人参连作根系病害发生的微生态机制及放线菌修复研究

【摘要】人参连作根系病害严重制约了人参栽培，成为人参生产亟待解决的难题。本研究从微生态角度出发，通过连作人参根际土壤微生态区系研究，揭示了2种人参连作根系病害发生的微生态机制，探索了放线菌剂对连作人参的促生防病作用及其机理，结果如下：1.人参红皮病发生的微生态机制。病株与健株根域土壤微生态研究结果表明，根区土壤和根表土壤中的微生物区系异常是人参红皮病发生的主要原因。（1）红皮病引起人参生长矮小，产量损失严重。生物量、根系重量、株高和茎高分别比健株减少38.1%、35.9%、34.3%和41.1%。（2）病株根区土壤中的速效K含量和pH值分别较健株降低了19.2%和21.1%。说明土壤速效K含量与pH值与人参红皮病发生有一定关系。（3）病株与健株根区根表土壤三大类微生物数量比例差异明显。病株根区土壤中细菌和放线菌的数量比健株增加224.5%和293.7%，真菌数量则比健株减少42.6%。病株根表细菌和放线菌数量较健株分别减少50.2%和49.8%。真菌数量约增加650倍；健株根区土壤B/F（细菌/真菌）、A/F（放线菌/真菌）分别约是病株的5倍、6倍，而在根表土壤中两种比例约是病株的1310倍和1280倍。（4）患病植株微生态区系发生变化。病株根表土壤中尖孢镰刀菌（Fusariumoxysporum）较健株约增加31倍，桔红假单胞菌（Pseudomonasaurantiaca）较健株增加54.1%，根区土壤中尖孢镰刀菌（F.oxysporum）和桔红假单胞菌（P.aurantiaca）是健株的24倍和3倍，刺棘木霉（Trichodermaasperellum）在病株根域未检出，贾氏根瘤菌（Rhizobiumgiardinii）在根区数量增加了175.0%，而在根表健株是病株的30倍。2.人参锈腐病发生的微生态机制。病株与健株根区及根表土壤微生物生态研究表明，根区土壤和根表土壤中的微生物区系异常是人参锈腐病发生的主要原因。（1）病株根区土壤中的速效K含量较健株降低了11.3%，降幅达到极显著水平；病株、健株根区土壤中速效N、速效P、有机质、水溶性盐分含量及pH无差异。（2）病株人参根区土壤中细菌、放线菌数量较健株分别减少99.7%、77.4%，真菌数量增加36.3%；从微生物的组成比例看，病株B/F、A/F值较健株分别降低99.8%和83.3%。（3）病株人参根表细菌、放线菌数量分别比健株减少57.8%和99.3%，真菌数量增加128.5%。健株B/F、A/F分别约为病株的5倍、300倍。（4）病株根区及根表土壤中的优势病原真菌刺盘孢菌（Colletotrichumpisi）及尖孢镰刀菌（F.oxysporum）数量较健株增加，刺棘木霉（T.asperellum）仅在健株分离到，而病株土壤优势细菌荧光假单胞菌（P.fluorescens）和绿针假单胞菌（P.chlororaphis）的数量明显低于健株。3.人参锈腐病病原菌的分离及生物学特性研究。研究发现，引起黑龙江省铁力市小兴安岭南麓天德人参基地人参锈腐病的病原菌为毁灭柱孢菌（Cylindrocarpondestructans），该菌在马铃薯蔗糖琼脂培养基（PDA）和察氏培养基（CZA）上生长较快，最适的碳、氮源为蔗糖和尿素，最适生长温度为20~25℃，最适pH为中性偏酸环境。4.不同种植年限人参土壤放线菌生态研究。结果表明，随种植年限增加，人参土传病害加重与土壤放线菌数量变化特别是拮抗放线菌数量的减少有一定关系。（1）在石长样点，种植5年、7年人参土壤的放线菌总数和链霉菌数量分别为106×105、193×105和41×105、83×105CFU.g-1，差异均达到极显著水平；小单孢菌及未鉴定放线菌数量分别为11×105、20×105及54×105、90×105CFU.g-1，二者的差异均达到显著水平（P＜0.05），表现出随种植年限增加，放线菌总数、链霉菌数量、小单孢菌及未鉴定放线菌数量均呈增加的趋势。桃山样点与之类似。（2）在筛选出的271株放线菌中，有108株对人参土传病害靶标病原菌有拮抗性，约占全部放线菌的40%。在桃山样点，从种植1年人参地土壤筛选到的对5株靶标病原菌有拮抗性的放线菌株数分别约为种植5年人参地土壤的2.2~12倍，表现出种植年限愈长的土壤中筛选到拮抗放线菌株数愈少的趋势。（3）拮抗性较强的菌株有15株，约占全部放线菌4%，其中黄色类群较多。（4）供试土壤有机质、速效N、P、K含量能充分满足放线菌生长，与放线菌数量无显著相关性，土壤pH与拮抗放线菌株数之间的相关性达到显著或极显著水平。5.人参锈腐病及疫病生防放线菌的筛选及鉴定。从黑龙江人参基地和西北地区578株放线菌中筛选出5株对病原菌具有显著拮抗性的生防放线菌，其中来源于西北地区土壤的Act11和Act12放线菌的拮抗效果尤为显著。5株拮抗菌通过菌丝接触缠绕、消解菌丝及产生抑菌物质等作用方式抑制病原菌生长。6.放线菌剂的促生防病作用研究。研究发现，放线菌制剂Act12能促进人参生长和叶绿素相对含量增加，抑制叶斑病发展，提高叶片诱导酶活性，提高根系活力。同时，放线菌制剂对人参根质量增加有促进作用，对3、4年生幼中龄人参的促生效应明显。对不同参龄人参根系体积、直径、总长和芦头长、鲜质量、干质量均有有促进作用，对不同参龄单株4种有效成分合成量的增加作用明显，其中3年生人参根系中有效成分Rg1、Re、Rb1和Rb2的单株合成量分别较对照增加84.9%、87.5%、77.3%和84.6%。7.放线菌剂作用的微生态机理。本研究表明，施用放线菌制剂Act12能够改善土壤微生物区系组成：土壤中细菌、放线菌的数量和比例显著增加，真菌数量和比例减少；土壤微生物区系结构改变：优势菌荧光假单胞菌（P.fluorescens）、韩国假单胞菌（P.koreensis）和氧化微杆菌（Microbacteriumoxydans）在根区、根表土壤中的数量远大于对照；病原真菌烟色织孢霉（Plectosphaerellacucumerina）在根区土壤中比对照减少，在根表土壤中消失。
【作者】张鸿雁；
【导师】薛泉宏；
【作者基本信息】西北农林科技大学，微生物学，2014，博士
【关键词】人参；根病；生物防治；微生态；修复；

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