腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落_鲍莹.pdf
《腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落_鲍莹.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落_鲍莹.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2022,41(12):2772-27782022年12月鲍莹,严梦圆,吴萌,等.腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落J.农业环境科学学报,2022,41(12):2772-2778.BAO Y,YAN M Y,WU M,et al.Humic acid combined with chitosan regulates bacterial communities in tomato facility soilJ.Journal ofAgro-Environment Science,2022,41(12):2
2、772-2778.开放科学OSID腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落鲍莹1,2,严梦圆1,2,吴萌1,2,李桂龙1,2,刘凯1,2,李忠佩1,2*(1.土壤与农业可持续发展国家重点实验室,中国科学院南京土壤研究所,南京 210008;2.中国科学院大学,北京 100049)Humic acid combined with chitosan regulates bacterial communities in tomato facility soilBAO Ying1,2,YAN Mengyuan1,2,WU Meng1,2,LI Guilong1,2,LIU Kai1,2,LI Zhon
3、gpei1,2*(1.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)Abstract:In order to explore more efficient green control methods for bacterial wilt in toma
4、to facilities,we collected infected soil,addedbiological modifiers,humic acid and/or chitosan,and incubated it at 26 for 10 weeks.The results showed that the soil bacterialcommunity structure was significantly different with the co-application of humic acid and chitosan(HC)compared with the control
5、andsingle application treatments(P0.05).Under HC treatment,the relative abundance of the bacterial wilt pathogen Ralstonia spp.wassignificantly decreased,while the relative abundance of beneficial microorganisms,Streptomyces spp.,Kitasatospora spp.,Catenulisporaspp.,and Terracidiphilus spp.,was sign
6、ificantly increased(P0.05).The co-occurrence network results showed that the networkconnectivity,clustering coefficient,and average degree of HC subnetworks were significantly improved(P0.05)and there were direct andindirect inhibitory effects between beneficial microorganisms and Ralstonia spp.;the
7、 indirect inhibitory effect was dominant.Our resultsindicated that the co-application of humic acid and chitosan enhanced the interaction between soil bacterial communities and inhibited thegrowth of Ralstonia spp.by promoting beneficial microbial groups.This has practical application potential in t
8、he reasonable management oftomato facility fields and the control of soil-borne diseases.Keywords:humic acid;chitosan;tomato facility;bacterial wilt;high-throughput sequencing收稿日期:2022-10-25录用日期:2022-11-17作者简介:鲍莹(1998),女,安徽滁州人,硕士研究生,主要从事土壤生物与生化研究。E-mail:*通信作者:李忠佩E-mail:基金项目:国家自然科学基金面上项目(32071642);国家
