广谱植物内生菌优化花生连作土壤微生物区系的研究

花生是我国重要油料作物，近年连作障碍严重发生。这和花生田土壤微环境恶化有关，主要原因包括有毒物质积累、有害微生物富集等。前期研究表明，向花生连作土壤中添加广谱诱导型共生的内生菌拟茎点霉可以有效克服连作障碍。.本研究拟从广谱植物内生菌改变土壤微生物区系并因此加快酚酸类物质降解的角度阐述其克服连作障碍的机理。以初筛效果良好同时可以和茅苍术建立共生关系的内生菌1-2株为出发菌株，研究内生菌接入土壤后的迁移规律、土壤中细菌、放线菌、真菌及病原菌多样性；对酚酸类化感物质的降解进行跟踪，分析土壤中酚酸类物质分解关键酶活力，并克隆其基因，比较降解基因的多样性。在此基础上，探讨用内生菌施加到土壤同时花生与含该内生菌的茅苍术间作的措施克服连作障碍。本研究将进一步阐述诱导型共生的内生菌和植物、环境之间的相互关系，对克服花生连作障碍有指导意义，对其它植物连作障碍的防治有参考价值。

花生是我国重要油料作物，近年连作障碍严重发生，这和花生田土壤微环境恶化有关。前期研究表明，向花生连作土壤中添加广谱诱导型共生的内生菌可以有效克服连作障碍。本研究从广谱植物内生菌改变土壤微生物区系并加快酚酸类物质降解的角度阐述其克服连作障碍的机理。筛选出三株有效菌株，通过盆栽试验，研究了在土壤中施加内生真菌拟茎点霉B3菌株、NJ4.1菌株和角担子菌B6菌株在花生不同生育时期对土壤微生物学特性的影响。结果表明：B3处理显著提高花生荚果产量；施加内生菌均能显著增加花生根瘤数量。3个加菌处理全生育期平均土壤细菌和放线菌数量高于对照。花生开花期土壤DGGE图谱表明，B3处理土壤细菌和真菌条带数量以及多样性最高。土壤中凋落物中施加B3处理初期（30天），对羟基苯甲酸，香草酸，香豆酸类化感物质含量显著增加；施加第60天，B3处理组酚酸类化感物质含量都显著降低。以对羟基苯甲酸（4-HBA）为模型研究B3菌对酚酸的降解途径表明：4-HBA首先经羟基化形成3,4-二羟基苯甲酸，之后脱羧形成邻苯二酚，再经氧化成为顺-顺粘康酸进入三羧酸循环。在分解过程中，底物苯环以Ortho-邻苯二酚方式开环。菌体对4-HBA降解过程中，三种降解代谢酶活性表现出级联诱导效应。以上结果表明B3可通过降解土壤中酚酸类化感物质而减轻该类化合物对生物的胁迫，是优化土壤微生物区系的主要原因之一。在与凋落物单独培养条件下，B3在初期阶段促进凋落物中NH4+-N的释放。然而在土壤培养中，B3与土壤氨氧化细菌协同作用使得NO3--N 含量显著提高。用B3降解吲哚作为含氮有机物矿化的模型显示：吲哚降解经过吲哚酮和靛红，后变为2-氨基苯甲酸。这些研究表明内生真菌B3在宿主体外可促进有机质的矿化，促进NH4+-N的释放。而这种促进效应会诱导土壤氨氧化细菌硝化作用的增强，引起土壤NO3--N的释放。经过小区试验验证，施加B3菌株到花生连作土壤、同时间作茅苍术是有效的克服花生连作障碍的方法。在研期间，已经发表研究论文18篇，其中SCI收录论文9篇，授权发明专利1项，申报发明专利1项。本项目研究成果对克服花生连作障碍有重要参考价值。