健康与感染黑胫病烟株根际土壤与茎秆细菌群落结构与多样性

  背景和目的  黑胫病为烟草常见土传病害,当环境条件适宜时,土壤中的病原菌便会侵染烟株导致发病。  目的  研究感染黑胫病前后烟株根际土壤、发病茎秆以及病健交界茎秆细菌群落结构与多样性。  方法  以健康与感染黑胫病烟株根际土壤和茎秆为研究对象,通过PCR技术扩增样本中细菌16S rRNA基因的V3-V4可变区域,采用Illumina Miseq高通量测序技术对扩增片段进行测序,分析健康与感染黑胫病烟株不同部位细菌群落结构与多样性。  结果  感染黑胫病烟株根际土壤细菌群落较健康烟株丰富度增加,但多样性略有降低;发病烟株茎秆发病部位和病健交界部位的细菌群落丰富度和多样性较健康烟株均有增加,发病茎秆病健交界部位增幅显著。门水平上,变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）以及放线菌门（Actinobacteria）等为根际土壤优势菌门,且在健康与感染黑胫病烟株中各优势菌门相对丰度无显著性差异。茎秆样品中变形菌门与蓝细菌门为优势菌门,病健交界茎秆中2者的相对丰度与健康茎秆和发病茎秆存在显著性差异。属水平上,健康与感染黑胫病烟株根际土壤中主要菌属为Candidatus_solibacter、芽单胞菌属（Gemmatimonas）和鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）等。所有茎秆样品中优势菌属为蓝细菌（norank_c_Cyanobacteria）和劳尔氏菌属（Ralstonia）,病健交界茎秆中蓝细菌相对丰度与健康茎秆和发病茎秆差异显著。  结论  感染黑胫病后烟株各部位细菌群落结构发生改变,细菌群落多样性增加;所有样品中均检测到青枯病病原菌茄科劳尔氏菌,表明烟草黑胫病与青枯病存在混合发生的情况。因此在对烟草黑胫病防治的同时也需加强青枯病的防治。      

大豆与海藻有机肥对烤烟生长和土壤细菌群落的影响

  目的  探究不同有机肥施用对烤烟生长和土壤细菌群落的影响。  方法  用烤烟品种中烟100进行田间试验, 比较分析了大豆和海藻有机肥不同施用量对烤烟生长发育以及烟叶中氮、磷、钾含量的影响, 并且从土壤理化性质以及土壤微生物群落结构的角度, 分析了施用两种有机肥对烟叶生长、土壤理化性质和土壤微生物群落结构的影响。  结果  (1) 与对照相比, 大豆和海藻有机肥的施用, 促进了团棵期和旺长期烟株的生长发育(450 kg/hm2处理最佳), 提高了土壤有机质和氮磷钾含量。(2)由16 S V3-V4区域扩增子测序可知, 有机肥的施入改变了土壤细菌群落的丰富度和多样性, Sphingomonas、Actinospica、Pseudonocardia等有益细菌丰度增加。(3)土壤细菌群落与土壤理化性质存在一定相关性, 其中土壤pH值、速效钾(AK)、硝态氮(NO₃--N)和铵态氮(NH₄+-N)是主要环境影响因子。  结论  大豆和海藻有机肥的施用改善了土壤理化性质, 并影响了土壤细菌群落丰富度和多样性, 促进了烟株生长发育。      

影响四川凉山地区烟草根结线虫病发生的关键因子分析

  目的  解析影响四川省凉山州会理县烟草根结线虫病发生的关键土壤因子, 为烟草根结线虫病防控提供理论支撑。  方法  采集并分析凉山州会理县烟草移栽前根结线虫病发病和未发病土壤的理化性质、二龄线虫数、土壤细菌群落结构和真菌群落结构。  结果  (1) 烟草移栽前, 发病土壤中南方根结线虫二龄线虫数显著高于未发病土壤; (2)发病土壤中交换性镁、交换性钙、有效铜含量和pH值显著低于未发病土壤, 与土壤二龄线虫数呈显著负相关; (3)发病土壤中芽单胞菌属(Gemmatimonas)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、真菌镰刀菌属(Fusarium)和赤霉菌属(Gibbererlla)等关键微生物类群丰度显著偏低, 与土壤二龄线虫数呈显著负相关, 与土壤理化性质存在明显相关性。  结论  移栽前土壤交换性镁、交换性钙、有效铜含量和pH值偏低可能引起土壤中关键微生物丰度降低、二龄线虫数增加, 进而加重烟草根结线虫病的发生。      

