高效pgpr菌群的构建及其抑制青枯病的效果研究
摘要:本文旨在研究细菌基因型多样性与群落生态功能之间的关系。通过培养试验研究了8株番茄青枯病病原菌拮抗菌的碳源利用特征，并设置1、2、4、8四个基因型丰度的细菌群落，利用微孔板系统研究基因型丰富度与群落生产力和群落抗青枯病病原菌Ralstonia solanacearum入侵能力的关系；并通过温室盆栽试验验证微孔板系统的试验结果。结果表明，拮抗细菌基因型多样性越高，群落生产力越高，群落抗青枯病病原菌入侵能力越高。由此得出结论，物种多样性提高细菌群落的生态系统功能。拮抗细菌群落多样性越高，群落抵抗青枯菌入侵的能力越强，稳定性越高。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 5
1.1 供试材料 5
1.1.1 供试菌株 5
1.1.2 供试培养基、营养液和主要试剂 5
1.1.3 供试碳源和主要仪器 5
1.1.4 供试土壤 6
1.1.5 供试番茄 6
1.2 假单胞菌菌株拮抗番茄青枯病病原菌Ralstonia solanacearum能力的测定 6
1.3 假单胞菌碳源利用特征试验 6
1.3.1 假单胞菌碳源利用谱测定 6
1.4 组合菌群落拮抗病原菌试验 7
1.4.1 群落组合方案 7
1.4.2 不同群落组合的生产力测定 7
1.4.3 不同群落组合抵抗病原菌入侵能力的测定 8
1.5 温室盆栽试验 8
1.5.1 催芽、育苗和移苗 8
1.5.2 假单胞菌与青枯菌菌悬液的准备 8
1.5.3 试验处理 8
1.5.4 发病率统计及番茄植株生物量测定 8
1.6 数据处理 9
2 结果与分析 9
2.1 假单胞菌菌株拮抗番茄青枯病病原菌Ralstonia solanacearum能力的测定结果 9
2.1.1 平板对峙拮抗病原菌的效果 9
2.2 假单胞菌对碳源的利用情况 9
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2.2.1 假单胞菌碳源利用谱 9
2.3 组合菌群拮抗病原菌的结果 10
2.3.1 不同基因型丰度群落组合的生产力 10
2.3.2 不同基因型丰度群落抗病原菌入侵能力 11
2.4 盆栽试验结果 11
2.4.1 温室盆栽发病率与细菌基因型丰度的关系 11
2.4.2 番茄植株干重与细菌基因型丰度的关系 12
3 讨论 12
致谢 13
参考文献 13
高效PGPR菌群的构建及其抑制青枯病的效果研究
引言
引言 番茄青枯病是由茄科劳尔氏菌Ralstonia solanacearum（以下简称为Rs）引起的一种细菌性维管束病害[1]。该病是一种毁灭性的土传病害，病菌变异大，寄主范围广，包括番茄、马铃薯、茄子、烟草等，在世界各地均有发生[2]。该病在我国主要分布于长江以南，以广东、广西、福建、浙江、湖南、江苏等省区较为普遍，严重制约着我国番茄产业的发展[3,4,5]。
常用防治番茄青枯病的策略包括化学农药、土壤改良、抗病品种、嫁接与轮作等，但效果均不稳定[3,6,7]。因此，必须发展环境友好型的防病措施，如生物防治。生物防治植物土传病害是指利用有益微生物（真菌、细菌和放线菌等）分泌拮抗物质、诱导植物系统抗病、与病原菌竞争资源（生态位和营养）等方式来抑制或消灭植物病原菌的一种防治方法。目前报道的生防菌资源包括无（弱）致病力青枯菌[8]、芽孢杆菌属[6,9,10]、假单胞菌属[11,12]、嗜麦芽寡养假单胞菌[7]、不动杆菌属和肠杆菌属[5]、寡雄腐霉[13]和链霉菌属[3,14]等。
利用PGPR控制土传病害增加了土壤有益微生物类群，有利于恢复土壤生态平衡，实现农业可持续发展，是目前研究的热点。目前已有大量PGPR防治土传青枯病的报道[11,12]，然而在室内和温室生防效果好的PGPR，在田间应用时效果却不稳定 [4] 。其中一个重要原因是单一生防菌易受温度、土壤结构、pH、水分含量、根系分泌物、捕食者（原生动物）及土著微生物等的影响。研究表明施入土壤的 PGPR的根际定殖能力不稳定，无法稳定抵御病原菌对根系的入侵是影响其应用效果的瓶颈问题[15]。导致这一现象的原因在于以往的研究工作重心在筛菌和应用,在机理方面主要针对某 1 株 PGPR 的生防机理做深入的研究[16,17] ，没有把土壤中微生物之间及微生物群落之间的相互作用机理联系起来，缺乏对根际生态系统这一黑匣子的研究。
