嫁接对西瓜根际菌根真菌生物多样性的影响
为了探讨嫁接对西瓜根际菌根真菌生物多样性的影响，本研究采用两种砧木（葫芦和南瓜）分别与西瓜进行嫁接后进行田间试验。试验在植物开花期采集了各处理的根际土壤样品，并利用MiSeq高通量测序方法对其根际微生物特征进行了分析，以探究嫁接处理与非嫁接处理的西瓜枯萎病的发病率以及不同处理根际的菌根真菌多样性的区别。结果表明嫁接西瓜的发病率低，根际的枯萎病菌数量少；嫁接处理的西瓜根际的菌根真菌的种类多于自生根西瓜处理；除了均匀度以外，在丰富度、稳定度和多样性指数方面均为嫁接处理的西瓜值最高，砧木居中，非嫁接处理的自生根西瓜最低。这些结果都表明，嫁接提高了西瓜根际菌根真菌的生物多样性，并降低了西瓜枯萎病的发病率。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1 材料与方法5
1.1 植物材料 5
1.2 实验方法 5
1.2.1 田间设计与土壤采样 5
1.2.2 土壤DNA提取6
1.2.3 定量PCR测定FON6
1.2.4 18s rRNA基因扩增与Illumina Miseq测序6
1.2.5 统计分析 6
2 结果与分析6
2.1 嫁接对西瓜枯萎病发病率的影响6
2.2 嫁接对西瓜根际菌根真菌组成的影响7
2.3 嫁接对西瓜根际菌根真菌多样性的影响8
3 讨论 11
致谢12
参考文献13
图1 各处理根际菌根真菌的聚类分析7
图2 根际菌根真菌群落结构的前两维非度量多维度分析8
图3 不同处理根际菌根真菌多样性的热图8
图4 不同处理根际菌根真菌的丰富度9
图5 不同处理根际菌根真菌的稳定度9
图6 不同处理根际菌根真菌的多样性指数10
图7 不同处理根际菌根真菌的均匀度10
表1 处理W、WB和WP的发病率以及在其根际土壤中的病原物种群6
嫁接对西瓜根际菌根真菌生物多样性的影响
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
引言
西瓜属于我国主要的经济作物，但是由于供需关系的紧张，使得对西瓜的市场需求与有限的耕地面积之间形成了难以调和的矛盾，再加之长久以来栽培种植西瓜形成的习惯与对经济利益追求的影响，使得连作现象非常普遍。西瓜发生连作障碍的表现主要有种子发芽速度缓慢且发芽率低，胚根生长缓慢，在苗期容易倒伏或死苗，植株矮小，生长发育迟缓，叶片瘦小黄化，不结果实或果实变小，导致产量下降和品质变劣。连作的危害性集中表现在会使得一些有益微生物的生长受到抑制，而使某些有害微生物得到迅速繁殖，并使得有益菌对于有害菌形成的拮抗作用减弱，进而破坏根际微生物的种群平衡，造成土传病害现象。再加之现代农业作物的多元化布局，复种指数的提高，以及集约化的栽培，使得病虫害的防治难度加大[1]。
根际土壤中存在着大量的微生物，这些根际微生物群落结构的改变和作物种类、植物生长、根际养分的有效性、作物生长发育的时期以及土壤类型之间的关系非常密切，并且对于这几个方面有着非常重要的作用，更重要的是在土传病害方面，根际微生物群体的相互作用在一定程度上可以决定植物土传病害的发生与程度，这说明土传病害的发生与根际的微生物群落结构之间存在着一定的内在联系。土传病原菌物的种类繁多，广泛分布于土壤中，而且能够作为其寄主的范围广泛，一般农作物甚至于杂草都能被它寄生；即使是在没有寄主作物的情况下，它们也能在作物残体或者土壤中存活很长一段时间，在这期间如果遇到合适的寄主就迅速进行侵染繁殖，继续危害作物。另外，由菌物病原物所引起的土传病害损害最先在地下部分发生，只有当植株的地上部分表现出异常才能被发现[2]。因此，生产上很难被防治。