生物炭对根际土壤微生态的调控及对烟草青枯病的防控作用

  目的  探究不同用量的生物炭对根际土壤微生态的调控及对烟草青枯病的防控作用  方法  采用稀释平板法,研究生物炭对青枯菌的吸附作用及对其生长和运动性的影响;盆栽试验研究生物炭对烟草生长及青枯病发病情况和土壤基本理化性质的影响;利用高通量测序技术,比较各处理土壤细菌群落差异。  结果  （1）生物炭对青枯菌具有抑制作用,可吸附青枯菌、抑制其生长及运动性,用量超过1.5%时效果显著;（2）生物炭提高了土壤pH、有机质、速效磷和速效钾含量,利于烟草的生长。相关性分析发现,生物炭对土壤pH和化学性质的改善,是抑制烟草青枯病发生的主要原因;（3）生物炭提高了根际土壤微生物群落的Alpha多样性和放线菌门中链霉菌属的相对丰度;（4）根际土壤细菌结构的多样性与土壤理化性质有一定的相关性,其中有效钾影响最大。  结论  生物炭通过对青枯菌的抑制作用和对土壤微生态的改善,创造了利于烟草生长的环境条件,减少了烟草青枯病的发生。      

有机肥长期定位施用对烟田土壤养分和烟株根际土壤细菌群落的影响

  目的  解析长期施肥对烟田土壤细菌群落结构和丰度的影响。  方法  通过田间定位试验,研究了长期单一施用化肥（T1）、化肥+稻草回田（T2）和化肥+稻草回田+饼肥（T3）等3个处理对烟田土壤化学性质及烟株根际土壤细菌多样性的影响。  结果  ① 长期采用稻草回田并施用饼肥有利于提高植烟土壤有机质、碱解氮和速效钾含量,降低土壤pH值;②稻草回田或再增加饼肥处理的烟田独有OTU个数均高于单施化肥处理;③在细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria）和该菌门下物种的相对丰度最高,且稻草还田并添加饼肥处理最高;④植烟土壤微生物LEf Se进化分支图表明稻草还田或增施饼肥的烟田在细菌门水平无组间显著差异,而单施化肥的烟田存在组间显著差异的疣微菌门（Elusimicrobia）和迷踪菌门（Verrucomicrobia）。  结论  长期定位施肥条件下,稻草回田并增加饼肥能够改善烟田化学性质综合指标,提高细菌群落结构和相对丰度。      

钙镁磷肥对青枯病发病烟株根际土壤微生物区系的影响

采用平板计数法分析了不同生育期及发病烤烟根际可培养微生物数量的变化,并通过宏基因组测序法比较了施用钙镁磷肥的健康与发病烟株根际土壤微生物群落的差异,旨在研究钙镁磷肥对烟株根际土壤微生物群落多样性的影响。结果表明:1)施用钙镁磷肥的烤烟根际细菌和真菌数量随生育进程呈抛物线形式变化,对照则呈"N"趋势,处理和对照的根际放线菌数量变化趋势相同,呈逐渐增加的趋势。2)在旺长期,施用钙镁磷肥的根际细菌数量显著高于对照;在成熟期,处理的根际真菌数量显著高于对照;而钙镁磷肥对根际放线菌数量没有显著影响。3)相对于健康烟株根际土壤,发病烟株根际土壤中放线菌数量显著减少,细菌数量显著增加;发病根际土壤中施用钙镁磷肥的细菌和放线菌数量均显著高于对照。4)宏基因组测序结果显示根际细菌种类总数远高于根际真菌,健康根际细菌和真菌香农指数、Chao1指数和ACE指数均高于发病根际土壤。综上所述,钙镁磷肥对根际土壤微生物数量和多样性有一定的促进作用。     

