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。      

微生物菌剂对烟草根结线虫及根际微生物群落多样性的影响

为寻找对烟草根结线虫病有良好控制效果的药剂,探究药剂施用对烟草根际土壤微生物群落的代谢情况,改善土壤微生态环境,以烟草品种红花大金元为试验材料,通过田间试验研究施用枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉、荧光假单胞杆菌、哈茨木霉和阿维菌素、阿维·丁硫对烟草根结线虫病病害控制、根际土壤微生物群落多样性变化及烟草生长的影响。结果表明,淡紫拟青霉、荧光假单胞杆菌能够分别达到89%、76%的防治效果。AWCD值、McIntosh指数、Simpson指数均显示土壤中增施微生物菌剂能够提高根际土壤微生物群落代谢能力,促进土壤微生物群落对碳源的整体利用,增强代谢活性。Pearson相关分析表明,根际土壤中微生物群落对31种碳源的代谢利用与病情指数呈负相关。土壤中添加微生物菌剂淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、荧光假单胞杆菌均能够控制烟草根结线虫病,增强土壤微生物群落多样性,促进烟株生长,淡紫拟青霉效果最好。淡紫拟青霉处理后通过提高根际土壤微生物对碳水化合物类（D-半乳糖酸-γ-内酯）碳源的代谢利用,达到对病情指数的有效调控。淡紫拟青霉处理除最大叶长外,株高、茎围、有效叶片数、最大叶宽均为最大增幅分别为44.91%、20.11%、11.78%、39.05%。     

牡蛎壳粉对烟草根际土壤微生物代谢多样性及青枯病发生的影响

为揭示牡蛎壳粉等土壤改良剂对烟草根际土壤微生物代谢多样性及烟草青枯病发生的影响,通过田间试验,设置牡蛎壳粉、生石灰、草木灰和对照4个处理,研究了不同土壤改良剂对发病地块土壤pH和微生物群落代谢多样性的影响,以及对烟草青枯病的防控效果。结果表明,牡蛎壳粉可以显著提高土壤pH,增强土壤微生物对碳源的利用程度(AWCD),增加微生物代谢多样性(Shannon指数),同时提高土壤微生物群落内物种的均匀度(McIntosh指数)。主成分分析表明,烟草根际土壤微生物群落利用的主要碳源为羧酸类、氨基酸类和碳水化合物类,但不同土壤改良剂处理土壤微生物碳源利用特征存在差异。牡蛎壳粉处理后的地块烟草青枯病发病率最低,较对照降低43.33%。Pearson相关分析表明,土壤pH与土壤微生物代谢多样性指数呈正相关,而与发病率呈负相关。因此,施用土壤改良剂牡蛎壳粉可提高土壤pH和增加土壤微生物代谢多样性,进而提高土壤微生态环境的稳定性,对烟草青枯病起到较好的防控效果。     

生物有机肥对烤烟黑胫病及根际微生物代谢功能多样性的影响

通过田间小区试验,比较了化肥减量10%配施0.15 kg/m2生物有机肥(T2)和化肥减量20%配施0.3 kg/m2生物有机肥(T3)对烤烟产质量、黑胫病以及根际微生物代谢功能多样性的影响。结果表明:在化肥减量的条件下,配施生物有机肥能获得与常规化肥处理(T1)相近或更高的产量和产值,并显著提高了烤烟的上等烟比例,减轻黑胫病的危害。其中,以T3处理表现最好。随着生物有机肥施用量的增加,烤烟根际细菌、放线菌数量、微生物碳源利用强度、Shannon指数和McIntosh指数均呈现增加的趋势。与T1相比,T3处理的根际放线菌数量和碳源利用强度分别显著增加了112.6%、24.3%,并且McIntosh均匀度指数显著增加了17.5%。主成分分析表明,施用生物有机肥明显改变了烤烟根际微生物的群落功能,氨基酸类、羧酸类、聚合物类、胺类是区分施用生物有机肥导致微生物代谢功能变化的敏感碳源,而糖类、酚类是区分生物有机肥施用量增加导致微生物代谢功能变化的敏感碳源。与其他两个处理相比,T3处理显著提高了烤烟根际微生物对氨基酸类、酚类碳源的利用能力,这可能是减轻黑胫病危害的重要原因之一。      