土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度[35]。一般认为,土壤微生物多样性存在于基因、物种、种群以及群落等4个层面,是土壤生态系统的一个基本生命特征,也是时间和空间的函数[36,37]。与多样性相联系的一个概念是稳定性,即系统对外界干扰的反应,包括抵抗性、恢复性、持久性和变异性4个方面[39]。土壤微生物群落的多样性是土壤抵抗土传植物病害能力的关键因素，一般认为物种丰富的群落利用资源的效率更高，进而促进群落发挥功能。
生物多样性在复杂的时空梯度上维持着生态系统过程的运行,是生态系统抗干扰能力和恢复能力以及适应环境变化能力的物质基础[38]。有研究表明土壤微生物多样性减少病原菌的数量，而且土壤中微生物存在的多样性可有效的抵抗新物种的入侵，因为这些物种更有效的利用土壤中的资源。
生物多样性是决定生态系统功能的根本因素，许多研究表明因为营养的互补，多样性对群落功能存在正效应，多表现为群落的初始生产力（primary productivity）。对于这一现象的解释，分为两个方面：（1）生态位的互补和类群间正效应：若不同类群可利用不同资源，它们便会对群落产生加性效应，由此混合群落优于单独培养；（2）群落生境和生态位分化：不同类群有可能通过互补方式利用资源，群落的功能差异性可提高环境功能。然而，高水平的生物多样性也有可能加剧种间或种内竞争，造成拮抗或其他群落负效应。
生物多样性是决定生态系统功能的关键因子，一般有两种观点：第一、物种丰富的群落利用资源的效率更高，进而促进群落发挥功能；第二，在群落丰富的环境中，如果物种之间的竞争作用激烈，也会降低群落的表现。具体而言，土壤微生物群落的多样性是土壤抵抗土传植物病害能力的关键因素。生物多样性是影响群落入侵能力的核心因素，多样的群落利用资源更高效，给入侵者留下很少的生态空间。研究表明入侵成功率与土著群落多样性呈负相关，功能差异性比种类多样性具有更大的作用。Nico Eisenhauer利用8种不同基因型的P. fluorescens研究生物多样性与生态系统抵御外来入侵的能力，结果表明功能不同的菌株可高效的利用周围生境，减少入侵物种可利用的资源。这些结果说明保存功能不同的种类可保证群落抵御入侵物种，特别是在高生态维度下[21]。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 5
1.1 供试材料 5
1.1.1 供试菌株 5
1.1.2 供试培养基、营养液和主要试剂 5
1.1.3 供试碳源和主要仪器 5
1.1.4 供试土壤 6
1.1.5 供试番茄 6
1.2 假单胞菌菌株拮抗番茄青枯病病原菌Ralstonia solanacearum能力的测定 6
1.3 假单胞菌碳源利用特征试验 6
1.3.1 假单胞菌碳源利用谱测定 6
1.4 组合菌群落拮抗病原菌试验 7
1.4.1 群落组合方案 7
1.4.2 不同群落组合的生产力测定 7
1.4.3 不同群落组合抵抗病原菌入侵能力的测定 8
1.5 温室盆栽试验 8
1.5.1 催芽、育苗和移苗 8
1.5.2 假单胞菌与青枯菌菌悬液的准备 8
1.5.3 试验处理 8
1.5.4 发病率统计及番茄植株生物量测定 8
1.6 数据处理 9
2 结果与分析 9
2.1 假单胞菌菌株拮抗番茄青枯病病原菌Ralstonia solanacearum能力的测定结果 9
2.1.1 平板对峙拮抗病原菌的效果 9
2.2 假单胞菌对碳源的利用情况 9
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2.2.1 假单胞菌碳源利用谱 9
2.3 组合菌群拮抗病原菌的结果 10
2.3.1 不同基因型丰度群落组合的生产力 10
2.3.2 不同基因型丰度群落抗病原菌入侵能力 11
2.4 盆栽试验结果 11
2.4.1 温室盆栽发病率与细菌基因型丰度的关系 11
2.4.2 番茄植株干重与细菌基因型丰度的关系 12
3 讨论 12
致谢 13
参考文献 13
高效PGPR菌群的构建及其抑制青枯病的效果研究
引言
