家畜粪便堆肥对番茄青枯病、土壤酶活性及土壤微生物功能多样性的影响

合理施用堆肥能够有效地改善植物的生长条件和土壤的生态环境,从而提高植物对病害的抗性。通过盆栽实验,研究了家畜堆肥浸渍液及堆肥混土对番茄青枯病的防治效果及其对土壤酶活性和土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,家畜堆肥浸渍液及堆肥混土均对番茄青枯病有一定防治效果,以体积分数1∶1、1∶3的浸渍液处理和质量分数10%的堆肥混土处理效果较好,分别降低病情指数69.4%,31.5%和13.0%。而且浸渍液处理效果优于堆肥混土处理,浓度越高抗病效果越明显。堆肥混土处理可提高土壤脲酶活性,对蔗糖酶和过氧化氢酶活性影响不大;1∶1堆肥浸渍液处理能显著提高土壤脲酶和蔗糖酶活性。基于BIOLOG方法的土壤微生物群落功能研究表明,两种堆肥处理的平均每孔变化率(AWCD)值、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均较对照减小,而对于Alatalo均匀度指数则没有显著影响。不同堆肥处理间微生物碳源利用存在较大差异,堆肥混土处理的主要碳源是糖类和羧酸类物质,而浸渍液处理则是糖类和氨基酸类物质。通过主成分分析得到的堆肥处理聚类结果与各种处理的抗病性强弱分类情况相吻合,且与AWCD值、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数的强弱分类也大致吻合。研究表明,施用家畜粪便堆肥主要通过改变土壤微生物群落多样性和土壤酶活性,提高番茄植株的抗病性。     

不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响

通过田间小区试验,研究了不同有机肥(精制有机肥、生物有机肥)与减量20%化肥配施对烤烟根际微生物、青枯病防效及产量和品质的影响.结果表明: 与常规化肥(CF)相比,化肥减量20%配施有机肥(OF)或生物有机肥(BIO)均显著提高了烤烟根际的细菌数量和微生物总量,配施生物有机肥还显著提高了烤烟根际放线菌的数量,比OF增加44.3%,且真菌数量呈下降趋势.与CF处理相比,OF或BIO处理均显著提高了烤烟根际微生物利用碳底物的能力,BIO还显著提高了根际微生物利用酚类碳源的能力.OF和BIO处理均显著降低了烤烟青枯病的发生及危害程度,与CF相比,OF处理的烤烟青枯病发病率和病情指数分别下降了4%和8%,BIO处理的烤烟青枯病发病率和病情指数分别下降了23%和15.9%.OF和BIO处理均显著提高了烤烟的上等烟比例,比CF分别增加了10.5%和9.7%.BIO处理的产量和产值比OF分别提高17.1%和18.9%.     

有机肥防治生姜青枯病及其RAPD分析

利用随机扩增多态性技术研究生姜连作地、施加有机肥后的生姜连作地及新开地中土壤微生物多样性与生姜青枯病的关系,结果发现,连作地的青枯病发病率为100％、新开地没有发病,而施加有机肥的连作地生姜青枯病发病率降至37．64％。发现施加有机肥连作地的真菌、放线菌数量增加。多样性指数分析发现Shannon指数、Simpson指数等均显著增加。随机扩增条带出现连作地的条带丰富度较少、新开地的条带最多、施加有机肥连作地的RAPD条带明显多于连作地,接近新开地,并出现了一些连作地没有的特异条带。这些结果表明,施加有机肥可以改善土壤微生物群落结构,提高微生物多样性,从而抑制病害发生。     

番茄青枯病发生对土壤真菌群落多样性的影响

土壤真菌群落对于维持土壤地力及作物健康有着重要的作用,但青枯病发生对土壤真菌群落影响的研究仍相对较少。应用实时荧光定量PCR及MiSeq高通量测序技术,研究了罹患青枯病与未患病番茄植株土体和根际的真菌群落组成。青枯病发生明显改变了番茄土体与根际土壤的真菌群落组成。与未患病根际土壤相比,患病番茄根际土壤的真菌丰度、Chao1值及Shannon值显著降低;潜在土著有益真菌如粘鞭霉属、被孢霉属、顶孢霉属和木霉属的相对丰度显著降低,而有害真菌镰刀菌属的相对丰度显著增加。综上,细菌性青枯病发生影响了土壤真菌群落的组成,其真菌丰度、多样性及土著有益真菌数量降低,而有害真菌数量增加,为阐明土传青枯病发生的微生态机制提供了一定的理论指导。     