长期定位不同施肥类型对烟田土壤nifH细菌群落结构的影响

  目的  解析长期施肥对烟田土壤中含nifH细菌群落结构和丰度的影响。  方法  通过田间定位试验,研究了长期单一施用化肥（T1）、化肥+稻草回田（T2）和化肥+稻草回田+饼肥（T3）3个处理对烟田土壤无机氮及烟株根际土壤nifH细菌多样性的影响。  结果  ① 长期采用稻草回田并施用饼肥有利于提高植烟土壤无机氮含量;②稻草回田或再增加饼肥处理的烟田土壤中细菌α多样性均高于单施化肥处理;③在细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria）和该菌门下物种的相对丰度最高,且稻草回田并添加饼肥处理最高;④植烟土壤微生物LEf Se进化分支图表明单施化肥、化肥+稻草回田和化肥+稻草回田+饼肥的烟田土壤的细菌优势种群主要是披毛菌目（Gallionellales）、根瘤菌目（Rhizobiales）和柄杆菌目（Caulobacterales）的物种。  结论  长期定位施肥条件下,稻草回田并增加饼肥能够改善烟田土壤无机氮含量,提高细菌群落结构组成和相对丰度。      

万寿菊秸秆熏蒸对烟株根际土壤原核微生物群落的影响

为缓解烟草连作障碍,通过大田试验分析了万寿菊秸秆熏蒸对烟株根际土壤原核微生物群落的影响。结果表明,万寿菊秸秆(750～3 000 kg/hm~2)熏蒸可提高烟株根际土壤细菌和放线菌数量,1 500kg/hm~2用量时的效果最明显。1 500 kg/hm~2万寿菊秸秆熏蒸可提高烟苗移栽后50 d时土壤原核微生物群落Shannon多样性指数和Sobs、Chao1丰富度指数,增幅分别为6.09%、11.81%和11.27%。同时,1 500 kg/hm~2万寿菊秸秆熏蒸可改善土壤原核微生物群落结构,提高根际土壤中拮抗菌[鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、未确定属的芽单胞菌科(unidentified Gemmatimonadaceae)、溶杆菌属(Lysobacter)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)]、降解菌(Ramlibacter)、功能菌[Candidatus Solibacter、Bryobacter、根微菌属(Rhizomicrobium)]和根际促生菌[黄色土源菌属(Flavisolibacter)]的相对丰度。因此,万寿菊秸秆熏蒸在缓解烟草连作障碍方面具有潜在作用。     

基于FUNGuild的镰刀菌根腐病发病烟株根际真菌群落研究

为了解镰刀菌根腐病发病烟株与未发病烟株在根际真菌群落结构与功能上的差异,联合应用高通量测序和FUNGuild技术研究了镰刀菌根腐病发病烟株与未发病烟株根际土壤中的真菌群落,结果表明:（1）镰刀菌根腐病发病烟株根际真菌群落的Shannon指数为4.14,而未发病烟株则高达4.71,未发病烟株根际真菌群落多样性显著高于发病烟株,镰刀菌根腐病发病烟株与未发病烟株根际土壤中的真菌群落在组成上有显著差异;（2）镰刀菌根腐病发病烟株根际真菌以病理营养型为主,占54.64%,而未发病烟株根际真菌则以腐生营养型为主,占46.10%;（3）镰刀菌根腐病发病烟株根际的病原菌相对丰度为30.73%,显著高于未发病烟株的1.12%,镰刀菌在病原菌群落中占绝对优势地位。高通量测序与FUNGuild联用可对土传病害感病烟株的根际优势病原真菌群落进行准确鉴定,可为烟草病害的防控提供科学参考。      

