健康株及病株中共计分离、培养鉴定可培养菌株23株,其中细菌13株,真菌10株,潜在病原菌4株;甜瓜品种西州蜜健康株及病株中共计分离、培养鉴定可培养菌株51株,其中细菌37株,真菌14株,潜在病原菌4株。【结论】甜瓜品种黄86主要病原菌2株,为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)可分别引起甜瓜枯萎病、黄萎病;甜瓜品种西州蜜主要病原菌1株,为腐皮镰孢菌(Fusarium solani),可引起甜瓜镰孢根腐病。     

有机肥和钙肥对盐碱土花生根际细菌群落结构的影响

为研究有机肥和钙肥对盐碱地花生根际微生物群落结构和功能的影响,以不施肥为对照（CK）、设置施用钙肥（C）、有机肥（M）和有机肥+钙肥（CM）处理,通过构建细菌16S rRNA基因文库和高通量测序技术对不同处理下花生根际微生物进行测序。结果表明,施用有机肥、钙肥和有机肥钙肥配施均显著影响较轻度盐碱土壤花生根际微生物的多样性和丰富度,而对较重度盐碱土花生根际细菌的多样性和丰富度无显著影响。PCoA分析表明,样本OTUs多样性与土壤盐碱程度关系密切,施用钙肥处理花生根际微生物的菌群结构与其他处理间存在较大差异。两种滨海盐碱土花生根际微生物的种群结构均受施用有机肥、钙肥及其配施的影响,不同处理根际微生物均具有相同的优势菌群,但各优势菌群的相对丰度存在较大差异。在目和科水平上,有占总细菌76.3%～82.5%的新种OTUs未能注释,说明黄河三角洲滨海盐碱土花生根际蕴含大量微生物新种资源。16S rRNA功能预测分析表明,施用钙肥和有机肥处理均可显著提高2种土壤花生根际微生物碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢、辅助因子和维生素的代谢、核苷酸代谢、翻译和膜运输等相关功能基因丰度。由此可见,施用钙肥和有机肥有利于改良盐碱土壤根际微生态环境,提高植物胁迫耐受性。