秸秆生物炭介导下辣椒根际微生物区系特征及其对辣椒疫病的防控机制研究

Phytophthora blight caused by Phytophthora capsici L.is one of serious diseases in chilli pepper production. It is still lack of effective,safe and environment- frienly prevention and control technology. It is of significance to control this soil-borne disease in a sustainable way through rhizosphere microorganism regulation by straw biochar,a new material. The existing research results achieved by applier group showed the disease incidence of Phytophthora root rot was decreased by more than 80% consistently. Based on preliminary tests ,in this study, with the method of soil treatment and pot experiment ,and with the techinique of microbe culture,Biolog,RT-PCR ,DGGE ,"454"high-through sequencing,microbial and Phytophthora capsici population ,carbon utilization characteristics ,microbial diversity and community composition were determined.Dominant disease control microorganisms were obtanined globally and correctly. Furtherly,action mechanism of each strain for disease control were studied from the following aspects of antibiotic chemicals, parasitism, resistance induction,nutrient and ecological niche competition. Eventurally,microbial community characteristics of chilli pepper rhizosphere,dominant biocontrol microorganisms and corresponding mechanisms were illuminated. Subsequently,the relationship between microorganism community composition mediated by biochar and disease control effect on Phytophthora root rot of chilli pepper would be estabolished ,which would provide a new thinking for soil-boren disease control and method development of biocontrol microorganism screening .

辣椒疫病是辣椒生产上的重大病害之一，至今仍缺乏高效安全和环保的防控技术。应用新型材料秸秆生物炭，通过调控根际微生物区系防控辣椒疫病，对土传病害可持续控制具有重大指导意义。申请人已有的研究结果表明麦秸生物炭对辣椒疫病的防控率稳定在80%以上。本项目拟在前期工作基础上，采用土壤处理和盆栽试验方法，应用传统培养、BIOLOG、RT-PCR、DGGE及"454"高通量测序等技术，测定土壤中多种微生物数量、病原菌数量、微生物碳源利用特征及群落多样性和群落组成，全面、准确获得主要防病微生物，并从抗菌物质、重寄生、诱导抗性及营养和生态位竞争等方面研究微生物菌株的作用机理，最终阐明秸秆生物炭介导下辣椒根际微生物区系特征、主要防病微生物及其对辣椒疫病的防控机制,初步建立秸秆生物炭作用下微生物区系与辣椒疫病防控效果间的关系，为土传病害防控和挖掘筛选防病微生物资源的方法提供新思路。

生物炭是一种新型的土壤改良剂。近年关于生物炭防控土传病害的报道逐渐增多，但生物炭防病机理尚不明确。为探明生物炭防控辣椒疫病效果及其微生物学机理，本研究在盆栽试验条件下研究了不同性状秸秆生物炭及施用技术对辣椒疫病防控效果的影响；研究生物炭对土壤综合性状的改良效果及其与防效的关系；最后从微生物数量、微生物群落结构、拮抗菌比例及能力和介导生防微生物等方面解析其微生物学机理。.电导率、灰分、速效钾和速效磷等植物养分指标高的生物炭防效较高。生物炭粒径对防效影响较小，而施用量和施用时间影响较大。施用量与防效呈倒U型曲线关系，存在一个最佳防效用量。而施用时间则表现为生物炭施入时间越短防效越强。.生物炭可显著改善土壤pH、有机质、速效磷和速效钾等化学性状，显著提高土壤细菌总数、真菌总数、有益微生物数量、FDA酶、蔗糖酶、微生物碳源利用能力和微生物功能多样性等，并显著改变土壤群落结构和优势种群。随生物炭用量上升土壤化学性状逐渐上升，但部分微生物学性状和防效有所下降。另外，生物炭不同施用时间下土壤化学性状一致，但防效差异甚大。因此，生物炭改善土壤微生物学性状是其重要防病机理。.生物炭可显著增加有益真菌丰度和减少病原真菌丰度，并显著提高土壤真菌丰度和多样性。但对土壤细菌群落结构及细菌丰度和多样性指数影响较小。生防微生物数量方面，生物炭可显著增加土壤Trichoderma、Penicillium、Aspergillus、C.globosum、Bacillus和Pseudomonas数量，并较显著增加Streptomyces和Sphingomonas数量。此外，生物炭可显著增加土壤总细菌、曲霉菌、芽孢杆菌、假单胞菌的拮抗菌比例及拮抗能力，在一定程度上增加土壤总真菌和木霉菌的拮抗菌比例及拮抗能力。生防功能验证发现， Trichoderma、Aspergillus、Bacillus和Streptomyces是生物炭富集的主要防病微生物。.我们的研究显示了秸秆生物炭可有效防控辣椒疫病，其防效受生物炭性状和施用技术影响较大。其主要微生物防病机理是增加土壤生防微生物数量、增强微生物拮抗能力、改善微生物丰度和多样性。另外，我们确定了生物炭介导的主要防病微生物。本研究为利用生物炭防控辣椒疫病等土传病害提供了生物炭选用参考和施用技术参考，为强化生物炭防病效果和耦合提效技术提供了理论依据。