植物与微生物互作的研究进展

植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物-微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌（包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌）对植物生长发育的影响等进行了综述,并就其将来的研究方向做了展望。     

有机物料对平邑甜茶根系32P吸收动力学参数的影响

 研究了3种有机物料对平邑甜茶实生苗吸收根、生长根、褐色木质根磷吸收的影响。结果表明，3类根对磷的吸收均符合离子吸收动力学模型。有机物料的加入均不同程度地提高了Imax，而Km有所降低。不同处理间根系磷吸收动学力学参数有差异：在夏季各类根的Imax表现为鸡粪处理>羊粪处理>花生秧处理，秋季为羊粪处理>鸡粪处理>花生秧处理（Km值的大小顺序与之相反）。3类根的磷吸收动力学参数差异较大，吸收根其Imax是褐色木质根的7.4～8.7倍，生长根是褐色木质根的4.7～5.8倍。而褐色木质根的Km值是吸收根的1.1～1.5倍，是生长根的1.0～1.2倍。说明吸收根和生长根对磷的吸收潜力、与磷的亲和力均大于褐色木质根。夏季根系对磷的最大吸收速率与植株生物量呈极显著正相关，秋季未达到显著水平（褐色木质根除外）。     

连作土壤中残根对平邑甜茶幼苗生物量及土壤酚酸类物质和微生物的影响

以平邑甜茶为试材进行连作土壤盆栽试验,研究在连作土壤中添加不同量的残根对幼苗生长和土壤环境的影响。结果表明连作土壤中添加0.3%的残根可提高平邑甜茶幼苗的生物量,当残根添加量为0.6%~2.4%时,则对幼苗生长有抑制作用;残根的加入也改变了土壤微生物的数量,与对照相比,0.6%、1.2%和2.4%处理使细菌总量分别减少19.36%、30.78%和39.6%,但放线菌和真菌数量明显增加;连作土壤中施入残根,显著增加了土壤中酚酸类物质的含量,0.6%、1.2%和2.4%使春季酚酸类物质总含量,分别增加57.49%、116.20%和131.71%,秋季分别增加29.03%、49.65%和70.27%;另外,残根的施入也影响了土壤酶活性,0.6%、1.2%和2.4%使土壤脲酶、蔗糖酶活性都有不同程度的降低,但中性磷酸酶活性有所升高。由此可见,连作土壤中残根含量对平邑甜茶幼苗的影响存在低促高抑的现象,当残根施入量大于0.3%后,则抑制幼苗生长,加重了连作障碍程度。     

苹果重茬(连作)障碍防控技术

正国内外研究和生产实践表明,苹果重茬(连作)建园时,若不进行土壤处理,将发生重茬障碍。重茬障碍主要表现为根系不健康,地上生长量小,树势衰弱,树体矮小,病虫害发生加重,导致产量下降、品质变劣,与正常果园相比,产量可降低20%~50%,给果园经营者带来巨大损失。传统减轻苹果重茬障碍的方法包括轮作、     

连作土与灭菌土对平邑甜茶幼苗生长发育的影响

以平邑甜茶幼苗为试材,探讨了连作土和温度处理的灭菌连作土对其生长发育的影响。结果表明,温度处理的灭 菌连作土能够增加植株细根的表面积、总长度和根尖数;增强白根与褐根的呼吸强度;延长根系寿命;增加植株的生物量、 叶面积;灭菌处理连作土中植株白根的呼吸强度、生物量和叶面积与连作土处理的差异显著。     

