南疆干旱区连作棉田土壤养分及生物活性的初步研究

 对南疆不同连作年限棉田的土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物数量进行研究。结果表明：（1）连作后土壤总盐、K^＋、Na^＋、速效钾迅速减少,有机质、全氮、速效氮、速效磷、有效锰与之相反,有效铁、有效铜、有效锌变化不规律;（2）连作后土壤脲酶、碱性磷酸酶、转化酶活性逐年增大,过氧化氢酶逐年减小;（3）连作土壤中细菌数量占绝对优势,放线菌、真菌的数量较少。细菌、放线菌、真菌、固氮菌数量先增后降,无机磷细菌0~20年逐年增大,20年以后逐渐减小;解钾细菌呈线性上升趋势;（4）土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性可以作为评价土壤肥力的指标。通径分析表明,有机质、速效钾是土壤微生物及土壤酶活性的主要影响因素。     

不同抗性品种对棉花黄萎病菌致病力的影响

 以1个海岛棉品种和15个陆地棉品种为分离寄主,采取单孢分离,共分离出67个黄萎病菌系。以抗性差异较大的海岛棉品种Pima90-53和陆地棉品种冀棉20、邯208和中棉所8号为鉴别寄主,采用苗期营养钵定量注菌液法对分离菌系进行了致病力鉴定。结果表明,同一地块田间不同品种所分离菌系的致病力类型并非单一类型,而是由致病力连续变化的多种致病力菌系类型组成;由不同品种分离出的菌系致病力存在差异,寄主品种的抗性与分离的黄萎病菌系的致病力无关,但不同基因型品种可能会影响不同致病力菌落的消长。     

棉田黄萎病菌致病型群落结构研究

通过对两地同一病田不同抗病品种中分离获得的47个菌株的致病力测定结果表明,同一棉田中不同黄萎病菌株的致病力差异十分显著,强致病力类型、中等致病力类型和弱致病力类菌株分别占测试菌株的51.6%、32.3%、16.1%,落叶型菌株占16.1%。从抗病品种上分离到的菌株致病力差异大,落叶型菌株和弱致病力类型菌株所占的比例高。通过对不同抗病品种田间连续调查记录发现:落叶型棉花黄萎病株在病害的发生初期及后期所占比例大,在感病品种上比在抗耐品种上发病率高。这一结果表明棉田黄萎病菌的致病力类型是多样的,是一个由弱到强连续变化的群体。     

棉花根部拮抗枯萎病菌或黄萎病菌的可培养内生细菌多样性分析

为解析棉花内生细菌的种群结构,更好地开发利用生防内生细菌,以棉花枯萎病菌、黄萎病菌为指示病原真菌,对常抗棉和泗棉3号根部分离获得的内生细菌进行拮抗活性筛选,获得87株至少对其中1个指示病原真菌具有拮抗作用的内生细菌。ARDRA分析(Amplified ribosomal DNA restriction analysis)和16S r DNA序列测定表明棉花根部可培养内生拮抗细菌可分为13个ARDRA类群,分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、农杆菌属(Agrobacterium)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、不动杆菌属(Acinetobacter)和假单孢菌属(Pseudomonas)7个属。其中常抗棉根部内生拮抗细菌分属于芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属和农杆菌属,而泗棉3号根部内生拮抗细菌则分属于芽孢杆菌属、伯克霍尔德氏菌属、中华根瘤菌属、不动杆菌属和假单孢菌属,二者的优势种群都是芽孢杆菌属细菌。BOX-PCR分析显示这些内生拮抗细菌具有丰富的遗传多样性。通过测定这些内生拮抗细菌对棉花黄萎病菌和棉花枯萎病菌的拮抗力大小,以及是否具有产纤维素酶、几丁质酶、蛋白酶和嗜铁素的活性,表明这些内生拮抗细菌具有不同的生防作用机制。     

