黄瓜-分蘖洋葱套作体系中的化感作用及其生态效应

在"轮套作对黄瓜土传病害及土壤微生物多样性的影响"及其对分蘖洋葱化感强度研究的基础上，以黄瓜为主栽作物，以分蘖洋葱为套作作物，运用PCR-DGGE土壤分子生态学技术，分别采用培养基培养、盆栽和田间试验，研究不同化感强度的分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜土壤微生物多样性和土传病原菌及黄瓜生长发育的影响，明确分蘖洋葱根系分泌物在黄瓜套作体系中的化感作用及生态效应；运用HPLC-MS、GC-MS技术分离鉴定分蘖洋葱根系分泌物主要的化感物质，并研究其对黄瓜土壤微生物及黄瓜生长发育的影响，探明根系分泌物中主要化感物质的作用；运用差异蛋白组学和双向电泳技术筛选化感作用相关蛋白，为进一步研究化感作用的分子调控奠定基础。该项目的研究，为进一步揭示轮套作提高产降低病害的机理，建立和推广合理的栽培制度以及设施园艺的可持续健康发展提供理论基础和技术支撑。

以黄瓜和分蘖洋葱为试材，研究了分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜幼苗及枯萎病菌的化感作用及不同分蘖洋葱品系化感潜力的差异；运用GC-MS技术鉴定了分蘖洋葱根系分泌物主要的化感物质；运用双向电泳技术研究了与化感作用相关蛋白；运用PCR-DGGE土壤分子生态学技术，研究了不同化感潜力分蘖洋葱根系分泌物及套作对土壤微生物数量和根际土壤细菌群落结构多样性的影响，揭示了黄瓜套作分蘖洋葱提高产量降低病害的蛋白组学和微生物学机理，对合理栽培制度的建立具有重要意义。其结果如下：.1. 对黑龙江省12个品系分蘖洋葱进行了化感潜力评价，L04品系化感潜力最弱（0.022），L06品系化感潜力最强（0.240）；化感潜力强分蘖洋葱L06品系根系分泌物抑菌效果好。.2. 甲酸、苯甲酸、苯乙酸、苯二甲酸及二硫化物为分蘖洋葱根系分泌中的主要化感物质。在乙醚、乙酸乙酯、三氯甲烷和正丁醇四种有机溶剂中，均检测到苯甲酸这一酚酸类物质，苯甲酸对黄瓜幼苗的生长产生一定的影响。.3. 分蘖洋葱根系分泌物和套作处理后，均提高了黄瓜根际土壤细菌丰富度，为黄瓜生长创造了良好的根际生态环境。黄瓜根际土壤细菌、放线菌数量增加，真菌、镰刀菌数量减少；黄瓜根际土壤细菌丰富度增加，差异条带的序列片段经比对推测为3大细菌类群：Actinobacteria（放线菌纲）、Proteobacteria（变形菌纲）和（厌氧绳菌纲），厌氧绳菌只出现在化感强根系分泌物处理的土样中。.4. 单种、套作处理及化感强弱分蘖洋葱品系之间，分蘖洋葱根系蛋白质双向电泳表达图谱中共发现47个蛋白点的表达量有明显差异，通过质谱分析及数据库检索均得到了完整的肽指纹图谱。化感强弱分蘖洋葱品系之间差异表达蛋白点有20个。在这些蛋白中与糖代谢相关蛋白占5%、核酸合成相关蛋白占5%、未知蛋白占9%、与能量转化相关的蛋白占15%、与次生代谢相关的蛋白占15%、与蛋白代谢相关的蛋白占25%、与信号传导相关的蛋白占30%。与L04品系相比，化感作用强L06品系与次生代谢相关的阿魏酸5-羟化酶表达量少。套作处理化感强弱分蘖洋葱两品系共有的差异表达蛋白有31个。这些蛋白的表达与化感作用效应相关。与糖代谢相关蛋白占6%、核酸合成相关蛋白占6%、未知蛋白占9%、与能量转化相关的蛋白占13%、与信号传导相关的蛋白占10%、与蛋白代谢相关的蛋白占23%、与次生代谢相关的蛋白占29%。