丛枝菌根育苗缓解西瓜枯萎病的机制

西瓜易受尖孢镰刀菌侵害发生枯萎病.植物形成丛枝菌根(AM)可有效促进养分吸收和病害防控.在田间直接接种丛枝菌根菌时,侵染效率和生态效应多数会受到限制.采用育苗期接种丛枝菌根菌(Rhizophagus intraradices,R.i)培养菌根苗,成苗后移栽入盆钵,研究西瓜丛枝菌根苗在抗西瓜枯萎病中的作用及其机制.将西瓜...     

西瓜根系分泌酸性磷酸酶对有机肥营养的响应

有机肥营养对西瓜品质具有提升效果,但根系对有机肥中养分的吸收机制尚不完全清楚,尤其对磷素的利用机制。本研究关注西瓜根系分泌酸性磷酸酶活性对有机肥施用的响应。采用模拟西瓜根系分泌物的方法研究有机酸对有机肥中可溶性全磷和有效磷含量的影响;采用砂培的方法,研究有机肥中的磷替代化肥磷时西瓜根系分泌酸性磷酸酶活性的响应;采用田间试验研究有机肥替代化肥以及有机肥不同施用量对西瓜根际酸性磷酸酶活性、西瓜磷营养、产量和品质的影响。结果表明,有机肥中水浸提可溶性全磷含量为6.9 g?kg~(-1),可溶性无机磷含量为525.1 mg?kg~(-1),可溶性全磷中无机磷占7.6%,有机磷占92.4%,可溶性有机磷需经过水解后才能被根系吸收。有机肥中磷替代化肥磷时,西瓜根系和根际土壤酸性磷酸酶活性均显著提高,西瓜茎、叶中磷含量提高。施用三倍有机肥时西瓜根际土壤有效磷含量和西瓜产量提高。因此,有机肥中磷替代化肥磷时,西瓜通过提高根系分泌酸性磷酸酶的活性而提高利用有机磷的能力。     

丛枝菌根对三叶草根际磷酸酶活性的影响

以三叶草为材料,利用三室隔网培养方法,探讨了取自肥料长期定位试验中多年施用与不施用有机肥的田间小区土壤上,接种菌根菌（G.mosseae）对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性的影响。植物生长9周后,收获测定菌丝生长室土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性,并对磷酸酶产生位点进行细胞化学定位。结果表明,接种丛技菌根菌对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性均有增强作用,但作用程度在有机服小区土壤上要大于无机肥小区土壤。根际土壤酸性磷酸酶原位化学定位结果表明,菌丝周围有明显的酸性磷酸酶的反应产物,说明报外丛枝菌根菌丝能直接向外分泌磷酸酶。     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响

丛枝菌根真菌（AMF）在土壤与植物的磷素循环中发挥着关键的作用。采用盆栽实验研究了丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量、磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,接种不同AMF群落均能显著地促进白三叶草植株的生长及其对磷素的吸收,提高根际土壤磷酸单酯酶的活性。Mnp处理中,白三叶草生物量最大,白三叶草总生物量、茎叶生物量和根系生物量分别比对照处理（-M）提高64.48%、61.48%和84.91%。不同菌根处理中,Mck处理显著地提高白三叶草磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性,白三叶草磷吸收总量和茎叶磷吸收量分别比对照（-M）提高107.18%和91.91%,土壤碱性磷酸单酯酶和酸性磷酸单酯酶活性相对对照（-M）分别提高54.33%和138.43%。碱性磷酸单酯酶活性与AMF群落中的Acaullospora属孢子数呈显著的正相关关系,而酸性磷酸单酯酶活性则主要受Paraglomus属孢子数的影响。说明接种AMF群落可显著地影响土壤的磷酸单酯酶活性,从而影响白三叶草的生长及其对磷素的吸收。     