半野生棉抗黄萎病筛选及根系分泌物对黄萎病菌的影响

 对陆地棉7个野生种系的220份材料进行黄萎病菌的抗性筛选,用8份不同抗性材料进行了根系分泌物分析。从220份材料中筛选出18份抗黄萎病材料。根系分泌物研究表明,抗病品种根系分泌物对黄萎病菌菌丝生长及孢子萌发均具有抑制作用,而感病品种根系分泌物对其则有促进作用。另外通过对根系分泌物中氨基酸和可溶性糖的分析发现,抗病品种根系分泌物中氨基酸种类少于感病品种,并且抗病品种根系分泌物中氨基酸总量和可溶性糖含量显著少于感病品种。同时发现,精氨酸为抗病品种特有氨基酸。     

不同抗性棉花品种根系分泌物及酚酸类物质对黄萎病菌的影响

 对来自新疆的5个抗黄萎病性不同的棉花品种根系分泌物进行收集分析,测定其对黄萎病菌生长的影响。结果表明：抗病品种的根系分泌物能抑制黄萎病菌生长,与对照相比,其处理菌落直径减少2%～40.00%;耐病品种根系分泌物前期促进菌丝生长,后期表现为抑制作用;感病品种根系分泌物能促进病菌生长。HPLC检测棉花根系分泌物的酚酸有没食子酸、绿原酸、香草酸和对-香豆酸,不同品种其含量有一定差异。在PDA培养基中加入外源酚酸测定其对黄萎病菌生长的影响,发现绿原酸和对-香豆酸在各浓度均抑制病菌生长;香草酸在低浓度(<400 mg·L^-1)时前期促进,后期抑制,高浓度时始终抑制病菌生长;浓度小于800 mg·L^-1时没食子酸对菌丝有明显促进作用。     

一株棉花黄萎病拮抗芽孢细菌的分离鉴定及活性检测

 采用改良的琼脂平板扩散法,通过初筛和复筛,得到一株对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）具有较强的抑菌活性的拮抗细菌Z-5菌株。通过对该菌株的形态特征观察、生理生化鉴定和16S rDNA的序列分析,确定拮抗细菌Z-5菌株为Bacillus malacitensis。盆栽实验表明Z-5菌株对大丽轮枝菌的防治效果达到76.05%,对棉花黄萎病具有明显的防治作用。     

金龟子绿僵菌对棉花枯萎病菌的拮抗作用研究

在实验室条件下,研究了虫生真菌金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)对棉花枯萎病菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporium f.sp.vasinfectum)的拮抗作用及其机制。对峙培养结果表明,金龟子绿僵菌的3个供试菌株对3株枯萎病菌均有抑制作用,其中以Ma55抑制效果最好。在培养基中加入Ma55不同浓度的孢子悬浮液,当浓度为3.25×106 cfu.mL-1时,5 d后,对3株枯萎病菌菌丝生长的抑制率均超过70%。Ma55液体振荡培养20 d获得的无菌发酵液对3个枯萎病菌菌株菌丝生长的抑制率分别达到59.86%、56.99%和57.09%,对它们的分生孢子产生及分生孢子萌发也都具有显著的抑制作用。显微镜观察未发现金龟子绿僵菌与棉花枯萎病菌菌丝间有重寄生现象。上述结果显示,金龟子绿僵菌对供试棉花枯萎病菌的拮抗机制主要是营养竞争、空间竞争及抗生作用。     

黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的EST分析

对已构建的黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种冀棉20SSH文库的800个阳性克隆进行了检测和筛选,将插入片段大于400bp的克隆测序,获得非重复克隆的EST序列203条。通过同源比对和序列相似性分析,共有170条ESTs与已知基因同源。将获得的ESTs按比对推测的功能进行分类,主要包括代谢、防御、胁迫、信号转导、核糖体蛋白、细胞结构、细胞发育、能量、渗透调节以及蛋白质合成与分解等10类。功能未知的ESTs也占有不小比例,达16.26%。共发现66条与抗病相关的ESTs,约占全部ESTs的33%。这些与抗病相关的同源序列涉及到与防御、次生代谢、胁迫及信号转导有关的基因,表明当黄萎病菌侵染棉花后,植物体内发生了一系列的反应,抗黄萎病是一个多途径作用的复杂过程。     

黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的构建

 采用抑制差减杂交技术,构建了陆地棉抗病品种冀棉20经黄萎病菌诱导8 h、12 h、24 h、48 h后的混合SSH文库,文库共包含800个阳性克隆。对质粒的酶切和巢式PCR结果表明,插入片段大小平均为400 bp。随机挑选20个阳性克隆进行测序,利用BLASTn和BLASTx进行序列相似性分析,发现20条EST都可以找到功能已知的同源序列,其中在BLASTn比较结果中,功能已知的有12条,占全部EST的60%;BLASTx的比较结果中有14条功能已知,占全部EST的70%。这些同源序列涉及到10种与抗病防御相关的基因,包括丝氨酸/苏氨酸激酶、谷胱甘肽-S-转移酶、乙醇脱氢酶、细胞色素P450、ACC氧化酶等。将这些序列与GenBank dbEST库进行比对,发现75%的EST都可以找到同源性较高的序列,它们都来自于植物在生物与非生物胁迫条件下特异表达的cDNA文库,这些胁迫包括病原菌诱导、低温处理、紫外线照射、热激处理、盐处理、氧胁迫、水杨酸诱导等。     

棉花枯、黄萎病菌营养亲和性研究进展

介绍了棉花枯、黄萎病菌营养亲和性研究方法和营养体亲和群研究,并着重总结了利用营养亲和群结合DNA多态性技术,研究尖孢镰刀菌(FusariumoxysporumSchlechtend:Fr)专化型、生理小种、亲和群之间的关系,以及棉花黄萎病菌(VerticilliumdahliaeKleb.)亲和群与致病型关系的研究进展。     

Dynamics of Cotton Rhizosphere Bacterial Community Structure in Cotton Continuous Cropping Field Soil

[Objective] The aim of this study is to understand the dynamics of cotton rhizosphere bacterial community structure in cotton continuous cropping field soil. [Method] 16S rDNA genes were sequenced by high-throughput sequencing technology to determine the community structure of cotton rhizosphere bacteria in different developmental stages using an upland cotton cultivar (Gossypium hirsutum cv. TM-1). [Result] Four dominant phyla were found in the cotton rhizosphere bacterial community including Proteobacteria, Acidobacteria, Planctomycetes, and Bacteroidetes. The four dominant phyla and Firmicutes were largely influenced by cotton root. The relative abundances of Acidobacteria, Planctomycetes, Bacteroidetes were promoted, and Proteobacteria and Firmicutes were inhibited, by cotton root. There were significant differences in community structure, but not species richness or α-diversity among different developmental stages of the cotton rhizosphere bacterial community; the differences between the flowering stage and the budding stage were greater than the differences between the budding stage and the seedling stage. The diversity of the rhizosphere bacterial community in cotton continuous cropping field soil was significantly higher than that of the bulk soil; the β-diversity values of both the rhizosphere and bulk soil bacterial communities were highest in the flowering stage. [Conclusion] The structure and dynamics of the cotton rhizosphere bacterial community in cotton continuous cropping field soil was defined by high-throughput sequencing. The effect of cotton on the rhizosphere bacterial community structure was most significant in the flowering stage.     

黄萎病菌侵染对感病棉花品种叶片蛋白质组的影响

为进一步探索黄萎病菌与棉花的相互作用,以感黄萎病棉花品种冀棉11为实验材料,在接种大丽轮枝菌V991 3 d后提取叶片蛋白,运用双向电泳和质谱分析技术研究黄萎病菌侵染后叶片蛋白质组学的变化。分析发现,与对照相比差异表达量在2倍以上的蛋白点有22个,其中上调表达的蛋白点10个,下调表达的蛋白点12个。质谱鉴定发现,上调表达的蛋白包括ATP合成酶β亚基,Ru Bis CO活化酶1,Ru Bis CO活化酶α2以及果糖-1,6-二磷酸醛缩酶,下调表达的蛋白包括质体叶绿素AB结合蛋白,核酮糖二磷酸羧化酶大链以及核酮糖二磷酸羧化酶小链。分别对下调表达的蛋白rubisco小亚基基因(RBCS)和叶绿素AB结合蛋白基因(cab)、上调表达的蛋白Ru Bis CO活化酶1基因(RCA1)进行荧光定量PCR,发现接种黄萎病菌后3个基因在m RNA水平与蛋白水平上的变化是一致的。通过分析推测,黄萎病菌通过与参与光合能量代谢的蛋白相互作用,破坏植物的光合作用,近而引起棉花叶片的萎蔫与凋零。     

