葡萄自毒物质与根际土壤微生物互作效应研究

连作障碍严重制约着葡萄产业的健康发展，自毒作用作为葡萄连作障碍产生的重要原因，深入研究其作用机制，对阐明葡萄连作障碍机理具有重要意义。本课题在前期已鉴定出5种自毒物质的基础上，以我国北方生产上常用的砧木贝达（Beta）葡萄为试材，采用 PCR-DGGE、BIOLOG-ECO技术及传统的稀释平板法系统研究自毒物质（对羟基苯甲酸和水杨酸）对根际土壤微生物种群结构的影响，并运用HPLC技术测定外施自毒物质后葡萄根系分泌成分的变化，明确自毒物质作用后根际土壤微生物种群结构差异与根系分泌特性的关系，揭示自毒物质对土壤微生物种群结构的调控机制；同时采用 LC/MS、NMR（核磁共振）技术跟踪测定自毒物质在土壤中的动态变化，明确不同时期转化产物的结构及其生物活性；深入剖析自毒物质与根际土壤微生物之间的互作效应，探明导致葡萄连作障碍的源初诱因，揭示葡萄连作障碍的产生机制。

在本项目的自助下，课题组明确了葡萄自毒物质对羟基苯甲酸和水杨酸能够使根际土壤微生物种群结构由由“细菌型”向“真菌型”方向转化，鉴定出了自毒物质介导下，抑制葡萄植株生长的真菌菌株—细极链格孢菌属（Alternaria tenuissima）。采用PCR-DGGE、BIOLOG-ECO技术研究发现，自毒物质不仅能够直接改变微生物种群结构、代谢活性及对碳源的利用能力，并且还能改变葡萄根系分泌特性而间接调节根际微生物的群落功能。进一步研究发现外施对羟基苯甲酸能够刺激葡萄根系分泌更多的对羟基苯甲酸，而外施水杨酸则抑制了葡萄根系对水杨酸的分泌，并且自毒物质还能够改变葡萄根系分泌氨基酸、糖的种类和含量，且两种酚酸的作用效果不同。采用HPLC技术研究发现，自毒物质在土壤中的含量是动态变化的，其很难在土壤中积累。对羟基苯甲酸在施入土壤中6小时后会下转化成二聚体，且随着处理时间增加，二聚体含量逐渐增加。本项目证实了自毒物质对葡萄生长抑制作用并非是其浓度的直接效应，其自毒作用机制可能是自毒物质导致植株根系分泌特性及根际微生物种群结构的双重改变，引发根际微生态的失衡，导致连作障碍的产生。