PCR-DGGE技术在土壤微生物多样性研究中的应用

DGGE是一种有效的微生物多样性研究技术。本文简要介绍了DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)的基本原理,及其在研究土壤微生物类群多样性中的应用,并对该技术自身存在的缺陷进行了评价。     

两种砧木对樱桃番茄青枯病抗性及根际微生物数量的影响

青枯病是危害我国华南地区番茄生产最严重的土传性病害之一。为探讨在人工接种青枯菌条件下,两种不同砧木嫁接对番茄青枯病的抗性及根际微生物数量的影响。该研究分别用砧木“番砧1号”和“茄砧21号”与樱桃番茄“粉贝贝”进行嫁接,采用稀释平板法对各嫁接组合的根际微生物进行分离。结果表明:(1)采用抗病砧木嫁接显著提高了番茄的抗病性,降低了发病率和病情指数,延缓了发病时间。(2)青枯菌在侵染植株过程中呈现动态变化,其数量从根系到地上茎部逐渐减少;砧穗嫁接植株、砧木自根嫁接植株根际基质和根系中的青枯菌数量降低,且地上茎部中的病原菌数量显著低于接穗自根嫁接植株;接种青枯菌后,各嫁接组合根际基质中的细菌、真菌和放线菌的数量随发病期的变化呈先增加后降低的趋势。(3)采用抗病砧木嫁接总体上提高了植株根际微生物总量、细菌及放线菌的数量,降低了真菌的数量,改善了嫁接植株根际微环境,对降低番茄青枯病发病率具有重要作用。     

土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响研究进展

本文综述了土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响的研究进展,并介绍了土壤微生物多样性的研究方法,土壤微生物多样性包括微生物物种多样性、遗传多样性和生态多样性。传统上,土壤微生物群落的分析依赖于培养技术,但使用该技术只能培养和分离出一部分土壤微生物群落。现在国际上普遍使用Biolog分析、磷脂脂肪酸(PLFA)分析和核酸分析等多种现代技术研究和表征土壤微生物多样性。土壤微生物多样性受土壤管理措施和多种环境因素的影响。农药可能使土壤微生物多样性减少或改变其结构和功能;施有机肥有利于维持土壤微生物的多样性及活性;但在施用无机肥的影响上目前的报道有矛盾之处。农业土壤减少耕作可能增加微生物多样性和生物量;轮作可能比单一栽培耕作更有利于维持土壤微生物的多样性及活性。土壤微生物多样性也受土壤有机质、植被、季节变化等因素的影响,且通常遭受干旱、过度放牧、营养缺乏等的胁迫作用。     

树种多样性和土壤微生物多样性对人工林生产力的影响

林分生产力通常会随着树种多样性增加而增加,但不同营养级生物多样性以及树种和土壤微生物多样性之间的相互作用如何影响生产力目前尚不清楚。以亚热带不同丰富度和树种组成的人工林为研究对象,从物种、功能性状、遗传三个维度的树种多样性以及土壤真菌和细菌系统发育多样性,探究了中国亚热带人工林树种多样性和土壤微生物多样性对林分生产力的影响。研究发现,林分生产力随树种功能多样性(FD)(P<0.001)、比叶面积群落加权均值(CWM-SLA)(P<0.01)、树种系统发育多样性(PD)(P<0.05)和土壤真菌多样性(PDF)(P<0.01)的增加而显著增加,分别解释了林分生产力总变异的12.86%、6.80%、3.67%和3.08%。FD和CWM-SLA可分别通过增加土壤真菌、细菌多样性而间接提高林分生产力。研究结果表明多营养级生物多样性是维持高水平林分生产力的基础,树种多样性和土壤微生物多样性之间的自上而下的级联效应在调节生态系统生产力方面发挥着重要作用。     

不同土壤消毒方式对烟草青枯病及根际微生物群落的影响

为明确不同土壤消毒方式对烟草青枯病的防治效果,探讨不同消毒方式在生产上的应用价值,解析不同消毒方式对土壤的微生态效应,本研究通过田间小区试验探究了不同土壤消毒方式石灰氮(CC)、棉隆(DMTT)、氯溴异氰尿酸(CCA)和三氯异氰尿酸(TA)对烤烟青枯病发生及根际微生物的影响.结果表明,整个调查期间DMTT、 TA处理病情指数和发病率均明显低于空白对照,发病高峰期调查结果显示相对防效分别为44.76%, 37.06%.同时,CC、 DMTT、 TA处理后均明显降低了烟草根际土壤青枯菌的含量.不同土壤消毒方式处理改变了土壤微生物的多样性,DMTT、 CCA、 TA均在一定程度上降低了细菌、真菌群落多样性和丰富度,与空白对照相比,变形菌门(Proteobacteria)在各处理相对占比皆下降,其中DMTT下降最多,达28.14%;土壤消毒处理后根际土壤种厚壁菌门(Firmicutes)相对占比均上升.在烟草根际土壤中,青枯菌的相对丰度与Solicoccozya表现出正相关,相关系数为0.85(p<0.001); 4种土壤消毒剂均降低了短杆菌属(Solicoccozya)的相对丰度,其中...     