引言 番茄青枯病是由茄科劳尔氏菌Ralstonia solanacearum（以下简称为Rs）引起的一种细菌性维管束病害[1]。该病是一种毁灭性的土传病害，病菌变异大，寄主范围广，包括番茄、马铃薯、茄子、烟草等，在世界各地均有发生[2]。该病在我国主要分布于长江以南，以广东、广西、福建、浙江、湖南、江苏等省区较为普遍，严重制约着我国番茄产业的发展[3,4,5]。
常用防治番茄青枯病的策略包括化学农药、土壤改良、抗病品种、嫁接与轮作等，但效果均不稳定[3,6,7]。因此，必须发展环境友好型的防病措施，如生物防治。生物防治植物土传病害是指利用有益微生物（真菌、细菌和放线菌等）分泌拮抗物质、诱导植物系统抗病、与病原菌竞争资源（生态位和营养）等方式来抑制或消灭植物病原菌的一种防治方法。目前报道的生防菌资源包括无（弱）致病力青枯菌[8]、芽孢杆菌属[6,9,10]、假单胞菌属[11,12]、嗜麦芽寡养假单胞菌[7]、不动杆菌属和肠杆菌属[5]、寡雄腐霉[13]和链霉菌属[3,14]等。
利用PGPR控制土传病害增加了土壤有益微生物类群，有利于恢复土壤生态平衡，实现农业可持续发展，是目前研究的热点。目前已有大量PGPR防治土传青枯病的报道[11,12]，然而在室内和温室生防效果好的PGPR，在田间应用时效果却不稳定 [4] 。其中一个重要原因是单一生防菌易受温度、土壤结构、pH、水分含量、根系分泌物、捕食者（原生动物）及土著微生物等的影响。研究表明施入土壤的 PGPR的根际定殖能力不稳定，无法稳定抵御病原菌对根系的入侵是影响其应用效果的瓶颈问题[15]。导致这一现象的原因在于以往的研究工作重心在筛菌和应用,在机理方面主要针对某 1 株 PGPR 的生防机理做深入的研究[16,17] ，没有把土壤中微生物之间及微生物群落之间的相互作用机理联系起来，缺乏对根际生态系统这一黑匣子的研究。
土壤微生物多样性是指土壤生态系统中所有的微生物种类、它们拥有的基因以及这些微生物与环境之间相互作用的多样化程度[35]。一般认为,土壤微生物多样性存在于基因、物种、种群以及群落等4个层面,是土壤生态系统的一个基本生命特征,也是时间和空间的函数[36,37]。与多样性相联系的一个概念是稳定性,即系统对外界干扰的反应,包括抵抗性、恢复性、持久性和变异性4个方面[39]。土壤微生物群落的多样性是土壤抵抗土传植物病害能力的关键因素，一般认为物种丰富的群落利用资源的效率更高，进而促进群落发挥功能。
生物多样性在复杂的时空梯度上维持着生态系统过程的运行,是生态系统抗干扰能力和恢复能力以及适应环境变化能力的物质基础[38]。有研究表明土壤微生物多样性减少病原菌的数量，而且土壤中微生物存在的多样性可有效的抵抗新物种的入侵，因为这些物种更有效的利用土壤中的资源。
生物多样性是决定生态系统功能的根本因素，许多研究表明因为营养的互补，多样性对群落功能存在正效应，多表现为群落的初始生产力（primary productivity）。对于这一现象的解释，分为两个方面：（1）生态位的互补和类群间正效应：若不同类群可利用不同资源，它们便会对群落产生加性效应，由此混合群落优于单独培养；（2）群落生境和生态位分化：不同类群有可能通过互补方式利用资源，群落的功能差异性可提高环境功能。然而，高水平的生物多样性也有可能加剧种间或种内竞争，造成拮抗或其他群落负效应。
生物多样性是决定生态系统功能的关键因子，一般有两种观点：第一、物种丰富的群落利用资源的效率更高，进而促进群落发挥功能；第二，在群落丰富的环境中，如果物种之间的竞争作用激烈，也会降低群落的表现。具体而言，土壤微生物群落的多样性是土壤抵抗土传植物病害能力的关键因素。生物多样性是影响群落入侵能力的核心因素，多样的群落利用资源更高效，给入侵者留下很少的生态空间。研究表明入侵成功率与土著群落多样性呈负相关，功能差异性比种类多样性具有更大的作用。Nico Eisenhauer利用8种不同基因型的P. fluorescens研究生物多样性与生态系统抵御外来入侵的能力，结果表明功能不同的菌株可高效的利用周围生境，减少入侵物种可利用的资源。这些结果说明保存功能不同的种类可保证群落抵御入侵物种，特别是在高生态维度下[21]。
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