已经有越来越多的研究表明丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）真菌在植物土传病害的防治中占有着重要的地位。丛枝菌根真菌属于土壤习居真菌，是植物根际微生物区系中最重要的成员之一，而且分布非常广泛，与农业生产之间的关系较为密切[1]。丛枝菌根真菌可以通过与植物根系形成互惠共生体，即形成特定的“菌根”结构，在这个共生体中，它们之间的共生关系体现在菌根植物通过根系的吸收作用为菌根真菌提供其生存所必需的糖类和脂类等营养物质来维持正常的生长发育，菌根植物同时又需要借助菌根真菌菌丝的协助从土壤中吸收水分、矿质元素等养分来供给自身生长需要，以改善自身的营养状况，除此之外还有很多能够刺激植物生长的有机物质。因此菌根的形成是植物为了适应贫瘠的土壤和不良环境的一种重要机制[3]，并且这对生物多样性的保护，生态系统的稳定性与可持续发展，以及促进农林牧业的生产与发展有着不可替代且十分深远的经济、社会和生态意义。在自然界中，丛枝菌根共生体的存在范围十分广泛，无论是草原、森林、热带雨林、农田、沼泽、湿地，还是在许多不良的逆境生态系统中，比如荒漠、火山、盐碱地等生态系统和一些已经退化或者受环境污染严重的生态系统中都有丛枝菌根的存在[4]。丛枝菌根在更广范围内的作用为它可以直接或间接的与其他生物发挥协同作用，以此来促进全球土壤圈内养分的吸收、转化、利用与循环，防止水土流失，并进而维持大气成分的稳定与平衡，与此同时，菌根真菌还可以通过地下部菌丝网的直接作用与地上部食物网的间接作用来增加和保护生物多样性，提高环境的安全性，稳定全球的生态系统，并进而实现生态平衡[5]。
对于西瓜来说，韩亚楠等人的研究发现，AM真菌能够显著增加连作条件下的西瓜产量，能在一定范围内诱导西瓜植株产生与抗病害有关的防御性酶类，并有效促进西瓜的生长发育，增加植株地上部分的鲜重、干重、蔓长、茎粗和单株叶片数，对于西瓜枯萎病，虽然不能完全避免，但是通过接种AM真菌可以降低发病率和病情指数，并在一定程度上有效延缓枯萎病的发病时期[6]。另外，丛枝菌根真菌不仅能促进蔬菜生长，还能改善蔬菜果实的品质，比如接种菌根真菌后，辣（甜）椒幼果的VC含量会增加；西瓜的含糖量和韭菜的VC含量也有所增加[7]。近来有关AM真菌在植物抗病性方面的报道不断增加，如菌根真菌能减轻西瓜枯萎病的危害，降低小麦黑穗病、赤霉病的发病率，减轻茄子和棉花的黄萎病，抵抗蚕豆赤斑病和杨树溃疡病的发生，以及防治银杏叶枯病[8]。因此，在当前和今后的农业生产中，应该加强AM真菌、病原物和植物之间相互作用关系的研究，AM真菌诱导植物产生抗病性的机制以及对植物土传病害的防治效果的研究，并认识到AM真菌广阔的应用前景，使其在保护地栽培、无公害蔬菜生产等活动中充分发挥生防作用，有效促进作物生长，以达到高产稳产的目的，使得生态和经济效益共同发展[1]。我们应该认识到，利用菌根真菌来诱导作物产生抗性是一种新思路和新方法，这对发展生态农业以及保护农业生态环境具有重要意义。
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摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1 材料与方法5
1.1 植物材料 5
1.2 实验方法 5
1.2.1 田间设计与土壤采样 5
1.2.2 土壤DNA提取6
1.2.3 定量PCR测定FON6
1.2.4 18s rRNA基因扩增与Illumina Miseq测序6
1.2.5 统计分析 6
2 结果与分析6
2.1 嫁接对西瓜枯萎病发病率的影响6
2.2 嫁接对西瓜根际菌根真菌组成的影响7
2.3 嫁接对西瓜根际菌根真菌多样性的影响8
3 讨论 11
致谢12
参考文献13
图1 各处理根际菌根真菌的聚类分析7
图2 根际菌根真菌群落结构的前两维非度量多维度分析8
图3 不同处理根际菌根真菌多样性的热图8
图4 不同处理根际菌根真菌的丰富度9
图5 不同处理根际菌根真菌的稳定度9
图6 不同处理根际菌根真菌的多样性指数10
图7 不同处理根际菌根真菌的均匀度10
表1 处理W、WB和WP的发病率以及在其根际土壤中的病原物种群6
嫁接对西瓜根际菌根真菌生物多样性的影响
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
引言
西瓜属于我国主要的经济作物，但是由于供需关系的紧张，使得对西瓜的市场需求与有限的耕地面积之间形成了难以调和的矛盾，再加之长久以来栽培种植西瓜形成的习惯与对经济利益追求的影响，使得连作现象非常普遍。西瓜发生连作障碍的表现主要有种子发芽速度缓慢且发芽率低，胚根生长缓慢，在苗期容易倒伏或死苗，植株矮小，生长发育迟缓，叶片瘦小黄化，不结果实或果实变小，导致产量下降和品质变劣。连作的危害性集中表现在会使得一些有益微生物的生长受到抑制，而使某些有害微生物得到迅速繁殖，并使得有益菌对于有害菌形成的拮抗作用减弱，进而破坏根际微生物的种群平衡，造成土传病害现象。再加之现代农业作物的多元化布局，复种指数的提高，以及集约化的栽培，使得病虫害的防治难度加大[1]。