根际施用微生物有机肥防治连作西瓜枯萎病研究

为了探讨西瓜专用微生物有机肥料(BOF)对西瓜植株枯萎病的防治效果,采用盆栽试验研究了西瓜专用BOF对连作土壤上西瓜植株生长和枯萎病的防治效果以及西瓜枯萎病致病菌的数量分布的影响。结果表明:1）营养钵育苗和移栽土壤中都施用BOF的处理,未发现西瓜枯萎病植株,而对照植株则完全发病;2）施用BOF处理的致病菌（尖孢镰刀菌西瓜专化型）数量在根际土壤中为0.7×103 cfu/g,在土体土壤中为2.7×103 cfu/g,都控制在104 cfu/g数量级以下,而对照处理的数量分别达到了1.17×105 cfu/g和1.1×105 cfu/g;3）与对照比较,营养钵育苗时施用1%的BOF,西瓜苗期（播种后17 d）生物量都显著增加,根系生物量比地上部生物量提高了16.7个百分点（以鲜重计）和24.8个百分点(以干重计);营养钵育苗和移栽土壤中均施用BOF的处理,西瓜植株（生长67 d）生物量（干重）是对照的1.83倍;在营养钵育苗或移栽时施用BOF的处理,西瓜植株干重两者差异不大,分别是对照的1.28倍和1.27倍。采用营养钵育苗和移栽时都施用BOF的方法种植西瓜,能有效地促进西瓜植株生长,防止西瓜枯萎病发生,克服西瓜连作障碍。     

不同AM菌根菌分泌的磷酸酶对根际土壤有机磷的影响

以三叶草为材料,利用3室隔网培养方法,研究了4种AM菌根菌侵染三叶草后对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性以及菌丝酶活性对土壤有机P的影响。结果表明,接种AM菌根菌 (9周) 对根际土壤酸性和碱性磷酸酶活性均有增强作用,但作用强度主要取决于菌丝在土壤中的生长状况,Glomus属菌根菌在整个菌丝室 (0~6cm) 都影响土壤磷酸酶的活性,其活性在整个菌丝室中都比Gigaspora的高。同一属不同种的根际土壤磷酸酶活性差异不大。AM菌根根际土壤磷酸酶对土壤有机P的降解有很强的促进作用。     

田间玉米和蚕豆对低磷胁迫响应的差异比较

【目的】植物在长期进化过程中形成了一系列适应机制,以应对低磷胁迫。本文提出玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设,并通过与蚕豆植株在根系形态与生理方面对低磷胁迫反应的比较试验加以验证。【方法】在中国农业大学上庄长期定位试验田进行两年田间实验,玉米和蚕豆分别单作,重复3次。在玉米抽雄前的拔节至大喇叭口期和蚕豆的初花至盛花期两次取样(两年的两次取样时间间隔10~12天),比较研究了不供磷和供磷100 kg/hm2下玉米和蚕豆生长和磷素吸收、根系在0—40 cm土层中分布、以及根际p H值和酸性磷酸酶活性的差异。【结果】1)玉米植株的生物量和含磷量远远高于蚕豆;第一次取样时蚕豆的根冠比高于玉米,而且两种植物低磷下的根冠比高于供磷充足处理。两次取样时玉米的总根长大于蚕豆,两种植物的大部分根系分布在0—20 cm表层土壤,玉米根系在0—10 cm土层的分布更多。2)蚕豆根系的比根长明显大于玉米,但单位根长吸磷量低于玉米,两种植物间的上述差异不受取样时间和供磷水平的影响。3)两次取样时,蚕豆根表的酸性磷酸酶活性均明显高于玉米。玉米根表的酸性磷酸酶活性在两个供磷水平下没有差异。第一次取样时,缺磷蚕豆根表的酸性磷酸酶活性高于供磷充足的蚕豆植株。4)缺磷蚕豆的根际土壤p H值明显低于供磷充足蚕豆;但玉米根际土壤p H值在缺磷和供磷充足条件下无显著差异。【结论】低磷条件下两种植物的根冠比均明显增加。玉米根系单位根长的吸磷量高于蚕豆,并且在含磷量丰富的表层土壤分布有更多根系,但缺磷条件下玉米没有增加根系的质子和酸性磷酸酶的分泌,主要以根系形态变化来适应低磷胁迫。结果支持本文提出的玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设。但蚕豆在低磷条件下除了增加根系生长外,还具有通过增加质子分泌和根表酸性磷酸酶活性提高根际土壤有效磷浓度的潜力。     

