生物炭调控根际土壤微生物区系、土壤蛋白和抑制青枯病的机理研究

Bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum is one of the most destructive diseases in tomato, it will also cause serious continuous cropping obstacles for Solanaceae crops. Biochar has been verified to have important role in suppressing plant pathogen, but the mechanism is not completely clear. Through field and pot experiments, effects of biochar application on pathogen resistance, soil chemical characteristics, soil microorganism groups and activity were investigated.16s rDNA and ITS technologies were used to analyze soil bacterial and fungal microbial community structure and diversity in rhizosphere after biochar application and pathogen inoculation. Change of root exudates of tomato and secondary metabolic compounds in soil due to biochar application were analyzed by using HPLC technologies. Differential expression and role of proteome of rhizosphere soil were also investigated. These results will deeply reveal rhizosphere effects and mechanism mediated by biochar under pathogen inoculation，and the results will provide theoretical basis and practical guidance for effectively controlling R. solanacearum.

青枯病是一种由青枯菌（Ralstonia solanacearum）引起的毁灭性土传病害，也是茄科类作物连作障碍的主要原因之一。研究表明生物炭在防控植物病害和促进土壤健康方面有重要作用，但对土传病害的抗性机理仍有待进一步揭示。本项目通过田间试验与盆栽试验，在揭示生物炭处理对青枯病的抗性效果、根际土壤化学特性、土壤微生物生理类群及活性的影响基础上，采用16s rDNA和ITS序列测序技术对青枯菌感染和生物炭处理后的根际土壤细菌和真菌群落的结构进行分析，揭示生物炭对土壤微生物区系的调控作用。利用HPLC等技术分离鉴定受生物炭影响的土壤次生代谢物质和根系分泌物；同时对根际土壤进行差异蛋白分析，寻找抗性蛋白的表达位点，确定特异蛋白质分子标记物，并揭示其在抗性中的作用。研究结果有助于从新的视角阐明生物炭介导土传病害青枯病抗性和修复连作障碍的作用机理，为青枯病的有效防控提供理论依据和实践指导。

青枯病是危害比较严重的土传病害，严重影响番茄产业的可持续发展。本项目在研究生物炭处理对青枯病的控制效果、土壤养分吸收的基础上，从生理上研究生物炭对植株的诱导抗性作用，分析根际土壤细菌群落结构，揭示生物炭对土壤微生物区系的调控作用，并对根系进行差异蛋白组分析，揭示分子机理。结果表明：.（1）生物炭显著提高番茄对青枯病的抗性，促进植株生长。生物炭处理能延缓青枯病发病时间，降低病情指数，降低番茄茎部青枯菌的定殖数量及木质部导管汁液中青枯菌毒力因子-腐胺的含量。生物炭处理显著改善番茄植株光合作用，提高叶片光化学效率，促进P、K、Si等元素的吸收积累和转移。.（2）青枯菌侵染下生物炭能改善土壤特性及影响土壤微生物群落结构。生物炭添加显著增加土壤总有机碳、总氮、碳氮比、有机质、pH和电导率，提高土壤酸性磷酸酶的活性。生物炭还能显著增加土壤Bacteroidetes（拟杆菌门）和假单胞菌属的相对丰度，从而增加对病原菌的竞争，有利于维持土壤健康。.（3）生物炭能诱导系统抗性。青枯菌侵染下生物炭处理显著提高番茄植株POD、LOX活性，增加总可溶性及木质素的含量，增加根部脱落酸、水杨酸、茉莉酸含量，降低叶片中活性氧的累积。.（4）生物炭处理影响根系蛋白表达，抑制青枯菌侵染，移动及生长。青枯菌侵染下生物炭处理上调蛋白上调30个，下调64个，主要上调木质素生物合成关键蛋白的表达，下调病原菌感染靶点-细胞骨架相关蛋白及离子转运相关蛋白的表达，降低青枯菌的移动及对宿主营养的利用。.（5） 生物炭处理激活青枯菌侵染早期番茄防御。生物炭处理诱导阴离子通道蛋白上调，激活植物早期防御；下调UDP-葡萄糖相关蛋白表达，抑制ROS生成信号的传导，缓解青枯胁迫诱导的应激反应。. 项目研究结果有助于从新的视角阐明生物炭介导土传病害青枯病抗性和修复连作障碍的作用机理，为青枯病的有效防控提供理论依据和实践指导。