大葱根系分泌物化感作用对温室连作黄瓜及其根际微生物调节

根系分泌物、土壤微生物以及与作物之间的关系成为国内外研究连作障碍问题的焦点。连作障碍严重制约设施黄瓜安全高效可持续生产。试验结果表明，大葱轮（间）作可明显改善温室黄瓜连作土壤的理化和生物学特性，改变微生物区系结构，抑制枯萎病病原菌繁殖，促进黄瓜生长，减轻连作障害，但其内在机制尚不明确，根系分泌物的化感作用可能是重要原因。本项目利用PCR-DGGE技术，比较研究轮作/连作黄瓜和大葱的根际微生物群落结构及区系特征，探讨与根系分泌物的关系，明确大葱根系分泌物对黄瓜及其根际微生物的化感效应；在此基础上，结合生物测定，利用GC-MS、LC-MS等现代分析手段进行大葱根系分泌物中化感物质的分离和鉴定；进而从组织、细胞、分子不同层次研究化感物质对黄瓜及其根际微生物的协同作用与调节机理，以期从化感作用角度阐明大葱轮（间）作防控温室黄瓜连作障碍的原因，为合理制定栽培制度提供理论依据。

黄瓜是设施主栽蔬菜，连作障碍已成为制约其高产高效和可持续发展的重要因素。已有研究结果表明，大葱轮作可显著改善温室黄瓜连作土壤理化和生物学性状，促进黄瓜生长，提高产量，但其内在机制尚不明确，大葱根系分泌物及其化感作用可能是重要原因。为此，本项目比较研究了大葱、轮作和连作黄瓜的根际土壤理化和生物学特性及其微生物群落结构差异，阐明了大葱轮作对黄瓜连作土壤的修复改良作用；在明确大葱根系分泌物收集、分离、浓缩适宜条件和方法的基础上，研究了大葱根系分泌物对黄瓜根际微生物、枯萎病病原菌以及黄瓜种子萌发、幼苗生长和代谢的化感效应，分析了大葱根系分泌物不同提取组分的物质构成，并结合生物测定和GC-MS分析，分离、鉴定出大葱根系分泌物中潜在化感物质邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二乙酯、2-甲硫基苯并噻唑、苯并噻唑、苯甲酸-4-甲基苯酯和环莠隆；在此基础上，采用外源化学品替代，研究证明了大葱根系分泌物中潜在化感物质邻苯二甲酸二乙酯、苯并噻唑、苯甲酸-4-甲基苯酯对黄瓜根际土壤生物学特性、枯萎病原菌以及黄瓜生长与代谢的化感作用，探明了邻苯二甲酸二乙酯、苯并噻唑对黄瓜抗枯萎病能力的影响。本项目研究结果从化感作用的角度揭示了大葱轮（间）作防控温室黄瓜连作障碍的原因，为制定合理栽培制度提供了理论依据。