微生物肥料对黄芪连作障碍的缓解作用
药用植物黄芪连续在同一土壤中种植一年以上，会产生连作障碍，黄芪根系会分泌自毒物质且病原微生物会侵染黄芪根部，同时，黄芪土壤的理化性质会发生改变，从而会对黄芪的生长产生不利影响。为了缓解黄芪的连作障碍问题，我们对黄芪根际土壤中自毒物质进行鉴定与验证，并分离得到自毒物质降解菌与黄芪病原菌的拮抗菌，将降解菌与拮抗菌组合制成微生物有机肥，施用于连作黄芪土壤中，以此缓解黄芪的连作障碍问题。本研究的主要结果如下： 1．首先用超声低温提取的方法，从黄芪连作1-3年土壤和空白土壤中提取小分子代谢物，接着利用HPLC-MS对所得到的物质种类进行鉴定。通过相关性分析找出含量随连作年限延长而增加的潜在自毒物质。从空白土壤、连作1年、连作2年和连作3年的土壤中分别鉴定出了18、40、52和64种化合物，其中酚酸类化合物与黄芪连作年限呈正相关性。通过种子萌发实验发现400mg/L的4-羟基香豆素、对羟基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸及肉桂酸四种酚酸类物质对黄芪种子萌发的抑制效果最明显，分别使黄芪种子萌发率降低了7.6%、80.46%、39.08%和56.51%。利用盆栽试验验证这四种物质对黄芪幼苗生长的影响，发现四种物质均能对黄芪幼苗的生长产生抑制，4-羟基香豆素的抑制效果最为明显。400mg/kg4-羟基香豆素处理黄芪株高、根长和干重分别比照植物减少了85%、70%和90%。 2．利用筛选培养基从黄芪根际土壤中共分离得到19株酚酸降解菌，对19株降解菌进行初筛与复筛，得到5株具有底物广谱性且降解效率较高的菌株，分别为B7、X1、B6、R4和R3。通过革兰氏染色，确定5种降解菌均为革兰氏阴性细菌，接着对5种菌进行一系列生理生化鉴定，包括硝酸盐还原反应、化合物水解反应、简单多糖的同化反应、有机酸同化反应和细胞色素氧化酶的检测，确定了5种菌所具有的生理生化特性，最后将这5株菌归属于Stenotrophomonas、Pseudomonas、Ensifer、Streptomyces和Cupriavidus。将5种细菌纯培养物接种于无机盐降解培养基中，发现5种降解菌都能降解4种酚酸，但降解能力各不相同。对5种菌的降解能力进行测试，结果表明5种菌对肉桂酸和对羟基苯甲酸的降解效率最强，对甲氧基苯甲酸的降解能力都较弱，Stenotrophomonassp.B7降解对羟基苯甲酸的效率最高，Pseudomonassp.X1降解肉桂酸和4-羟基香豆素的效率最高，而Ensifersp.B6降解对甲氧基苯甲酸的能力最强。 3．四株根际细菌构建的合成菌群能显著降低黄芪根腐病发病率。当4株根际细菌以不同比例构建菌群时，并不会影响合成菌群的功效。四株根际细菌以单接菌形式与合成菌群形式接种到黄芪根际时，均能在一定程度上降低黄芪根腐病发病率，但其中以合成菌群形式接种时对根腐病的防治效果最好，优于所有单接菌。合成菌群也具有良好的促生效果，其中对黄芪鲜重和干重的促进效果优于所有单接菌。我们选择的4株黄芪根际有益菌中，S.maltophilia与R.radiobacter两株高丰度菌具有产生IAA、溶解无机磷等促生特性，并具有直接抑制病原菌生长的功效。两株低丰度菌O.pecoris与A.kashmirensis不能直接抑制病原菌生长，但O.pecoris与A.kashmirensis处理下黄芪PAL、PPO、几丁质酶活性和JA等ISR过程相关的酶与激素活性显著升高，说明两株低丰度菌通过激活植物ISR反应参与了根腐病的防治。 4．将5种酚酸降解菌和4种病原菌拮抗菌的纯培养物等比例接种于羊粪有机肥中，于适当温度和湿度条件下发酵，最终有机肥中有效活菌数符合微生物肥料制作要求，成功得到微生物有机肥。将微生物有机肥、有机肥添加于连作一年的黄芪土壤中，可以发现微生物有机肥与有机肥可以促进黄芪生长，微生物有机肥处理植物株高、根长和干重分别比对照提高了32.6%、44.3%、32.3%。
黄芪;微生物肥料;连作障碍;缓解作用
西北农林科技大学
硕士
微生物学
李哲斐
2022
中文
S567.230.62
2023-02-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）