马铃薯土传黑痣病拮抗菌的根际行为特征研究

Black scurf disease (stem canker) of potatoes caused by rhizoctonia solani has become the most serious soil-borne disease which has been limiting the potato production in Gansu Province. Continous potato monocropping has deteriorated the disease. Our previous researches showed that the component change of root exudate and the enrichment of pathogen fungi in potato rhizosphere were the main causes of the disease. The bioorganic fertilizer containing antagonistic bacteria (Paenibacillus jamilae QHZ11) against potato rhizoctonia solani has been shown to suppress the incidence of the disease, and change the microbial community diversities and taxa abundances in potato rhizosphere significantly, but whose mechanism is not clear. In this study, the colonization patterns of Paenibacillus jamilae QHZ11 tagged by green fluorescence protein (GFP) on potato rhizoplane and in rhizosphere was investigated in hydroponic and natural soil system by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM), and the interactions between root exudates and antagonistic bacteria were also studied, both of which could provide the theoretical basis for the practical application of QHZ11 for the suppression of potato black scurf disease.

由立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）侵染形成的马铃薯黑痣病已成为马铃薯生产中发病最严重的土传病害，连作加剧这一病害的发生。我们前期研究发现，连作条件下马铃薯根系分泌物的改变以及病原菌在根际的富集是病害发生的主要原因，施用辅以马铃薯立枯丝核菌拮抗菌的生物有机肥可有效降低黑痣病的发病率和病薯率，并可显著改变根际的微生物区系，但其作用机理尚不完全清晰。本项目通过土培和水培试验，对筛选到的对立枯丝核菌有强烈拮抗作用的类芽孢杆菌（Paenibacillus jamilae，QHZ11）菌株进行绿色荧光蛋白（GFP）标记，利用激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）和扫描电子显微镜（SEM）等技术，研究GFP标记的QHZ11–gfp菌株在马铃薯根表和根际的定殖特征，以及马铃薯根系分泌物与拮抗菌的相互作用，为生产上采用生防措施克服马铃薯土传病害的技术途径提供理论依据。

由立枯丝核菌（Rhizoctonia solani，R.solani）侵染形成的马铃薯黑痣病是马铃薯生产中最严重的土传病害之一,连做家具了这一病害的发生。前期研究发现，连作条件下马铃薯根系分泌物的改变和病原菌在根际的富集是病害发生的主要原因，施用辅以拮抗菌的生物有机肥可有效降低发病率，但作用机理尚不清晰。本研究通过对R.solani有强拮抗作用的类芽孢杆菌QHZ11进行绿色荧光蛋白（GFP）标记，研究菌株QHZ11-gfp在马铃薯根系的定殖特征，以及马铃薯根系分泌物对萎缩芽孢杆菌QHZ3的趋化成膜作用。结果如下：.1.QHZ11的标记及质粒稳定性检测.质粒pHAPⅡ成功导入了QHZ11，标记前后菌株序列比对相似性大于99.99%，生长曲线及对R.solani的拮抗能力基本相同；质粒能在QHZ11-gfp中稳定遗传40代，可进行定殖试验。.2.QHZ11-gfp在马铃薯植株不同部位的定殖与定量.接种后第7d，QHZ11-gfp（菌悬液灌土）和BOF11-gfp（施生物有机肥）两处理中，QHZ11-gfp均可在马铃薯幼芽表面和根表定殖；接种后第7–21d，定殖主要发生在根表和根尖分生区，且各部位BOF11-gfp处理荧光显著强于QHZ11-gfp处理，说明拮抗菌制成生物有机肥能促进其定殖。.定量结果发现，两处理QHZ11-gfp在马铃薯根际、根系和匍匐茎的数量均在接种后第60 d达到峰值，但BOF11-gfp处理中QHZ11-gfp的数量总比QHZ11-gfp处理高出1–2个数量级，说明以有机肥作为载体，增强了QHZ11-gfp的定殖。.3.QHZ11在马铃薯根际和植株不同部位的定殖显著抑制了R.solani的生长 .施加R.solani后的盆栽试验结果表明，整个生育期，QHZ11在根际、根系和匍匐茎的数量均显著高于R.solani，随生育期的推进，二者差异逐渐增大，至块茎形成期达到最大，说明在与R.solani的竞争中，QHZ11抑制了R.solani的生长。.4.根系分泌物中的酚酸和有机酸对QHZ3有趋化作用且可促进其生物膜的形成.除甲基丙二酸外，其他的酚酸和有机酸对菌株QHZ3均有趋化作用，但作用程度不一，酚酸中以富马酸作用最强，有机酸中以丁二酸作用最强；酚酸中的富马酸和对羟基苯甲酸以及有机酸中的丁二酸、壬二酸和2,3-二羟基丙酸均可显著促进QHZ3生物膜的形