复配拮抗菌FP246对烟草黑胫病和根际土壤微生物群落功能多样性的影响

为研究复配拮抗菌FP246对烟草黑胫病的防治效果及其对根际土壤微生物群落功能的影响,通过盆栽试验研究其对烟草黑胫病的防效,并利用Biolog-ECO技术分析施入复配拮抗菌FP246后根际土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,复配拮抗菌FP246能显著降低黑胫病的发病程度,防效为85.40%。Shannon-Wiener多样性指数结果显示,复配拮抗菌FP246处理(T1处理)与58%甲霜锰锌可湿性粉剂处理(T3处理)无显著差异,但与10亿个/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂处理(T2处理)及对照(T4处理)差异显著;McIntosh指数及丰富度指数大小整体为T3T1T2T4;T1、T2、T3处理的Simpson优势度指数没有明显变化。T1、T2、T3处理的AWCD值均显著增加,且与对照差异显著。主成分分析发现,微生物在96～144 h对碳源的利用较为活跃,其中对糖类、氨基酸、羧酸类以及聚合物类碳源利用较多。     

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。     

有机肥配施减量化肥对烤烟青枯病及其根际微生物的影响

为改善烟株根际土壤微生物群落结构,减轻由土壤病原菌引起的青枯病危害,通过田间试验,研究了有机肥配施减量化肥(ORF)和常规化肥(CKF)两种施肥处理对烤烟根际土壤微生物、青枯病发病率及烟叶产量和品质的影响。结果表明:与常规化肥(CKF)相比,有机肥配施减量化肥处理提高了烤烟根际细菌、放线菌和微生物总量,降低了真菌、青枯菌以及青枯菌占根际微生物总量的百分比,移栽后55 d和75 d时差异达到显著水平;此外,也显著提高了微生物对碳源总量和不同类型碳源的利用能力,尤其以移栽后75 d的差异最显著。同时,整个烟草生育期ORF处理均降低了烤烟青枯病发病率和病情指数,以移栽后75 d差异最显著,分别降低69.66%和57.08%。两种处理在烤烟产量和品质上虽无显著差异,但ORF处理明显改善了烤烟根际土壤环境。因此,有机肥配施减量化肥能调控土壤微生物群落结构,增强土壤微生物生态系统的稳定性和抑病性,从而改善土壤品质,减轻由土壤微生物引发的烤烟青枯病病害,提高烟叶品质。     

烟草青枯病发病烟株根际土壤细菌群落分析

  目的  研究青枯病发生对根际土壤细菌群落组成的影响, 探明影响根际土壤细菌群落的环境因子。  方法  采用宏基因组学高通量测序技术, 比较发病烟株和健康烟株根际土壤细菌群落差异。  结果  (1) 健康烟株根际土壤细菌Ace指数、Chao指数和Shannon指数有高于发病烟株的趋势, 而Simpson指数有低于发病烟株的趋势; (2)发病烟株根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和链霉菌属(Streptomyces)等益生菌减少, 而劳尔氏菌属(Ralstonia)和Rudaea等病原菌增加; (3)土壤pH、有效磷(AP)、交换性钙(Ca)和有效铜(Cu)含量在发病烟株根际土壤中显著减少, 而速效钾(AK)含量显著增加。  结论  与健康烟株根际土壤相比, 发病烟株根际土壤细菌多样性、有益菌丰度、土壤pH和养分含量都较低; pH、P、K、Ca、Cu是对根际土壤细菌群落影响较大的土壤环境因子。      

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。     

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。      

解磷细菌肥对烤烟磷素吸收和磷肥利用率的影响

为探究解磷细菌肥对烤烟磷素吸收和磷肥利用率的影响,以云烟87为供试品种,设置解磷细菌肥（0、75 kg/hm²）与磷肥（0、1250 kg/hm²）的双因素随机区组试验,分析了烤烟根际土壤有效磷、微生物、根系活力、干物质积累量和各器官磷素吸收的变化。结果表明,解磷细菌肥配施磷肥可极显著提高烤烟根际土壤有效磷含量,显著提高烤烟根际土壤可培养细菌数量,提高烤烟根际土壤微生物AWCD,极显著提高土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类碳源的利用能力,改变微生物群落碳源代谢特征;显著提高了烤烟根系活力,促进了干物质量积累和磷素吸收,磷肥利用率显著提高了4.89%。     