根际土壤中存在着大量的微生物，这些根际微生物群落结构的改变和作物种类、植物生长、根际养分的有效性、作物生长发育的时期以及土壤类型之间的关系非常密切，并且对于这几个方面有着非常重要的作用，更重要的是在土传病害方面，根际微生物群体的相互作用在一定程度上可以决定植物土传病害的发生与程度，这说明土传病害的发生与根际的微生物群落结构之间存在着一定的内在联系。土传病原菌物的种类繁多，广泛分布于土壤中，而且能够作为其寄主的范围广泛，一般农作物甚至于杂草都能被它寄生；即使是在没有寄主作物的情况下，它们也能在作物残体或者土壤中存活很长一段时间，在这期间如果遇到合适的寄主就迅速进行侵染繁殖，继续危害作物。另外，由菌物病原物所引起的土传病害损害最先在地下部分发生，只有当植株的地上部分表现出异常才能被发现[2]。因此，生产上很难被防治。
已经有越来越多的研究表明丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）真菌在植物土传病害的防治中占有着重要的地位。丛枝菌根真菌属于土壤习居真菌，是植物根际微生物区系中最重要的成员之一，而且分布非常广泛，与农业生产之间的关系较为密切[1]。丛枝菌根真菌可以通过与植物根系形成互惠共生体，即形成特定的“菌根”结构，在这个共生体中，它们之间的共生关系体现在菌根植物通过根系的吸收作用为菌根真菌提供其生存所必需的糖类和脂类等营养物质来维持正常的生长发育，菌根植物同时又需要借助菌根真菌菌丝的协助从土壤中吸收水分、矿质元素等养分来供给自身生长需要，以改善自身的营养状况，除此之外还有很多能够刺激植物生长的有机物质。因此菌根的形成是植物为了适应贫瘠的土壤和不良环境的一种重要机制[3]，并且这对生物多样性的保护，生态系统的稳定性与可持续发展，以及促进农林牧业的生产与发展有着不可替代且十分深远的经济、社会和生态意义。在自然界中，丛枝菌根共生体的存在范围十分广泛，无论是草原、森林、热带雨林、农田、沼泽、湿地，还是在许多不良的逆境生态系统中，比如荒漠、火山、盐碱地等生态系统和一些已经退化或者受环境污染严重的生态系统中都有丛枝菌根的存在[4]。丛枝菌根在更广范围内的作用为它可以直接或间接的与其他生物发挥协同作用，以此来促进全球土壤圈内养分的吸收、转化、利用与循环，防止水土流失，并进而维持大气成分的稳定与平衡，与此同时，菌根真菌还可以通过地下部菌丝网的直接作用与地上部食物网的间接作用来增加和保护生物多样性，提高环境的安全性，稳定全球的生态系统，并进而实现生态平衡[5]。
对于西瓜来说，韩亚楠等人的研究发现，AM真菌能够显著增加连作条件下的西瓜产量，能在一定范围内诱导西瓜植株产生与抗病害有关的防御性酶类，并有效促进西瓜的生长发育，增加植株地上部分的鲜重、干重、蔓长、茎粗和单株叶片数，对于西瓜枯萎病，虽然不能完全避免，但是通过接种AM真菌可以降低发病率和病情指数，并在一定程度上有效延缓枯萎病的发病时期[6]。另外，丛枝菌根真菌不仅能促进蔬菜生长，还能改善蔬菜果实的品质，比如接种菌根真菌后，辣（甜）椒幼果的VC含量会增加；西瓜的含糖量和韭菜的VC含量也有所增加[7]。近来有关AM真菌在植物抗病性方面的报道不断增加，如菌根真菌能减轻西瓜枯萎病的危害，降低小麦黑穗病、赤霉病的发病率，减轻茄子和棉花的黄萎病，抵抗蚕豆赤斑病和杨树溃疡病的发生，以及防治银杏叶枯病[8]。因此，在当前和今后的农业生产中，应该加强AM真菌、病原物和植物之间相互作用关系的研究，AM真菌诱导植物产生抗病性的机制以及对植物土传病害的防治效果的研究，并认识到AM真菌广阔的应用前景，使其在保护地栽培、无公害蔬菜生产等活动中充分发挥生防作用，有效促进作物生长，以达到高产稳产的目的，使得生态和经济效益共同发展[1]。我们应该认识到，利用菌根真菌来诱导作物产生抗性是一种新思路和新方法，这对发展生态农业以及保护农业生态环境具有重要意义。
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