9、重点研发计划项目(2021YFC1808901)Project supported:The National Natural Science Foundation of China(32071642);The National Key Research and Development Program of China(2021YFC1808901)摘要:为探索针对设施番茄青枯病的高效绿色防治方法,从设施番茄菜地采集发病土壤,并添加生物改良剂腐殖酸和(或)壳聚糖,在26 的恒温培养箱内进行为期10周的土壤培育试验。结果表明:腐殖酸与壳聚糖配施处理(HC)下,土壤细菌群落结构显著区别于空白对照和单
10、施处理(P0.05);HC处理下青枯病病原菌劳尔氏菌(Ralstonia spp.)的相对丰度显著降低,有益微生物链霉菌属(Streptomyces spp.)、北里孢菌属(Kitasatospora spp.)、细链孢菌属(Catenulispora spp.)和Terracidiphilus spp.的相对丰度显著增加(P0.05);共现网络结果表明HC处理下子网络的网络连接性、聚类系数和平均度显著提高(P0.05),有益微生物与劳尔氏菌间存在直接和间接的抑制作用,且以间接抑制作用为主。研究表明,腐殖酸与壳聚糖配施增强了土壤细菌群落之间的相互作用,并且能通过富集有益微生物类群来抑制劳尔氏菌
11、生长,在合理管理设施番茄菜地、防控土传病害中具有实际应用潜力。关键词:腐殖酸;壳聚糖;设施番茄;青枯病;高通量测序中图分类号:S154.3;S436.412文献标志码:A文章编号:1672-2043(2022)12-2772-07doi:10.11654/jaes.2022-1063鲍莹,等:腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落2022年12月番茄(Solanum lycopersicum L.)属于茄科茄属草本植物,具有较高的营养价值,种植范围广泛。随着设施化栽培的发展1,单一作物连续种植成为农业生产中的常见现象,这也导致了严重的土传病害发生2-4。其中,茄科劳尔氏菌(Ralstonia
12、 spp.)所引发的青枯病是设施番茄土传病害中一种典型的、具有高破坏性的细菌性维管束病害5。劳尔氏菌能从土壤或灌溉水中侵入作物根部和茎基部的伤口,并通过维管束系统迅速扩散到地上部,导致作物叶片萎蔫,该病害一旦发生则难以控制,因此给番茄种植户造成了巨大的经济损失,严重制约了番茄产业的可持续发展6-7。目前,化学防治仍然是抑制土传病害引起作物减产的主要措施。化学防治方法虽然能够有效杀灭土传病原菌,但是会对土壤环境产生巨大的负面影响,同时会对农业可持续发展和食品安全构成威胁8-9。通过利用生物改良剂进行合理的农业管理,有目的地“操纵”土壤微生物群落10-11,降低病原菌丰度,减少其所引起的不利生物胁
13、迫,是应对这一农业集约化问题有效的可持续措施12-15。壳聚糖作为一种较有潜力的生物改良剂,具有优异的生物学性能,对防治土传病原菌具有良好的效果16。研究表明壳聚糖能抑制黄单胞菌属(Xanthomonasspp.)和欧文氏菌属(Erwinia spp.)病原菌的生长17、显著降低冬枣的自然腐烂率和病变扩张速率18-19、降低土壤NH3挥发损失20及改善绿化带根际土壤微生物群落结构和组成21。然而,壳聚糖属于糖类化合物,作为化学防治剂使用会导致防控效果不够稳定22,但通过修饰改性或与其他材料复合可改善其性能23。腐殖酸是自然界中广泛存在的大分子有机物质,对引发植物土传病害的一些病原真菌具有抑制作
14、用24,对土壤微生物群落能够进行正向调控25。但腐殖酸单独施用抑菌效果较低,而作为辅助剂常具有更好的作用效果26。因此,将腐殖酸作为辅助剂与壳聚糖联合施用,理论上能取得更好的防治效果,但目前关于腐殖酸作为辅助剂促进壳聚糖防治效果的研究还尚未被报道。本研究通过土壤培育试验,研究腐殖酸与壳聚糖配施对设施番茄青枯病病害土壤中细菌群落的调控机制,以期提高生物改良剂在实际农业生产中对土传病原菌的防治效果,促进现代农业的可持续发展。1材料与方法1.1 试验材料与土壤样品供试壳聚糖购于上海麦克林生化有限公司,分子式为(C6H11NO4)n,黏度为 100200 mPas,密度为1.75 gcm-3。供试腐殖
15、酸提取于猪粪中:将风干后的猪粪筛分为粒径小于0.425 mm的粉末,用饱和KOH-CH3CH2OH 溶液在固液萃取比(m/V)为 1 20的条件下,对猪粪溶液进行振荡、离心(4 500 rmin-1,10min)、过滤、旋转蒸发和酸沉淀(用HCl溶液将pH降低为12),然后将提取液在KOH溶液中重新溶解,用氢氟酸和蒸馏水洗涤,最后经冻干(EYELA FDU-1200,日本)获得用于土壤培育试验的腐殖酸粉样。供试土壤采集于江苏省南京市华成蔬菜专业合作社,该合作社位于南京市溧水区乌飞塘村(1190015E,313026N),属亚热带季风气候区,年平均气温16.4,年平均相对湿度76%,年平均降水量
16、1 204mm,年平均雨日123 d,年平均日照1 980 h,每年6月中下旬到7月上旬为梅雨季节。土壤基本理化性状为:pH 6.47,全氮 1.88 gkg-1,全磷 1.90 gkg-1,全钾11.40 gkg-1,碱解氮 124.12 mgkg-1,有效磷 479.05mgkg-1,速效钾371.10 mgkg-1,交换性酸0.19 cmolkg-1,可溶性盐6.09 gkg-1。采集田块种植了3 a以上的番茄,前茬发青枯病。采集样品时在选择的每株发病番茄植株周围采集3个样点,移除表面的植物碎屑和岩石块,收集020 cm 的表层土壤,土样混合均匀带回实验室,自然风干后过2 mm筛备用。1
17、.2 试验设计土壤培育试验在26 的恒温培养箱中进行,采用随机完全区组设计,共设置空白对照(CK)、单独添加腐殖酸(HA)、单独添加壳聚糖(CHI)和腐殖酸与壳聚糖配施(HC)4个处理,每个处理设置5个重复。于100 mL塑料瓶中培育100 g风干土,腐殖酸和壳聚糖单施及配施的添加量均为0.05 gkg-1和0.2 gkg-1。调节土壤含水量为饱和含水量的 40%,每周补水两次,培育10周后取样。1.3 DNA提取与16S rRNA高通量测序称取0.5 g土壤样品,严格按照FastDNASpin Kit(Bio 101,Carlsbad,CA,美国)试剂盒附带操作步骤提取土壤DNA,提取的DN