有机物料对植烟土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的影响

  目的  为探究有机物料施用对土壤养分和生物学特性的影响。  方法  采用盆栽试验,研究了草炭、花生壳炭、蒸汽爆破烟梗和玉米秸秆对植烟土壤的影响,采用BIOLOG ECO平板培养技术分析了土壤微生物群落功能多样性。  结果  施用有机物料能够显著提高土壤有机碳、速效氮、速效磷和速效钾含量;汽爆玉米秸秆处理土壤MBC、MBN含量及脲酶、蔗糖酶活性提高幅度最大。BIOLOG分析结果表明,有机物料提高了土壤微生物AWCD和多样性指数。主成分分析结果表明,生物炭促进了以羧酸类和多聚物类物质为碳源的微生物的生长,汽爆玉米秸秆有利于以碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类和胺类物质为碳源微生物的生长。  结论  施用有机物料可提高植烟土壤养分含量,改善土壤微生态环境,其中以汽爆玉米秸秆效果最好。      

烟草青枯病不同发病阶段根际土壤微生物群落变化趋势分析

通过扩增子测序技术,探究了烟草青枯病不同发病阶段根际土壤细菌和真菌群落的变化趋势,旨在为明确微生态-青枯病互作关系提供理论基础。结果表明,青枯病烟田根际土壤细菌群落Sobs、shannon指数和OTUs数量于烤烟移栽后75 d和100 d显著降低,真菌群落多样性指数无显著变化。一些致病微生物（Ralstonia、Fusarium等）和有益微生物（Sphingomonas、Gemmatimonas、Pseudomonas、Lysobacter、Streptomyces、Trichoderma、Gibberella、Chaetomium等）的相对丰度在青枯病发生阶段明显升高。与移栽前相比,属水平上根际土壤细菌群落结构于移栽后75 d和100 d,真菌群落结构于移栽后50 d和75 d发生明显改变。     

基于代谢组学分析青枯病烟田土壤代谢标志物

  目的  分析青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成的差异,筛选青枯病烟田土壤代谢标志物。  方法  以青枯病烟田和健康烟田的烟株根围土壤为研究对象,采用非靶向代谢组学LC-MS/MS分析技术,对3个时期（未发病、发病中期、发病后期）土壤代谢物组成进行研究。  结果  （1）在未发病时、发病中期和发病后期,青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物有显著差异的代谢物分别为115种、159种和105种。（2）3个时期共同差异代谢物有63种,其中正离子模式代谢物有49种,负离子模式代谢物有14种。49种正离子模式代谢物可以聚为2个大类和7个小类。（3）筛选出8种代谢标志物,分别为环巴胺（Cyclopamine）、麦芽四糖（Maltotetraose）、麦黄酮（Tricine）、凯林（Khellin）、6-(alpha-D-glucosaminyl)-1D-myo-inositol、茄啶（Solanidine）、贝磷地尔（belfosdil）、硅雄酮（Silandrone）。  结论  青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成上存在较大差异,筛选出8种代谢标志物可为判别土壤感烟草青枯病状况提供一定参考。      

烟草疫霉菌拮抗细菌的筛选鉴定及发酵条件优化

为了筛选对烟草疫霉菌具有拮抗作用的生防细菌菌株,本研究从烟草黑胫病病圃地采集健康烟株的根际土样,采用对峙培养法筛选得到8株对烟草黑胫病具有拮抗作用的细菌菌株,其中编号为LB-9的菌株对烟草疫霉菌的抑制作用最强且效果稳定,抑菌率为60.6%,且抑菌谱广,对其进行16S rRNA基因序列分析后将该菌株鉴定为多粘芽孢杆菌。采用单因素优化试验初步探究了多粘芽孢杆菌LB-9的最适发酵条件,明确了LB-9的最适发酵培养基、最适发酵温度、最适发酵时间和最适发酵初始pH值,对其生防制剂的开发应用具有重要意义。     

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。