不同浓度棉隆熏蒸对老龄苹果园土壤微生物环境的动态影响

通过向25年老龄苹果园土壤中施入不同浓度(T1,0.02‰;T2,0.1‰;T3,0.5‰)的棉隆,利用微生物平板培养、实时荧光定量PCR(qPCR)、微生物碳源利用(biolog-ECO)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、生物多样性指数Biodap等方法研究不同浓度棉隆熏蒸下土壤可培养微生物(细菌、真菌)数量、群落结构及其多样性指数随时间变化的演变趋势,并进行平邑甜茶盆栽验证,以期为减轻苹果连作障碍筛选棉隆浓度提供理论依据。结果表明:0.1‰的棉隆施用量对连作土壤再植平邑甜茶幼苗的生长促进作用最为显著。老龄苹果园土壤中微生物数量随棉隆施用量的增大而显著性降低,30天时,各处理(T1、T2、T3)可培养细菌数量较CK分别降低了57%,81%,87%,可培养真菌数量(T1、T2、T3)较CK分别降低了75%,81%,100%,层出镰孢菌基因(F.Proliferatum)拷贝数较CK分别降低了57%,80%,85%;微生物单一碳源利用率(biolog-ECO)结果表明,微生物活性(用平均每孔颜色变化率(AWCD)表示)在熏蒸后的土壤中随时间逐渐恢复,但施加浓度越高,恢复速度越慢,30天时,T1(0.02‰)的AWCD显著低于CK;60天时,该处理的AWCD已与CK无差异,而T3(0.5‰)AWCD直到90天时仍显著低于CK;微生物T-RFLP主成分分析表明,各处理均改变了老龄苹果园土微生物群落结构,棉隆施用浓度越大,群落改变越显著,但高浓度熏蒸下的群落结构很不稳定,随时间波动明显;聚类分析显示,随时间推移,T1(0.02‰),T2(0.1‰)与CK的群落结构相似度逐渐升高,并逐渐向CK移动。而T3(0.5‰)始终与CK保持低相似度;在微生物多样性分析中,T3(0.5‰)对微生物多样性指数(Shannon index)与丰富度指数(Margalef index)降低程度最为显著。     

生物炭介导下磷水平对连作苹果幼苗及土壤环境的影响

苹果连作障碍是制约苹果产业可持续发展的重要因素之一。研究生物炭介导下不同施磷水平对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率和土壤环境的影响,探讨生物炭配施磷肥这种措施对苹果连作障碍的防控效果,并筛选出合适磷肥用量,为生产中老果园改造提供理论依据。盆栽条件下,以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材,设计了连作土壤(CK)、连作土用溴甲烷熏蒸处理(F)、连作土+2%生物炭(B)、连作土+2%生物炭+0.5‰磷肥(BP0.5)、连作土+2%生物炭+1‰磷肥(BP1)和连作土+2%生物炭+2‰磷肥(BP2)6个处理。采用常规方法测定了不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、土壤养分和土壤酶活性的影响。结果表明:溴甲烷灭菌后,幼苗的株高、地径、鲜重和干重均远远高于连作土,分别是连作土中幼苗的1.6,1.5,2.9,2.5倍,幼苗的根系呼吸速率及保护酶也远远高于对照和其他处理。生物炭、或者生物炭配施磷肥,均可提高平邑甜茶幼苗的生物量,幼苗的株高、地径、鲜重和干重分别是连作土中幼苗的1.2,1.1,1.6,1.4倍和1.4,1.2,2.2,1.9倍,2种处理的根系呼吸速率也有大幅度提高;生物炭配施0.5‰磷肥可明显提高幼苗根系SOD、POD和CAT酶活性,同时降低MDA含量;与对照相比,生物炭配施0.5‰磷肥能明显提高土壤中有机质含量,增加硝态氮和速效磷的含量,促进土壤中脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。综合分析比较,生物炭配施0.5‰磷肥相比于单施生物炭,能更好的提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生长发育,增加土壤有机质含量,增强土壤酶活性。因此,生物炭配施磷肥这一综合措施能更好的防控苹果连作障碍。     

优质、耐贮、晚熟梨品种撬动中国梨产业高效发展

作为中国落叶果树第二大水果的梨,多年来梨果消费市场持续低迷,其根本原因是砀山酥梨和鸭梨等中国梨产业的主栽品种均"晚熟而不优质"(不好吃)。借鉴苹果产业的高效发展经验(优质、耐贮、晚熟富士为主栽品种),以新疆库尔勒香梨为关键亲本,杂交育成了优质、耐贮、晚熟梨新品种红香酥和山农酥;今后应进一步加强红香酥和山农酥等梨新品种的推广应用力度,构建以优质、耐贮、晚熟梨品种为主的品种结构,推动中国梨产业的高效发展,助力健康中国,服务乡村振兴。     