转植酸酶基因玉米提高土壤磷素有效性初步研究

大田栽培条件下,研究了3种转植酸酶(phyA2)基因事件C63、C83-1-7和C84-1-14玉米根系分泌的植酸酶对土壤酸性磷酸酶活性、土壤磷素有效性以及作物磷积累量的影响。结果表明,3种转基因玉米根系植酸酶活性远远高于阴性对照,显著提高了根际土壤酸性磷酸酶的活性、增加了对根际土壤有机磷的活化和利用、减少了土壤速效磷的降低;与阴性对照相比,转phyA2基因玉米生长发育状况更好,C63和C84-1-14植株干重和磷积累量显著高于阴性对照,磷积累量分别是阴性对照的4.3倍和3.4倍。初步说明在土壤条件下,转phyA2基因玉米对土壤有机磷的利用增加,土壤磷素有效性显著提高。     

西瓜枯萎病对根际细菌多样性的影响

通过系统分析北京地区西瓜根际微生物组,显示了细菌群落结构分布的显著区域性,磷元素和钾元素是影响西瓜根际菌群组成最主要的因子;扩增子测序分析表明,健康植株比发病植株根际土壤群落结构更为稳定,节点微生物更多;网络分析发现了来自5 个菌门的19 个菌属与镰刀菌属直接相关,其中芽孢菌属与假单胞菌属与镰刀菌属丰度呈正相关。通过对比西瓜健康植株与镰刀菌侵染植株根际细菌组成差异,并构建相关性网络发现了潜在的枯萎病防治菌群,为北京西瓜枯萎病预警和防控奠定了基础。     

丛枝菌根真菌促进植物摄取土壤磷的作用机制

磷在土壤中易被固定沉淀,在植物磷利用率低的情况下,过度施肥会造成磷肥浪费,可能通过地表径流、地下水溶解等方式,造成水体富营养化产生面源污染,对人类生产生活造成较大影响。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和植物结合所形成的共生菌根可以显著增强植株对磷的吸收利用。通过AMF可以提高宿主植株对磷的吸收转运的特性,从AMF促进植株对磷元素的摄取机制、AMF促进植物磷摄取分子机理、AMF作用下根系分泌物对植株磷利用的影响与根际微生物对AMF磷元素利用的影响4个方面的研究进展进行分析总结。AMF可以通过改变宿主植株的根系形态和菌丝网络的形成,扩大植株对养分吸收范围;释放有机酸、磷酸酶和质子等根系分泌物改变土壤结构和理化性质,与根际微生物共同作用降解土壤中难溶性磷酸盐;诱导相关磷转运蛋白基因的特异性表达,提高植株对磷的转运能力而促进其吸收。     

土壤微生态在西瓜枯萎病发病过程中的变化研究

本研究旨在通过分析不同健康程度的西瓜植株根际土壤的微生态及化学性质来解析西瓜枯萎病的发病过程,为西瓜枯萎病的防治提供理论基础。通过检测西瓜根围土壤的有效氮、有效磷、有效钾、p H等化学性质,并利用高通量测序技术对其根际土壤微生物组进行测序,从而比较不同健康程度的西瓜根际土壤的差异。结果显示,健康、严重发病植株根际都形成了各自的较为稳定的有益、有害微生物网络,根际微生物组成分析显示其各自富集了有益、有害菌;而轻微发病根际致病菌、生防菌都出现特异性富集,且特征物种不同于健康、严重发病植株,轻微发病植株根际较高的微生物多样性提示,在生防菌的分离筛选时,选择轻微发病植株的根际土壤或许能获得丰度更高的生防资源。根际特征物种分析显示,金孢子菌属(Chrysosporiumsp.)、醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)等可能在西瓜枯萎病的防治中发挥着重要作用。另外,土壤理化性质与土壤微生物α多样性关联分析结果显示,土壤理化性质与细菌丰度显著正相关。     

根系分隔方式对玉米/大豆根际土壤碳含量及磷有效性的影响

【目的】豆科与禾本科间作体系中对磷有效性的影响主要集中在根系分泌物的活化作用,由根际沉淀引起的土壤碳含量与磷酸酶活性变化及其对红壤磷有效性的影响机制尚不清楚。【方法】本研究以间作玉米大豆为研究对象,设置根系完全分隔、尼龙网分隔、不分隔3种方式,在0、21.83、43.67、65.50和87.34 P mg kg-1（分别记为P0、P1、P2、P3和P4）磷肥施用水平下进行盆栽试验,研究根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤微生物量碳（MBC）、溶解性有机碳（DOC）、根际土壤有机碳（ROC）、酸性磷酸酶活性（ACP）、碱性磷酸酶活性（ALP）、速效磷和Hedley磷组分的影响。【结果】相比完全分隔,根系不分隔可提高玉米和大豆根际土壤MBC含量,显著降低玉米根际土壤DOC含量,低磷水平（P0、P1）时显著提高大豆DOC含量,显著提高玉米（仅在低磷时）和大豆根际土壤ACP活性,低磷时显著提高大豆根际土壤ALP活性。除玉米活性磷组分外,根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤速效磷、磷组分有显著或极显著影响。根系不分隔较完全分隔可通过降低大豆根际活性无机磷（Pi）(P0除外)和中活性Pi从而提高玉米根...     

外源钙添加量对外生菌根-樟子松共生体苗木及根际土壤的影响

针对辽西北地区干旱缺水、土壤贫瘠、造林成活率低等问题,研究在对樟子松接种外生菌根真菌的基础上施加一定浓度的外源Ca~(2+),目的是研究菌根真菌和Ca~(2+)的互作对樟子松根际微环境改良作用。于生长季节,利用盆栽方法,在种子出苗后人工接种外生菌根菌(ECMF)-褐环乳牛肝菌(Suillus luteus),并施用0 mmol L~(-1)~50 mmol L~(-1) CaCl_2,以不接菌和不加CaCl_2为对照。在苗木生长3个月后,分别测定苗木的菌根侵染率、苗木根际土壤过氧化氢酶等土壤酶活性、根际土壤微生物数量、有效磷含量等土壤指标,评价外源钙和外生菌根菌对樟子松根际土壤的改良作用。结果表明:1)适当浓度的外源Ca~(2+)和外生菌根菌协同能够更好的提高苗木根际土壤酶活性,提高根际土壤养分含量。2)适当浓度的外源Ca~(2+)和外生菌根菌协同能够更好的增加樟子松苗木根际微生物数量,增加根际土壤生物活性。3)适当浓度的外源Ca~(2+)和外生菌根菌协同能够更好的促进樟子松苗木的生长。综上,施加外源钙能够达到改良樟子松苗木的根际土壤,提高土壤生物活性的目的。在苗圃育苗初期或者造林时,在接种外生菌根真菌进行菌根化育苗的同时,施加适当浓度的外源钙来实现改良土壤是可行的。     

土壤中丛枝菌根真菌对宿主植物磷吸收作用机制综述

由于贫瘠土壤不能供给植物足够磷素,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在促进植物生长和吸收利用磷方面发挥着重要的作用。评述了国内外丛枝菌根真菌吸收土壤磷、根际环境与AMF共同作用对土壤磷的影响、AMF储磷机理、磷从菌丝到根系转移和植物吸收利用磷机制的研究进展,为今后应用AMF改善土壤肥力和深刻了解接菌土壤中磷的迁移转化规律奠定基础。     

模拟矿区复垦接种丛枝菌根缓解伤根对玉米生长影响

针对煤炭开采过程中地表塌陷造成植物根系损伤问题,通过人为伤根模拟煤炭开采造成植物根系受损的盆栽试验,以玉米为宿主植物,矿区退化土壤为供试基质,研究接种丛枝菌根真菌对根系受损玉米生长的缓解作用。结果表明,玉米根系受损条件下,接种丛枝菌根真菌缓解了伤根对玉米生长造成的不利影响,促进了玉米的生长,接菌组玉米干质量平均每株要比对照组高出9.74 g。强化接种菌根真菌提高了玉米对土壤中矿质元素的吸收,增加了受损玉米根际土壤中球囊霉素和有机质含量,接菌组玉米根际土壤中总球囊霉素和有机质含量分别比对照组高出48.1%和24.5%。接种菌根改善了玉米根际微环境,有利于矿区退化土壤改良和培肥。通过研究菌根真菌对根系受损植物生长效应,为采煤塌陷区土地复垦与生态重建提供技术支撑。     

生物有机肥对香蕉植株生长和香蕉枯萎病防治的研究

通过盆栽试验,研究了生物有机肥(BIO)对香蕉植株生长和香蕉枯萎病防治效果的影响。结果表明,1)香蕉植株移栽45 d后,施用BIO的处理香蕉植株地上部鲜重、干重、株高和假茎围分别比对照增加了31.9%~93.8%、5.9%~43.1%、43.9%~62.9%和12.3%~18.5%。2)香蕉苗移栽25 d时,施用BIO的香蕉植株根尖几丁质酶活性提高了2.64~12.88个酶活单位,显著高于对照;营养钵育苗施用BIO的处理,香蕉植株根尖β-1,3-葡聚糖酶活性显著地高于营养钵育苗未施BIO的处理,是其酶活的5.22~7.22倍。施用BIO的处理香蕉植株根尖和茎基部中胼胝质含量分别只有对照的59.7%~77.9%和47.6%~68.9%,显著低于对照处理。3)营养钵育苗施用BIO的处理,根际的细菌数量和放线菌数量分别比对照增加了1.56~1.76倍和1.11~1.55倍,而根际真菌数量却减少了19.2%~52.2%,根际尖孢镰刀菌的数量也大大减少。4)营养钵育苗施用BIO的处理,到香蕉植株移栽45 d时,香蕉植株枯萎病的病情指数未超过2.4,比对照降低47.8%~56.5%。上述结果表明,采用营养钵育苗和移栽时都施用BIO的方法种植香蕉,能显著地促进香蕉植株生长,有效地降低香蕉枯萎病的发病指数。     

一株抗药用白菊枯萎病生防菌的分离与生防效应研究

从生长健康的药菊根际土壤分离筛选获得一株对其连作土传枯萎病致病菌（尖孢镰刀菌菊专化型）具有较强拮抗作用的细菌a4,并通过盆钵和田间小区试验研究其生防效果。结果表明,拮抗菌a4对药菊枯萎病病原菌的抑制率达71%。盆栽试验,施用a4二次发酵的生物有机肥（CK+BOF1）,未发生药菊枯萎病,而对照植株则完全发病;对照植株根际土壤尖孢镰刀菌的数量为CK+BOF1处理的6.5倍。田间小区试验,苗床育苗和移栽时都施用BOF并加灌a4发酵液的处理（n+F+a4）,根际土和非根际土中病原菌的数量分别为2.0103和2.8103 cfu/g,而对照则分别为1.4104和1.2104 cfu/g。n+F+a4处理生长120 d的药菊生物量（干重）为对照的4.47倍,生防效果达93.2%。采用苗床育苗和移栽时都施用高效拮抗菌的方法,能有效防止枯萎病发生,促进药菊植株生长,提高产量。     