烟草成熟期土壤细菌群落结构及多样性

为研究烟草成熟期(下部叶采收期) 根际及非根际土壤细菌群落结构和多样性,利用PCR-DGGE 技术对攀枝花市盐边县主要烟区采集的5 个烟草根际土样和5 个非根际土样进行分析。结果表明,非根际与根际土壤细菌群落结构差异显著,非根际土壤的细菌多样性甚至超越根际, 表明烟草成熟期根际效应没有显现,并且有减弱甚至负向效应出现,这可能与烟草成熟期根系分泌物的影响有关。条带克隆测序表明,根际土壤中优势细菌的群落结构更为丰富,而非根际土壤中则相对较弱。Steroidobacter菌是烟田土壤中的优势细菌;硝化螺菌属(Nitrospira) 细菌、Rhizobiales 目下未定类细菌等为烟草根际土壤中优势细菌;放线菌目(Actinomycetales) 未定类放线菌和Chitinophagaceae 科未定类细菌为非根际土壤中优势细菌。研究证明成熟期的烟草根际效应出现一定程度减弱。      

感染青枯病与黑胫病烟株的根际土壤、根及茎秆微生物代谢特征分析

为明确感染青枯病、黑胫病烟株的根际土壤、根及茎秆中微生物代谢特征,采用Biolog-ECO代谢表型技术研究了微生物群落对6类31种碳源的代谢情况。结果表明：(1)同一烟株的根际土壤、根、茎秆中微生物的碳源代谢能力依次减弱;烟株感病后根和根际土壤中微生物对6类碳源的利用率无显著变化,茎秆微生物对多聚物类、氨基酸类和酚类碳源的利用率提高。(2)感染青枯病、黑胫病烟株根和根际土壤微生物均能代谢31种碳源;感染青枯病烟株茎秆微生物对除2-羟基苯甲酸以外的30种碳源均能正常代谢;感染黑胫病烟株茎秆微生物不能代谢D-甘露醇、葡萄糖-1-磷酸盐、D-葡萄糖胺酸等10种碳源。(3)感染黑胫病烟株的根和根际土壤微生物的平均颜色变化率（Average well color development,AWCD）显著低于健康烟株,茎秆微生物AWCD值略高于健康烟株;感染青枯病烟株茎秆微生物的AWCD值显著高于健康烟株,根和根际土壤微生物AWCD值与健康烟株无显著差异。(4)感病烟株的根和根际土壤微生物的香农-威纳指数（Shannon-Wiener）、辛普森指数（Simpson）和皮诺（Pielou）指数较健康烟...     

烤烟根腐病对烟株根际土壤真菌群落结构的影响

为从微生物生态学角度探求烤烟根腐病的发生原因并为其防控提供理论依据,利用Illumina MiSeq高通量测序分析了烟草根腐病发病和健康植株根际土壤真菌群落结构的差异,结果表明,烤烟根腐病发生对烤烟根际土壤真菌的丰富度有显著影响,其中健康和患病烟株根际土壤样品中真菌OTU数分别为904个和647个,健康烟株真菌OTU总数为患病烟株的1.40倍,特有OTUs数是患病烟株的2.59倍;患病烟株根际土壤真菌群落多样性水平显著低于健康烟株土壤,患病烟株根际土壤的Shannon、ACE和Chao1指数分别较健康植株降低了29.81%、40.12%和40.61%;同时,患病烟株与健康烟株根际土壤真菌群落的优势物种显著不同,患病烟株根际土壤中烤烟根腐病病原菌茄镰刀菌（F.solani）相对丰度较健康烟株根际土壤增加了303.45%,为健康烟株的4.03倍,且棘孢木霉（Trichoderma asperellum）和青霉菌（Penicillium raperi）的相对丰度亦较健康烟株分别增加了17.62%和50.46%。烟草植株根际土壤中真菌群落结构改变及物种多样性降低是烤烟根腐病发生的重要特征。研究可为该病害的早期预防或生态调控提供科学依据。     

