书目详细信息
： 高温诱导三七根际土壤有益微生物遗产形成的效应和机制
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 高温诱导三七根际土壤有益微生物遗产形成的效应和机制/.刘海娇著/.朱有勇, 朱书生指导 |
| 出版发行项： | 2023.6.10 |
| 载体形态项： | 138页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 植物保护学院, 学号2018110024 |
| 提要文摘： | 随着全球气候变暖和极端高温频发，高温胁迫加重病害成为影响作物产量的重要因素之一。培育耐热品种是应对高温胁迫的有效途径，但一些药用植物生长慢，品种选育周期长，短期内难以选育出耐热品种进行推广应用。利用土壤中存在的有益微生物来增强植物应对高温胁迫的能力正成为一种全新的策略。三七是典型的阴生植物，生长过程中不耐高温，且根际病原菌积累导致的连作障碍发生严重，影响三七产业的健康发展。本课题前期研究发现，三七受到一定程度的高温胁迫后根系可能募集了土壤中有益微生物形成土壤遗产，减轻下茬根腐病同时增强耐热性，但其机制尚不清楚。因此，本文首先明确高温能否诱导三七根系募集有益微生物并研究根系分泌物对微生物的调控功能；然后探明高温诱导三七根际土壤微生物遗产形成与植株抗感高温的关系；最后明确高温诱导耐热三七植株代谢改变缓解连作障碍的效应和机制。具体研究结果如下： 1．热胁迫能够诱导三七形成有益微生物土壤遗产。不同温度处理（20℃、24℃、28℃、32℃和36℃）会影响三七下茬生长，尤其36℃处理使下茬三七存苗率增加，根腐率降低。对根际微生物分析发现，36℃处理使三七根际子囊菌门（Ascomycota）相对丰度显著降低而担子菌门（Basidiomycota）显著增加；属水平上，根腐病原菌镰刀属（Fusarium）、小不整球壳属（Plectosphaerella）和土赤壳属（Ilyonectria）相对丰度显著降低，而有益菌伯克氏菌属（Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia）和担子酵母菌（Saitozyma）相对丰度显著增加。伯克氏菌和担子酵母菌既能拮抗根腐病菌生长（抑制率35%~45%），又能增强三七的耐热性。分析根系分泌发现，36℃处理诱导根系分泌了更多的核苷酸类物质。其中，N6-异戊烯基腺嘌呤能抑制根腐病菌（Fusarium和Plectosphaerella）生长，而腺嘌呤能促进有益菌（Saitozyma和Burkholderia）生长。 2．热胁迫诱导田间耐热三七根际募集有益微生物形成土壤遗产。田间存在耐热群体和热敏感群体三七。取两种群体根际土壤种植下茬三七发现，耐热三七对土壤的反馈效应为正反馈，而热敏感三七对土壤的反馈为负反馈。分析根际微生物发现，耐热三七根际细菌丰富度、均匀度和多样性显著高于热敏三七。门水平上，耐热三七细菌变形菌门（Proteobacteria）相对丰度显著低于热敏三七，但芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和酸杆菌门（Acidobacteria）显著高于热敏三七；真菌被孢霉门（Mortierellomycota）显著高于热敏三七，子囊菌门（Ascomycota）显著低于热敏三七。属水平上，耐热三七根际biomaker为芽单胞菌属（Gemmatimonas）和被孢霉属（Mortierella），热敏三七为鞘脂菌属（Sphingobium）和根腐病原菌小不整球壳属（Plectosphaerella）。