尖孢镰刀菌及根系分泌物诱导的枯萎病对西瓜根际细菌菌群的影响研究

Fusarium wilt is an important soil borne disease in watermelon cultivation. Using watermelon plant as research material, Fusarium wilt of watermelon plant was induced by Fusarium oxysporum f.sp.niveum and root exudates. Rhizosphere soils from watermelon seedlings will be collected. Genetic diversity, species diversity, function diversity of bacteria from rhizosphere soils, and its influence factors were analyzed using cultivation-dependent and cultivation-independent techniques；By the spread plate method, isolates will be obtained and characterized with respect to growth promoting and antagonistic characteristic（production of ACC deaminase, solubilizing phosphate, nitrogen fixation, antagonistic properties）, and bacterial determinants of induced systemic resistance（ISR）(siderophore, 2,4-diacetyl Phloroglucinol）as well as succession of the physiological and functional groups of bacteria will be analyzed. Expected results of the study will clarify in depth microbiology mechanism of Fusarium wilt, especially mechanism of physiological bacteria groups with multiple functions，reveal the relationship between watermelon rhizosphere bacterial flora and Fusarium wilt，and will provide important theoretical basis for overcoming or reducing Fusarium wilt by beneficial bacteria.

枯萎病是西瓜栽培中的重要土传病。本研究针对作物土传枯萎病病害加重及产量下降这一现状，以我国大面积种植的园艺作物西瓜为研究材料，通过接种尖孢镰刀菌及根系分泌物诱发西瓜枯萎病，采用可培养方法结合现代分子生态学手段，分析根际细菌遗传多样性、物种多样性、功能多样性及其影响因素；同时采用分离培养法，研究分离菌株的促生拮抗特性（1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶、解磷固氮、拮抗植物病原菌）、诱导系统抗性相关决定因子（铁载体、2, 4-二乙酰基间苯三酚），以及各生理功能类群细菌的特性。预期研究结果将深入阐明西瓜枯萎病形成的微生物学机制，尤其是生理功能细菌的作用机制，揭示西瓜根际细菌菌群与枯萎病病情间的关系，同时有助于对利用有益细菌资源克服或缓解枯萎病提供重要理论基础。

枯萎病是西瓜栽培中最主要的土传病害，严重影响西瓜产量及品质。尖孢镰刀菌及根系分泌物诱导的枯萎病对根际细菌各生理功能菌群及细菌多样性影响的研究鲜见报道。本研究通过人工接种尖孢镰刀菌及根系分泌物诱导枯萎病，采用可培养方法结合高通量测序手段，研究根际细菌菌群及生物多样性变化，同时测定分离菌株的多种促生特性，研究根际可培养功能菌群的相对变化。结果表明，采用可培养法分离到200株根际细菌，通过对菌株多种促生特性的测定，发现诱发枯萎病处理组拮抗尖孢镰刀菌的细菌比例和高产铁载体能力（4+与5+水平）的根际细菌比例增加；单独接种尖孢镰刀菌或根系分泌物后，根际高效解磷菌相对比例下降，解磷能力减弱。通过对分离菌株的16S rRNA基因序列测定发现，Arthrobacter与Pseudarthrobacter是所有供试处理中可培养根际细菌的共同优势菌属。Bacillus属细菌在PCK、PE和PEF三种处理根际细菌中占有较高比例（>15%），而在PF处理根际细菌中比例较低（仅6%）。PF处理根际可培养细菌以Pseudomonas为优势。Rhizobium属细菌虽在供试四种处理可培养根际细菌中均有分布，但在PE处理中所占比例最高（22%）。MiSeq高通量测序发现，Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria是不同处理根际土壤的主要细菌菌群。与健康植物相比，诱发枯萎病处理（PE、PF和PEF）中Proteobacteria和Acidobacteria细菌比例增多，而Actinobacteria细菌比例下降。同时，基于高通量测序方法也进一步验证了Bacillus属在PF处理丰度显著减少，揭示Bacillus属细菌与植物健康状况密切相关。从西瓜根际土壤分离鉴定了3株新种菌株，分别命名为Caulobacter rhizosphaerae 7F14，Caulobacter flavus RHGG3和Mucilaginibacter rubeus EF23。