18、A样品用分光光度计(Nanodrop ND-2000,美国)进行定量,并按特异性引物341F(CCTACGGGNGGCWGCAG)和 806R(CCTACGGGNGGCWGCAG)进行细菌 16S rRNA V3V4区的扩增。扩增子测序数据在QIIME 2平台中进行过滤、质控、除去嵌合体、合并双端序列、去噪为扩增序列变体 Amplicon sequence variant(ASV),并 参 比 slivarRNA 数据库(SILVA ribosomal RNA database,http:/2773农业环境科学学报第41卷第12期www.arb-silva.de/)进行物种注释。1.4 数据处
19、理利用R 4.1.3软件对ASV特征表进行主坐标分析(Principle coordination analysis,PCoA),并分别计算在门和属水平上的相对丰度,分析不同处理样品间的菌群相似性和分类学差异性;利用R软件中的edgeR广义线性模型(GLM)计算不同处理下细菌群落的差异性ASV;筛选相对丰度大于0.01%的ASV计算Spearman相关性,只保留极显著(P0.001)的相互关系,用R软件中igraph包构建细菌群落整体共存网络、子网络和病原菌-有益菌关系网络,分别统计子网络的拓扑学特性变化,并用Gephi软件进行共现网络图的可视化。2结果与分析2.1 土壤细菌群落组成结构差异主
20、坐标分析结果(图1c)显示第一轴和第二轴分别解释了 46.08%和 6.19%的土壤细菌群落变异,其中,不同处理下的样品在第一轴上显著分开(P0.05),且HC处理与CK处理的差异最大,表明腐殖酸a.门水平下的土壤细菌相对丰度;b.属水平下的土壤细菌相对丰度;c.PCoA分析展示不同处理下土壤细菌群落聚类差异;d.各处理间劳尔氏菌的相对丰度;*P0.05,*P0.001a.Relative abundance of species at phylum level;b.Relative abundance of species at genus level;c.PCoA analysis sho
21、wing the difference of soil bacterialcommunity clustering under different treatments;d.Relative abundance of the Ralstonia spp.among treatments;*P0.05,*P0.001图1 不同处理下土壤细菌群落的组成差异Figure 1 Differences in the composition of soil bacterial communities under different treatments相对丰度Relative abundance/%aCK
22、CHIHAHC处理Treatment1007550250相对丰度Relative abundance/%bCKCHIHAHC处理Treatment1007550250PCoA 2(6.19%)c00.2PCoA 1(46.08%)0.10-0.1-0.2adonis:R=0.548 P=0.001-0.2劳尔氏菌相对丰度Relative abundance of Ralstonia spp./%dCHICKHAHC处理Treatment432102774鲍莹,等:腐殖酸配施壳聚糖调控设施番茄土壤细菌群落2022年12月和壳聚糖配施对设施番茄青枯病病害土壤细菌群落产生的影响最为显著。在门和属水平
23、上,分别统计了各处理样品的物种相对丰度,结果如图1a和图1b所示。从门的分类水平上看,4个处理中的细菌群落组成相似,主要包括变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、Candidatus Saccharibacteria、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),共约占全部细菌丰度的95%以上。其中,放线菌门和酸杆菌门在HC处理中的相对丰度显著增加,拟杆菌
24、门和厚壁菌门在HC处理中的相对丰度显著降低(P0.05)。从属的分类水平上看,相对丰度排在前20位的属中,劳尔氏菌(Ralstonia spp.)的相对丰度在 HC处理中显著降低(P0.05),表明与单施处理相比,腐殖酸和壳聚糖配施能够更有效地降低设施番茄青枯病病害土壤中劳尔氏菌的相对丰度(图1d)。2.2 腐殖酸与壳聚糖配施对土壤细菌群落的调控作用为探明腐殖酸与壳聚糖配施对土壤细菌群落组成的影响,从CK处理和HC处理中筛选了平均相对丰度大于0.01%的ASV共1 112个进行差异分析,结果表明CK处理中显著富集了261个ASV,HC处理中显著富集了168个ASV(P0.05,FDR检验)。如
25、图2所示,CK处理中显著富集了9个被注释为劳尔氏菌的ASV,而HC处理中只富集了1个被注释为劳尔氏菌的ASV,表明劳尔氏菌的丰度在HC处理中显著降低,与2.1中的结果一致。另外,HC处理中富集程度最高的5个ASV分别被注释为北里孢菌属(Kitasatospora spp.)、链霉菌属(Streptomyces spp.)、细链孢菌属(Catenulispora spp.)和Terracidiphilus spp.。2.3 土壤细菌群落间的相互作用关系网络比较设施番茄菜地土壤细菌群落的共现网络中子网络的拓扑学特性(表1)发现,与CK相比,HC处理下的细菌共现网络的节点数和平均路径长度降低,平均度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 腐殖 酸配施壳 聚糖 调控 设施 番茄 土壤 细菌 群落 鲍莹
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。