地黄自毒物质与根际特异微生物互作研究

The studies are the extension of the applicant's research works at the stage of studying for master's and doctor's degree. In order to study the interaction between autotoxins of Rehmannia and rhizosphere-specific microbe, the F. oxysporum f. sp. rehmannia and it′s antagonistic bacteria- F. oxysporum screened in previous works are selected as indicative microbes. The following experiments are designed: (a) constructing the fluorescence quantitative detection system of the rhizosphere-specific microbes above. (b) Interpreting the growth dynamics of the microbes in the present of autotoxic substances, and plotting the natural growth curve and the induced growth curve. (c) Exploring the induction mechanisms of the autotoxic substances on the microbes with the methods of proteomics and real-time quantitative PCR. In addition, by the soil pot and field experiments, the effects of autotoxic substances on soil microbial community diversity (including fungi and bacterial) are investigated through T-RFLP technique, which indicate the interaction effect between autotoxins and rhizosphere-specific microbes and elucidate the important ecological role of autotoxins in the transition of soil microbes from bacterial type to fungus type，so as to providing a reference for the deeper understanding of the rhizosphere biological processes and molecular ecology mechanisms for the continuous monoculture obstacles of Rehmannia.

本项目是申请人硕、博士研究工作的延伸与深化，以分离鉴定的并带有GFPs标记的地黄专化型镰刀菌及其拮抗菌（假单胞菌）作为自毒物质与土壤微生物互作的指示菌株。通过外源添加试验，利用qRT-PCR技术并结合菌株的GFPs标记技术，进行自毒物质诱导下特异种群的增长曲线绘制，阐释自毒物质诱导下的土壤特异微生物种群动态。进一步，利用差异蛋白质组学方法结合结合基因表达的定量技术，探讨自毒物质对两种特异微生物的诱导机制。最后，通过地黄盆栽正茬、重茬试验和田间正茬、重茬栽培试验，探讨地黄连作栽培对土壤微生物（包括土壤真菌和土壤细菌）的群落多样性影响，明确地黄须根自毒物质与特异微生物的互作关系，阐明自毒物质在造成土壤细菌数量减少，促进土壤真菌数量增多，使得土壤微生物类型由"细菌型"向"真菌型"过渡这一过程中所参与的重要生态作用，从而为揭示地黄连作障碍的根际生物学过程与分子生态学机制提供参考。

地黄是块根类药材中连作障碍最严重的药用植物之一。本研究旨在探讨地黄连作栽培过程中自毒物质诱导真菌病害大规模爆发的根际生物学过程与其分子生态学机制。遵照并完成了项目申请书和任务书内容：（1）优化并建立了镰刀菌的绝对荧光检测体系，室内分析评价了阿魏酸对镰刀菌的诱导效应；（2）利用差异蛋白质组学方法研究了阿魏酸对镰刀菌的诱导生长机制；（3）分析了连作栽培下自毒物质对土壤微生物群落多样性的影响；（4）结合当前作物多样性栽培对病虫害的生物控制研究进展，利用韭菜化感物质控制尖孢镰刀菌，研究结果筛选并分析了地黄间作韭菜对根际土壤真菌的抑制作用，进一步利用化学生态学的方法鉴定到了韭菜中对尖孢镰刀菌具有较强抑制作用的化合物，并探讨了连作障碍的修复机制。.研究结果分别在SCI收录期刊Scientific Reports、Applied Soil Ecologyt、Allelopathy Journal上发表论文4篇，在菌物学报、中国生态农业学报、等国内核心期刊上发表科研论文8篇。此外，在此国家自然科学基金及相关课题的资助下，项目资助人协助指导培养了1名从事该方面研究的博士生和4名硕士生，项目组成员受邀参加了多次国内外学术交流并作专题报告与会交流，获得同行专家的好评。.本研究的顺利完成为揭示地黄连作障碍的根际生物学过程与分子生态学机制提供了借鉴，也为利用生物多样性理论控制地黄连作障碍提供了帮助。但地黄连作障碍的根际生物学过程及其分子生态学机制，还需要我们深入揭示；构建地黄连作障碍的消减控制策略，还需我们进一步努力。据此，我们将继续深入研究自毒物质对土壤微生物的诱导和作物多样化栽培模式探讨，进一步深入剖析地黄连作障碍的形成机制，基于生物多样性理论构建地黄连作障碍的地上和地下控制体系，从而为揭示地黄连作障碍的根际生物学过程与其分子生态学机制，为克服和控制地黄连作障碍提供技术支持和理论依据。.本研究的顺利完成为揭示地黄连作障碍的根际生物学过程与分子生态学机制提供了借鉴，也为利用生物多样性理论控制地黄连作障碍提供了帮助。但地黄连作障碍的根际生物学过程及其分子生态学机制，还需要我们深入揭示；构建地黄连作障碍的消减控制策略，还需我们进一步努力。据此，我们将继续深入研究自毒物质对土壤微生物的诱导和作物多样化栽培模式探讨，进一步深入剖析地黄连作障碍的形成机制，基于生物多样性理论构建地黄连作障碍的地上和地