棉花黄萎病菌致病类型研究

以研究手段为主线,从形态学特征、凝胶电泳、血清学反应、营养体亲和性及几项分子生物学技术等方面讨论了目前国内外在划分棉花黄萎病菌种内致病类型上的研究进展状况,并在本文基础上作了总结。     

棉花黄萎病菌在土壤—植株微生态系中的分布

在土壤垂直分布中,棉花黄萎病菌主要分布于0~40 cm耕作层中,占总菌量的90%多,而40 cm以下土层中仅占总菌量的10%；在土壤水平分布中，棉花黄萎病菌随病害的加重，由聚积分布型转变为均匀分布型。在病株中,病菌分布也不均,叶脉>主茎>果枝。     

重病田和无病田棉花根组织中细菌群落结构的差异

为了研究黄萎病菌侵染条件下内生细菌群落结构多样性变化,以不同时期健康棉株和感染黄萎病菌(Verticillium dahliae)的棉株根部组织为材料,提取样品总DNA,扩增内生细菌16S r DNA的V3可变区,将扩增产物进行变性梯度凝胶电泳分析,并对21个优势条带进行切胶回收、克隆测序,构建系统发育树。结果表明:不同时期发病棉株和健康棉株样品可以聚成2大类,一是苗期和蕾期的根部样品,二是初花期和结铃期的根部样品;感染黄萎病棉株内生细菌种类多样性下降;BLAST比对结果发现21个克隆序列与Gen Bank数据库中已知16S r DNA基因序列同源性很高(99%~100%),绝大多数属于变形菌门(Proteobacteria),占总克隆序列的80.95%,其他不可培养细菌占19.05%。说明黄萎病菌的侵染能明显影响内生细菌群落结构多样性。     

河北省棉花黄萎病菌致病性的研究

在棉花苗期采用塑料营养钵底部定量注菌液法接种，于昼温２５～２６℃，夜温２０～２２℃的人工培养室中测定了自河北省重点植棉县分离的４０个棉花黄萎病菌单孢菌系和外地５个菌系的致病性。以中棉石系亚、海岛棉海７１２４、陆地棉９３抗１２、辽棉５号、冀棉１１号、农大３６５６个品种为鉴别寄主，以病情指数作为划分抗、感类型的标准，根据在鉴别寄主上的反应，４５个供试菌系可被划分为致病力强的Ⅰ型、致病力中等的Ⅱ型和致病力弱的Ⅲ型，分别占５３．５％、２８．９％、１７．８％。Ⅰ型菌系除使中棉表现抗（耐）病外，海岛棉和陆地棉均表现感病。该类菌系遍布冀中南棉区，其中有７个菌系可使部分品种表现落叶，证明河北省已有落叶型菌系存在。试验还表明，海７１２４、９３抗１２、冀棉１１号和农大３６５４个棉花品种对黄萎病鉴别力较强，可作为鉴别寄主加以应用     

核黄素对棉花枯萎病菌生长影响的研究

探讨不同浓度核黄素对棉花枯萎菌生长的影响,找出影响枯萎菌生长的最佳浓度。采用PDA培养基中加入不同浓度的核黄素,观察棉花枯萎病菌菌丝、菌落及孢子的生长变化。结果表明：菌丝生长、菌落形态及孢子形态均有不同程度变化,当核黄素浓度大于0.5 mg/mL的核黄素能明显抑制菌丝生长,而且抑制效果随着处理浓度的增大而增强;当核黄素浓度大于1 mg/mL的核黄素处理可诱导初生菌丝发生肿胀,分枝增多且菌体分隔增加及体细胞发生畸形等形态变化;当核黄素浓度大于1 mg/mL时,孢子发生畸形。利用核黄素可以抑制棉花枯萎病病菌的生长,对开拓植物病害新的防治方法有一定的参考价值。