麻疯树根边缘细胞生物学特性及镉对其活性的影响

以麻疯树为试材,采用悬空气法,探讨麻疯树离体根边缘细胞的生物学特性及重金属镉(Cd2+)对根边缘细胞活性的影响.结果表明,麻疯树根边缘细胞大多数呈椭圆型,少数成弯曲的长条型;根长为15 mm时,边缘细胞的生物学活性(存活率)最大;根冠果胶甲基脂酶(PME)酶活性随着根的伸长有所降低.镉对麻疯树根边缘细胞产生明显毒害,随着镉浓度和处理时间的增加,边缘细胞的活性都呈现下降的趋势.     

噬菌体鸡尾酒联合生物有机肥防控番茄青枯病的效果研究

【背景】前期研究表明,可专性侵染青枯菌的噬菌体鸡尾酒(组合)可有效减少番茄青枯病的发生。生物有机肥虽然可降低青枯病发病率,但受田间环境影响,防控效果常不稳定。【目的】为了提高生物有机肥的防控效果,靶向抑制番茄青枯病,探究噬菌体鸡尾酒联合含有解淀粉芽孢杆菌的生物有机肥防控番茄青枯病的田间效果,以及该防控方法对番茄根际细菌群落结构的影响。【方法】将经解淀粉芽孢杆菌T-5二次发酵获得的生物有机肥(Bio-Organic Fertilizer,BOF)在春季作为基肥施入番茄大棚,开花期在番茄根部浇灌噬菌体鸡尾酒悬液,统计青枯病的发生情况和番茄根际青枯菌的数量,根据高通量测序结果分析番茄根际细菌群落的结构变化。【结果】与常规施肥相比,生物有机肥配合噬菌体鸡尾酒(BOF+P)可显著降低番茄青枯病的发病率,显著改变根际细菌群落的β多样性,提高拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,并降低芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度。【结论】噬菌体鸡尾酒可显著提升生物有机肥防控番茄青枯病的效果,具有良好的应用潜力。     

枯草芽胞杆菌菌肥对有机冬瓜根区土壤微生态的影响

【背景】微生物肥料已广泛应用于我国有机作物的种植,其对有机种植土壤微生态的影响尚需科学评测。【目的】高通量测序技术可用于精确分析土壤微生物群落,从细菌、真菌群落结构和多样性的角度阐释枯草芽胞杆菌菌肥对有机农田根区土壤微生物群落的影响。【方法】在有机农田轮作种植条件下,施用枯草芽胞杆菌菌肥后提取冬瓜根区土壤基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,利用IlluminaMiSeq高通量测序技术,并结合相关生物信息学方法分析土壤细菌16SrRNA基因V3-V4区和真菌ITS1区的多样性指数及群落结构;测定根区土壤化学性质及酶活性,分析有机冬瓜果实品质,并作相关分析。【结果】从6个有机冬瓜根区土壤样本中获得14199个细菌操作分类单元(OTU)和3378个真菌OTU,细菌和真菌文库测序覆盖率分别在98%、99%以上。枯草芽胞杆菌菌肥会在一定程度上提高土壤细菌种群多样性而降低真菌种群多样性,丰富了细菌群落结构,但显著降低了真菌群落丰富度(P0.05);并减少了根区土壤特有细菌和真菌物种。变形菌门、厚壁菌门和放线菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;枯草芽胞杆菌菌肥会提高绿弯菌门和子囊菌门的相对丰度,比例分别为46.23%、10.01%;降低变形菌门和担子菌门的相对丰度,比例分别为11.14%、74.72%。枯草芽胞杆菌菌肥显著降低了土壤pH,显著提高了有机冬瓜果实总氨基酸、可溶性固形物等营养成分含量(P0.05)。【结论】施用枯草芽胞杆菌菌肥改变有机冬瓜根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,降低了土壤pH,提高了有机冬瓜果实品质。     

不同处理对高山凤头姜姜瘟病的防效及土壤细菌群落结构和功能的影响

【背景】凤头姜是湖北西部山区来凤县著名的国家地理标志性产品,但由于姜瘟病的流行且无经济有效的防控方法,导致其播种面积和总产值急剧下滑,姜瘟病已成为制约凤头姜产业振兴的关键因子。【目的】研究高山凤头姜姜瘟病防控技术及其对高山土壤微生态的影响。【方法】通过田间试验评价了棉隆土壤消毒(T1)、生防菌34107灌根(T2)、棉隆土壤消毒联合生防菌34107灌根(T3)、中生菌素灌根(T4)、对照(T5)等5种处理对高山凤头姜姜瘟病的防控效果。同时,提取了上述处理土壤基因组DNA,利用Illumina MiSeq平台对细菌16S rRNA基因V3–V4区进行了高通量测序。【结果】在所有处理中,以T3处理对凤头姜姜瘟病的防效最好(96.1%),高于T1(86.5%),且显著高于T2(75.2%)和T4(54.8%)(P0.05)。产量和纯收入以T3为最高,其次为T1、T2和T4,而T5产量和纯收入最低且纯收入为负值。高通量测序共获得608 070条高质量的16S rRNA基因序列,简并后得到9 243个分类单元(operational taxonomic unit,OTU);各处理土壤细菌在门水平群落结构与对照非常相似,但部分分类单元丰度发生较大改变。土壤细菌α多样性分析结果显示,T1-T4处理Shannon和Simpson指数均显著高于T5 (P0.05),而除T2处理外,其余3个处理Chao1指数均显著高于T5(P0.05);ACE指数以T3处理最高,高于T1和T4处理、显著高于T2和T5处理(P0.05)。相比T5,总共25个门水平的OTU丰度发生显著改变(P0.05),且大部分丰度有所增加;总共有159个属水平的OTU发生显著性改变(P0.05),其中50.9%在4个处理中均发生显著性改变,仅有少数OTU在单个处理中改变显著性。丰度前10的属中,植物病原菌所属的雷尔氏菌属(Ralstonia)和软腐菌属(Pectobacterium)丰度在T1-T4中均显著下调(P0.05),而有益菌,如芽孢杆菌属(Gemmatimonas)、放线菌(Jatrophihabitans)等则有不同程度的增加。土壤细菌OTU共映射到6 055个KEGG功能通路,其中与亚硝酸盐还原酶相关的通路在4处理中均显著下调(P0.05),与氮固定相关的通路则不同程度上调,与一氧化二氮还原酶相关的通路在T3和T4处理中下调而在T1和T2处理中上调。KEGG功能通路富集到41个代谢通路模块,其中与氨基酸和碳水化合物代谢的丰度最高,且大部分在T3处理中丰度最高。【结论】棉隆土壤消毒联合生防菌34107处理能有效控制高山凤头姜姜瘟病,同时能增加土壤细菌微生态多样性和有益菌丰度,本研究为高山土壤微生态修复及重建技术和理论的发展奠定了基础。     

番茄连作青枯病不同发病时期的非根际土壤细菌群落变化特征

[目的]研究连作条件下番茄青枯病不同发病时期的非根际土壤微生物群落差异,明确土壤微生物对青枯病发病时期的响应机制。[方法]本研究对16S rRNA V4-V5区进行实时荧光定量PCR和高通量测序,综合分析了连续种植第1、3、5和7季的发病高峰期和发病末期的番茄非根际土壤的病原菌数量、细菌群落多样性、群落组成、标志细菌类群和群落构建机制。[结果]发病高峰期的青枯菌数量(1.28×10⁷ copies/g)要高于发病末期(1.77×10⁶ copies/g)。随着连作时间的增加,发病时期对细菌群落多样性的影响逐渐增加。第3季和第5季不同发病时期之间的细菌群落alpha和beta多样性存在显著差异。LEfSe分析发现,番茄青枯病发病高峰期和发病末期的非根际土壤样品有其各自不同的标志细菌类群。此外,随连作时间的延长协助青枯菌致病的细菌逐渐累积。发病高峰期是微杆菌属(Microbacterium)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)协助青枯菌致病,而在发病末期,则由鞘脂菌属(Sphingobium)、norank_f...     

菌渣化肥配施对稻田土壤微生物量碳氮和可溶性碳氮的影响

菌渣作为一种养分丰富的有机物料还田,可减少化肥施用,同时保持土壤肥力;而土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮是土壤活性碳氮库的重要组成部分,其含量和比例变化对土壤肥力均具有重要作用。因此,探讨不同比例菌渣化肥配施对土壤微生物量碳、氮及可溶性碳、氮的影响,评价菌渣在优化土壤肥力方面的生态作用具有重要意义。本研究在水稻田间定位试验条件下,设置3个化肥水平(C) 0%、50%、100%,菌渣相对用量(F) 0%、50%、100%,共9个处理,分析了各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可溶性碳(DOC)、氮(DON)的变化特征,及其占土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的比例与相关关系。结果表明:菌渣化肥配施后,微生物量碳和可溶性碳、氮均在C100F50最高,微生物量氮在C50F100最高,与不施肥处理相比,分别显著增加了49.40%、43.65%、83.52%、207.19%;MBC/SOC和DOC/SOC均随着菌渣化肥配施量的增加而减少,MBN/TN和DON/TN均在C100F50最高。相关分析表明,MBC、DOC与SOC,MBN与TN均呈极显著正相关,DON和TN呈显著正相关。总体来讲,菌渣化肥配施能够显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮含量,但不是随着用量的增加一直呈增加趋势,高量菌渣或者化肥下会有降低趋势;菌渣化肥配施降低了土壤微生物量和可溶性碳氮比,因此适宜的菌渣化肥配施是提高土壤有机碳周转速度、微生物活性及其氮素供应能力和有效性的最佳选择。     

生物有机肥对猕猴桃土壤酶活性和微生物群落的影响

采用田间试验,研究了不施肥、施用生物有机肥、传统有机肥和化肥对猕猴桃土壤酶活性、微生物群落结构及其代谢的影响.结果表明: 施用生物有机肥在猕猴桃生育期内可显著提高土壤蔗糖酶和荧光素二乙酸酯水解酶活性,分别比对照高出12.2%～129.4%、18.8%～87.4%.施用生物有机肥在膨大期和成熟期的土壤脲酶和酸性磷酸酶活性显著高于其他处理.Biolog微平板法测定结果表明,生物有机肥在猕猴桃生育期内提高了土壤微生物的平均每孔颜色变化率,增加了物种多样性、丰富度和均匀度,改变了微生物对6大类碳源的相对利用率,降低了微生物对氨基酸类碳源的相对利用能力,提高了微生物对多酚类和多胺类碳源的相对利用能力;主成分分析表明,对土壤中微生物起分异作用的碳源种类主要是糖类、氨基酸类和羧酸类.     

Comparative proteomic analysis of bacterial wilt susceptible and resistant tomato cultivars

To investigate the molecular mechanisms of bacterial resistance in susceptible and resistant cultivars of tomato, a proteomic approach was adopted. Four cultivars of tomato were selected on the basis of their response to bacterial (Pseudomonas solanacearum) inoculation wherein cultivar Roma and Riogarande, and cultivar Pusa Ruby and Pant Bahr were considered as resistant and susceptible cultivars, respectively. Proteins were extracted from leaves of 3-week-old seedlings of the four cultivars and separated by 2-DE. A total of nine proteins were found to be differentially expressed between the susceptible and resistant cultivars. Amino acid sequences of these proteins were determined with a protein sequencer. The identified proteins belongs to the categories of energy, protein destination and storage, and defense. Of these proteins, a 60 kDa chaperonin and an apical membrane antigen were significantly upregulated in resistant cultivars compared with susceptible cultivars. Application of jasmonic acid and salicylic acid resulted in significant changes in levels of apical membrane antigen and protein disulfide-isomerase. Taken together, these results suggest that apical membrane antigen might be involved in bacterial resistance process through salicylic acid induced defense mechanism signaling in tomato plants.     

Antibacterial activity of certain plant extracts against bacterial wilt of tomato

Abstract

Five isolates of Ralstonia solanacearum were isolated from a naturally wilted root of tomato plants grown in Assiut governorate. The antibacterial activity of extract of Datura, Garlic and Nerium were tested in controlling R. solanacearum in vitro and in vivo. Garlic exhibited the strongest antibacterial activity against bacterial wilt in vitro and in vivo followed by Datura and then Nerium. Cold water extracts of these plant species were more effective than hot water extract in the development of the disease in vivo. In greenhouse experiments, the application of the tested plant extract to soil at the time of inoculation, two days before inoculation and two days after inoculation the pathogen, significantly reduced the disease index of wilt on Super Marmande tomato cultivars. The application of plant extracts at the same time as inoculation resulted in the highest reduction of disease index.