微生物功能验证表明，耐热三七根际富集的被孢霉B28菌株可显著增强三七耐热性，B28-1和NB28可显著提高连作三七存苗率；热敏三七根际富集的鞘脂菌属菌株显著降低三七存苗率。另外，被孢霉B28、B28-1可拮抗病原菌小不整球壳菌生长，鞘脂菌属则对B28-1表现较强的抑制活性。代谢组学分析表明，耐热和热敏三七须根代谢物具有明显差异。耐热三七须根中有机酸和氨基酸相对含量显著低于热敏三七，核苷酸类、糖及衍生物和醇类物质显著高于热敏三七。代谢物调控微生物的验证结果表明，热敏三七须根中积累的部分氨基酸和有机酸类物质可抑制被孢霉生长而促进鞘脂菌生物膜的形成；耐热三七须根中积累的半乳糖醇在较低浓度下抑制鞘脂菌属生物膜的形成。 3．热胁迫能增强耐热三七氨基酸代谢募集有益微生物缓解连作障碍。分析五个不同温度处理后健康叶片中的代谢物表明，36℃处理的叶片中氨基酸类物质相对含量大幅增加。外源喷施不同浓度氨基酸发现，36℃健康叶片中积累的氨基酸尤其是甘氨酸、天冬酰胺和异亮氨酸能显著降低高温胁迫下三七的病叶率。浓度1、3和5 mM的甘氨酸以及1 mM的天冬酰胺和异亮氨酸叶面喷施均显著提高了叶片SOD和POD活性，其中甘氨酸对POD活性提升能力最强。代谢组学分析显示，三种氨基酸均能通过提高三七植株的碳水化合物代谢尤其是糖酵解过程提高三七能量供应进而缓解热胁迫。甘氨酸和异亮氨酸能够增强AsA-GSH循环提升三七抗氧化能力，天冬酰胺和异亮氨酸能够增加支链氨基酸含量补充能量供应，甘氨酸和天冬酰胺还能够提高糖醇类渗透调节物质含量。三种氨基酸外源叶面喷施处理还能显著提高下茬三七存苗率，缓解连作障碍。根际微生物群落及结构分析发现，氨基酸处理显著提高了细菌和真菌的丰富度以及细菌多样性。门水平上，天冬酰胺处理使子囊菌门（Ascomycota）相对丰度显著降低，被孢霉门（Mortierellomycota）显著增加。属水平上，三种氨基酸均能使有益菌假单胞菌属（Pseudomonas）相对丰度增加；天冬酰胺还使被孢霉属（Mortierella）相对丰度显著增加；天冬酰胺和异亮氨酸处理使根腐病原菌小不整球壳属（Plectosphaerella）相对丰度明显降低。功能验证表明，假单胞菌和被孢霉菌株可抑制小不整球壳菌生长并缓解高温对三七的胁迫。根系分泌物分析发现，三种氨基酸处理共同诱导了10种根系分泌物改变，上调物质包括甘氨酸、异亮氨酸、蔗糖、L-岩藻糖醇、十二醇、甲基丙二酸、柠康酸、脱氢松香酸，下调物质包括硬脂酸和3-羟基丁酸。其中氨基酸处理后根系分泌增加的L-岩藻糖醇、十二醇和脱氢松香酸既能促进假单胞菌生物膜形成又能抑制病原菌小不整球壳菌生长。 综上所述，高温胁迫诱导三七叶片中氨基酸积累和根系分泌物改变，促进有益微生物生长同时抑制根腐病原菌等有害微生物，最终形成有益微生物土壤遗产，增强三七耐热性并缓解连作障碍。本论文的研究结果一方面能为利用微生物来帮助植物抵御生物和非生物逆境胁迫提供理论支撑和新方法，另一方面也能为耐高温作物品种的选育提供新的候选性状和方向。 |
| 并列题名： | Effect and Mechanism of beneficial microbial soil legacy formation of Panax notoginseng induced by high temperature eng |
| 题名主题： | 三七 高温胁迫 有益微生物 根腐病原菌 土壤遗产 学位论文 |
| 中图分类： | S567.236-533 |
| 个人名称等同： | 刘海娇 著 |
| 个人名称次要： | 朱有勇 指导 |
| 个人名称次要： | 朱书生 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |