连作对黄瓜根际两种生防菌数量的影响.pdf

农艺 园艺 78 农村经济与科技 2022 年第 33 卷第 17 期 总第 541 期 近年来 设施园艺在我国发展迅速 种植面积 连年增加 设施生产逐步规模化发展 由于受到种 植习惯及对经济效益追求的影响 设施内种植种类 单一 随着种植年限的增加 连作障碍现象严重 制 约了蔬菜产业的可持续发展 连作导致了一系列问 题 比如土壤环境恶化 土传病虫害蔓延 产量品质 下降等 成为生产上一个亟须解决的问题 1 黄瓜是 设施蔬菜生产中主要种植种类之一 有着显著的经济 效益 因此人们越来越重视黄瓜的连作障碍问题 2 目前 关于连作障碍的研究主要集中在土壤理 化性状劣变 根系分泌物的自毒作用 土传病害的 发生等方面 1 3 5 而导致连作障碍的主要原因是根 系分泌物对土壤微生物 特别是对病原微生物的选 择性促进作用导致的微生物群落变化 5 前人对连 作导致的土壤微生物变化已做了诸多研究 认为作 物连作导致土壤有害微生物数量增加 有益微生物 数量减少 6 7 而也有研究发现 连作导致土壤有 益微生物的数量增加 这可能是植物受到病原菌侵 害时 自发的调节有益微生物的数量形成抑菌土来 抵抗病原菌 8 9 总之 目前对连作导致土壤微生 物数量变化的认识尚不统一 前期研究了盆栽温室条件下不同连作茬次黄 瓜的生长变化 黄瓜在第7茬表现出明显的生长障 碍 各生长指标均显著低于其他茬次 第9茬又有所 好转 10 造成这种现象的原因尚不清楚 因此 利 用荧光定量PCR技术研究不同连作茬次黄瓜根际土 壤芽孢杆菌 假单胞菌的数量变化 探究微生物数 量变化在黄瓜连作障碍中所起的作用 为黄瓜连作 障碍的缓解提供依据 1 材料与方法 1 1 供试土样 土样取自东北农业大学园艺学院设施园艺与 蔬菜生理生态试验站 共45份土样 其中连作茬 次不同 分为连作第1 3 5 7 9茬 每茬次种 植后30 40 50天取土样各3份 即3次重复 于 80 冰箱保存 1 2 qPCR分析 1 2 1 提取土壤微生物总DNA 采用试剂盒 PowerSoilnull DNA Isolation Kit MO BIO Laboratories CA USA 提取土壤微生物总DNA 1 2 2 芽孢杆菌和假单胞菌的荧光定量PCR扩增 芽孢杆菌和假单胞菌荧光定量PCR扩增体系见表1 扩增条件见表2 表 1 荧光定量 PCR 扩增反应体系 20 L体 系 L 2 Real SYBR Mixture TianGen L 引物 10 mmol L L 模板 L 去离子 水 L 芽孢杆菌 9 0 0 5 2 0 8 5 阴性对照1 9 0 0 5 0 10 5 假单胞菌 9 0 0 2 2 5 8 3 阴性对照2 9 0 0 2 0 10 8 注 芽孢杆菌引物为BacF 1378R 11 假单胞菌引物为Ps for Ps rev 12 PCR循环反应结束后在温度63 93 条件下 进行溶解曲线 采用琼脂糖凝胶电泳对PCR终产物 进行检测 琼脂糖凝胶电泳和溶解曲线表明生成 的PCR产物均为单一条带 阴性对照用来排除外源 DNA污染造成的错误 1 2 3 标准曲线制作 土壤总DNA扩增 PCR产物 纯化 连接载体转化 提取质粒 检测浓度和纯度 分光光度计 标准品制备 重组质粒DNA进行10倍 梯度稀释 100 ng L 1 fg L 标准样与土壤样品 同时进行荧光定量PCR 连作对黄瓜根际两种生防菌数量的影响 乔蓬蕾 李玉明 华则科 崔 瑛 莱阳市农业技术推广中心 山东 莱阳 265200 摘要 以不同连作年限黄瓜根际土壤为研究对象 利用荧光定量 PCR 技术分析其功能微生物菌群芽孢杆菌 假单胞菌的数量 结果显示 黄瓜种植后 30 天 芽孢杆菌数量在第 1 茬显著高于除第 7 茬外的其他茬次 假单胞菌 数量在第 5 茬显著高于其他茬次 种植后 40 天时 从第 1 茬到第 7 茬两种菌数量呈先升高后降低的趋势 在第 5 茬 达到最高 但假单胞菌数量在第 9 茬显著高于第 7 茬 芽孢杆菌数量则差异不显著 种植后 50 天时 两种菌数量从 第 3 茬到第 9 茬呈先升高后降低的趋势 第 7 茬达到最高 关键词 连作 黄瓜 芽孢杆菌 假单胞菌 数量 中图分类号 S642 2 文献标识码 A 收稿日期 2022 03 22 基金项目 国家大宗蔬菜产业技术体系项目 CARS 25 作者简介 乔蓬蕾 1987 女 山东莱阳人 中级农艺师 农学硕士 研究方向 农业技术推广 农艺 园艺 79 1 3 数据分析 采用Office Excel 2010进行原始数据处理 采用 SAS 9 1 3软件进行单因素方差分析 2 结果与分析 2 1 不同连作茬次黄瓜根际土壤芽孢杆菌数量变化 注 不同小写字母表示差异显著 P 0 05 下同 图 1 不同连作茬次黄瓜根际土壤芽孢杆菌数量变化 黄瓜种植后30天 第1茬显著高于除第7茬外的 其他茬次 黄瓜种植后40天 第5茬显著高于其他茬 次 第3茬显著高于除第5茬的其他茬次 黄瓜种植 后50天 第7茬数量最高 与其他茬次差异显著 第9茬显著高于第3茬 芽孢杆菌数量在第1 7 9 茬呈下降的趋势 第3 5茬呈先上升后下降的趋势 图1 2 2 不同连作茬次黄瓜根际土壤假单胞菌数量变化 图 2 不同连作茬次黄瓜根际土壤假单胞菌数量变化 黄瓜种植后30天 第5茬显著高于其他茬次 第1茬显著高于第9茬 种植后40天 第5茬显著高于 其他茬次 第3 9茬显著高于第1 7茬 种植后50 天 第7茬数量最高且与其他茬次差异显著 第5茬 显著高于第1 3 9茬 第9茬显著高于第1 3茬 假单胞菌数量在第1 3 5茬整体呈先上升后下降的 趋势 第7茬 第9茬呈上升趋势 图2 3 小结与讨论 研究发现 连作大多致使土壤中有益微生物数 量减少 例如 随着太子参连作年限的增加 根系分 泌物对某些有益菌产生了抑制作用 土壤中具有拮抗 能力的有益菌数量明显降低 13 豌豆连作导致丛枝 菌根真菌的数量呈下降趋势 14 芝麻连作导致根际 土壤芽孢杆菌的数量也下降了 15 但有研究表明 连作使土壤有益微生物的数量升高 这可能是植物 在受到病原菌侵害时 能够自发聚集有益微生物来 抑制病原菌 形成抑菌土 大豆长期连作方式下 木霉菌数量升高 形成了根腐病抑制性土壤 减轻 大豆根腐病发病程度 抑制病原镰孢菌的生长 还 对大豆生长发育具有促生作用 8 Weller等 9 发现小 麦的全蚀病发病率会随着长期连作自发降低 大量 研究表明 不同作物连作后 土壤中有益微生物数 量大都呈上升或下降趋势 但本试验结果与前人研 究不同 种植后30天 第5茬的假单胞菌数量显著高 于其他茬次 第1茬的芽孢杆菌数量显著高于除第7 茬外的其他茬次 种植后40天时 假单胞菌及芽孢 杆菌数量从第1茬到第7茬呈先升高后降低的趋势 在第5茬达到最高 但假单胞菌在第9茬显著高于第7 茬 芽孢杆菌则差异不显著 黄瓜种植后50天时 假单胞菌及芽孢杆菌数量从第3茬到第9茬呈先升高 后降低的趋势 在第7茬达到最高 研究表明 作 物不同生物期 根系分泌物的种类及数量也不同 对微生物的影响也不同 16 这可能是本试验中黄瓜 在不同生育期 芽孢杆菌及假单孢菌数量变化不同 的主要原因 芽孢杆菌和假单胞菌是常见的生防细 菌 当植物受到病原菌侵染时 它们能激发植物的 系统抗性 从而应对病原菌的攻击 17 18 分泌特定 的根系分泌物来选择有益微生物应对这种攻击 19 前期的研究结果表明 黄瓜连作到第7茬出现明显的 生长障碍 到第9茬又有所好转 本试验中在黄瓜种 表 2 荧光定量 PCR 扩增反应条件 反应 条件 预变性 变性 退火 延伸 循环 次数 终延伸 获取荧光数据 温度 时间 min 温度 时间 s 温度 时间 s 温度 时间 s 温度 时间 min 芽孢杆菌 94 5 94 60 65 90 72 90 26 72 10 83 假单胞菌 95 95 50 63 30 60 30 乔蓬蕾 等 连作对黄瓜根际两种生防菌数量的影响 农艺 园艺 80 农村经济与科技 2022 年第 33 卷第 17 期 总第 541 期 植后50天时假单胞菌和芽孢杆菌的数量在第7茬显著 增加了 这可能是植物应对生长障碍的一种方式 到第9茬这种生长障碍有所缓解 这两种生防菌的数 量也下降了 本研究采用荧光定量PCR技术 研究连作对黄 瓜根际土壤芽孢杆菌 假单胞菌数量的影响 发现 黄瓜连作改变了这两种菌的数量 黄瓜生长后期这 两种生防菌数量在第7茬升高了可能是应对黄瓜生长 障碍的一种方式 因此 进一步研究连作条件下土 壤根际微生物菌群活性及其功能变化 对于连作障 碍的缓解具有重要意义 参考文献 1 喻景权 杜尧舜 蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题 J 沈阳农业大学学报 2000 1 124 126 2 吴凤芝 周新刚 黄瓜连作障碍的研究进展 J 大豆科学 2013 32 6 8 0 5 3 原 静 云 王 晓 玲 王 文 英 等 不 同 连 作 年 限 对 甜 瓜 土 壤 理 化 性 状 的 影 响 J 种 业导 刊 2 0 2 1 3 4 0 4 3 4 闫 敏 庞金梅 焦晓燕 等 温室黄瓜连作土壤微生物区系和养分 含量变化 J 山西农业科学 2012 40 12 1296 1298 5 Huang LF Song LX Xia XJ et al Plant soil feedbacks and soil sickness From mechanisms to application in 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