麦芽糖等糖类对重茬土壤改良和苹果砧木生长的影响

研究土施麦芽糖等糖类对重茬土壤改良和苹果砧木生长的影响,为缓解当前苹果连作障碍提供新的途径。2014年4月,在装有10kg重茬土的苗盆中栽种长出5片真叶的平邑甜茶幼苗,分别施入浓度为50,100,200mg/kg的果糖、葡萄糖、麦芽糖和阿拉伯糖;2014年9月,测量生长量、土壤微生物及土壤总有机碳(TOC)。结果表明:与CK相比,200mg/kg葡萄糖处理,株高增加52.9%;200mg/kg麦芽糖处理,地茎增加12.2%、叶绿素相对含量增加12.5%;100mg/kg葡萄糖处理光合速率增加18.5%;50mg/kg果糖和阿拉伯糖处理能显著增加土壤中的细菌数量,分别增加了119.7%和127.6%;土壤中的放线菌数量会随着阿拉伯糖的施入浓度增加而显著提高,按施入浓度从低到高,土壤放线菌的数量分别增加了66.7%,222.9%,266.7%;50mg/kg麦芽糖处理,土壤中的真菌数量降低最多,减少了71.7%,效果极显著;100mg/kg葡萄糖处理,土壤TOC含量最高,升高60.0%。在研究结果基础上进行主成分分析得知,在100mg/kg麦芽糖处理下,相对于CK,株高提高47.9%、茎粗增加11.1%、叶绿素相对含量提高8.5%、光合速率提高16.3%、土壤中真菌数量降低49%、土壤中TOC含量高47.6%,均差异极显著。综上,土施100mg/kg麦芽糖显著提高苹果砧木生长;抑制重茬土中土壤真菌数量优势明显,其土壤改良效果显著。     

土施维生素B6对苹果园土壤微生物多样性的影响

【目的】 土壤微生物是影响根系生态环境的重要因素,维生素B₆具有提高果实品质的功效。本试验通过高通量测序的方法,研究土施不同剂量维生素B₆ (VB₆) 对土壤微生物多样性的影响,从而揭示土施维生素B₆提质功效的机理。 【方法】 2015年4月,在距富士苹果主干1 m处土施不同剂量的维生素B₆,同年10月,在撒入维生素B₆处采集土样,提取基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,通过高通量测序技术并结合相关生物信息学方法,对土壤细菌16S rRNA基因V4+V5区域和真菌ITS1+ITS2区域的丰富度、多样性及群落结构进行检测。 【结果】 从9个土壤样品中共获得530714个有效细菌序列数和434886个有效真菌序列数,从每个样品中平均可获得1920个细菌群落 (OTUs) 和374个真菌群落 (OTUs),每个样品中有566个相同的细菌群落 (OTUs) 和73个相同的真菌群落 (OTUs),丰富度指数 (Ace指数和Chao指数) 分析显示,维生素B₆ 5g/株处理提高了细菌丰富度,其Ace指数显著提高了62.6%,Chao指数显著提高了71.6%,降低了真菌丰富度,其Chao指数显著降低了18.6%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌丰富度无显著影响。多样性指数 (Simpson指数和Shannon指数) 显示,维生素B₆ 5 g/株处理提高了细菌的多样性,其Shannon指数显著提高了22.3%,降低了真菌的多样性,其Simpson和Shannon指数显著降低了29.2%和34.4%,维生素B₆ 10 g/株处理对细菌和真菌的多样性无显著影响。在门分类水平上,变形菌门 (Proteobacteria)、放线菌门 (Actinobacteria)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 是优势细菌,其相对丰度之和超过80%,子囊菌门 (Ascomycota)、担子菌门 (Basidiomycota)、接合菌门 (Zygomycota) 是优势真菌,其相对丰度之和超过98%,维生素B₆ 5 g/株处理降低了细菌中拟杆菌门 (Bacteroidetes) 的相对丰度,提高了真菌中子囊菌门 (Ascomycota) 的相对丰度,降低了担子菌门 (Basidiomycota) 和接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度,维生素B₆ 10 g/株处理提高了细菌中的变形菌门 (Proteobacteria) 和放线菌门 (Actinobacteria) 的相对丰度,降低了拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和酸杆菌门 (Acidobacteria) 的相对丰度,提高了真菌中担子菌门 (Basidiomycota) 的相对丰度,降低了接合菌门 (Zygomycota) 的相对丰度。 【结论】 维生素B₆可以改变土壤中细菌和真菌的丰富度和多样性,改变土壤中门水平的细菌和真菌的相对丰度。维生素B₆作为一种良好的根系生态调节剂,具有推广价值。