富钾烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性特征分析

  目的  研究不同钾吸收利用效率烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性差异,有助于了解烟草富钾品种成熟期高效吸收利用钾素的机理。  方法  选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验,分析了不同烤烟品种成熟期根际主要养分含量、根系分泌物和根际细菌多样性的差异。  结果  成熟期NC89和ND202根际土中的碱解氮和有效磷含量极显著低于K326,速效钾含量3个品种间差异极显著,且为ND202最低。成熟期ND202非根际土的碱解氮极显著高于K326和NC89,有效磷和速效钾含量3个品种间差异极显著且均为ND202最高。3个品种成熟期根系分泌物主要成分含量有差异,ND202根系分泌物有机酸含量占其已检测出根系分泌物总量的81.80%,比NC89高12.86%,比K326高15.98%。3个烤烟品种成熟期根际和非根际土壤主要细菌在门水平和属分类水平上相对丰度有较大差异。根际土壤中链霉菌属、气微菌属和Iamia属的相对丰度表现为ND202 > K326 > NC89,而芽孢杆菌属、硝化螺菌属、乳酸乳球属、Steroidobacter属、Flavisolibacter属和野村菌属的相对丰度则表现为ND202 < K326 < NC89。  结论  成熟期富钾品种ND202具有根际土壤速效钾含量较低而非根际速效钾含量较高、根系分泌物有机酸含量高的特点。成熟期不同钾吸收利用效率烤烟品种的根际土壤与非根际土壤细菌多样性有显著差异。      

茄青枯病菌发病烟株根际土壤营养状况分析

为探究烟株根际土壤营养状况与青枯病发生的关系,摸清影响烟草青枯病发生最关键的土壤养分因子,以从重庆市烟草青枯病发生十分典型的黔江植烟区采集的177份根际土壤样品为供试材料,测定并采用t检验、因子分析、判别分析等方法分析了土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙和镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼、有效钼13项指标。结果表明:土壤pH、有机质、速效钾、交换性钙、有效硼、有效钼含量偏低以及土壤碱解氮、交换性镁、有效锰含量偏高均有可能降低土壤的抑病效果,导致青枯病严重发生;烟草青枯病发病烟株根际土壤的钙镁比(4.04)明显低于健康烟株根际土壤的钙镁比(9.86);因子分析结果显示,土壤中低水平的有效钼、交换性钙可能是导致青枯病发生流行最主要的因子;通过判别分析可知,烟株根际土壤中速效钾、交换性钙、有效钼、有机质、有效硼5个成分的含量情况可能是判别青枯病发病与否的关键因子,同时也构建了相应的判别函数。      

邵武烟田土壤微生物群落结构变化与烟草青枯病发生关系初报

为了研究健康和发病烟田土壤微生物群落结构的差异,分别在烟株不同生长时期采取健康和发病烟田土壤,对土壤微生物进行16S rRNA和18S rRNA基因测序,分析其群落结构和多样性的变化。结果表明:与移栽前相比,烟株旺长期土壤微生物群落结构已发生了较大变化,旺长期土壤中酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度平均减少了5.4%,放线菌门（Actinobacteria）增多了8.0%,子囊菌门（Ascomycota）增多了22.8%;健康土壤中unclassifed_f__Micrococcaceae相对丰度是发病土壤的2倍,而发病土壤中假霉样真菌属（Pseudallescheria）相对丰度是健康土壤的2倍;健康土壤微生物多样性较高于发病土壤。微生物群落结构在健康和发病土壤之间存在较大差异,unclassifed_f__Micrococcaceae、假霉样真菌属（Pseudallescheria）等土壤微生物是造成差异的主要物种。      

调节植烟土壤酸度防控烤烟青枯病

针对植烟土壤退化、微生态环境失衡和青枯病为害严重等问题,设置了石灰1500kg/hm2、草木灰18000kg/hm2和煤炭灰18000kg/hm2三种土壤改良剂对植烟土壤进行修复。分析植烟土壤pH值、交换性酸总量、细菌、真菌、放线菌和青枯病病原菌变化及调查各处理青枯病的发病情况,探索不同土壤改良剂对植烟土壤修复及对青枯病防控效果的影响。结果表明,移栽后120天,石灰、草木灰和煤炭灰处理的植烟土壤pH值较CK分别提高了8.85%、17.28%和7.61%;放线菌数量分别较CK增加了126.57%、125.87%和185.31%;青枯菌数量分别较CK降低了25.15%、46.81%和14.11%;移栽后90天为青枯病发病高峰期,石灰、草木灰和煤炭灰处理对青枯病的相对防效分别为49.30%、69.02%和16.90%。综合研究表明,3种土壤改良剂对植烟土壤修复及烟草青枯病防控均有一定的效果,且以草木灰18000kg/hm2效果最佳,其次为石灰1500kg/hm2。