Zn和ABT对玉米根系生长及根际磷酸酶活性和pH的影响

在石灰性土壤上,以田间根袋栽培方法,研究了Zn和生根粉4号(ABT)对玉米在5个生育期中根系生长和根际微生态环境的影响。结果表明,玉米根系生长随生育期呈"S"型分布,根长和根体积在生育后期呈下降趋势。Zn和ABT的应用促进了根系的生长,扩大了根系和土壤接触面积,减缓了后期根系衰老速度,并改善了根际微生态环境。玉米根际土壤pH低于非根际;根际土壤磷酸酶活性显著高于非根际。抽雄期,Zn、ABT和Zn+ABT处理土壤碱性磷酸酶活性较高。Zn和ABT的应用改善了玉米根际微生态环境,为有效利用土壤和肥料磷打下基础。     

不同磷肥施用量对油橄榄根际土壤微环境及生长发育的影响

探究不同磷肥施用量对油橄榄苗根系形态、根际土壤理化性质、土壤肥力相关酶活性、微生物数量、根系生理及生长发育的影响,以期确定油橄榄苗期最优的磷肥施用量,为油橄榄植株培育提供科学合理的施肥依据。结果显示:(1)增施适量磷肥可降低根际土壤pH值,提高根际土壤有机质、有效磷含量,根际土壤碱解氮含量有所下降;增施适量磷肥还可增强根际土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,而脲酶活性降低;增加根际土壤细菌、放线菌、解磷菌数量及细菌与真菌比值(B/F),降低真菌数量,改善油橄榄根际土壤性质;(2)增施适量磷肥可提高油橄榄根系中脯氨酸、可溶性蛋白及可溶性糖含量,增强根系活力,增加根系含水量、油橄榄根长、根表面积和根尖数,促进根系生长,优化根系空间分布;(3)增施适量磷肥使油橄榄株高、茎粗、地上部干重、根干重和根冠比均有一定程度的提高,对植株生长发育起到促进作用。比较6种不同磷肥施用量,以每株施用45 g磷肥对油橄榄幼苗根系生长发育和根际土壤微环境改善效果最佳。综上所述,增施适量磷肥可改善根际土壤理化性质和生物学特性,从而促进油橄榄根系及地上部分的生长发育。     

菌根与根瘤菌联合应用对复垦矿区根际土壤环境的改良后效

为了进一步确定微生物复垦对土壤的持续修复能力,在神东矿区活鸡兔开采沉陷试验基地,接种丛枝菌根真菌和大豆根瘤菌改良农用地土壤,已取得了较好的微生物复垦效果,经过2 a的退耕撂荒以后,对微生物复垦后效进行系统地研究。研究结果表明,撂荒后,接菌小区根外菌丝密度、根系侵染率和pH值均显著高于对照小区,分别比对照提高了90%、52%和1.3%;接菌小区细菌数量、微生物总量、有效磷含量、电导率和酸性磷酸酶活性也明显高于对照小区,但差异不显著。撂荒后与撂荒前相比,土壤呈退化趋势,但接菌小区菌丝密度几乎增加了1倍,差异显著,同时侵染率、细菌数量和酸性磷酸酶活性均明显升高,差异不显著;而在对照小区中,菌丝密度稍有增加,侵染率、细菌数量和酸性磷酸酶活性均明显降低,且差异不显著。利用丛枝菌根真菌与大豆根瘤菌联合作为绿色环保肥料,能够有效改善根际土壤环境,减轻土壤的退化程度,在弃耕状态下也能发挥良好的效用,对土地贫瘠的开采沉陷地进行生态修复具有重大意义。