贵州省青枯病导病与抑病型土壤微生物网络差异研究

Tobacco bacterial wilt is very serious in Guizhou Province, which has negative effect on sustainable development of agriculture.The biocontrol efficacy was significantly high after soil was bioremediated by bioorganic fertilizers and integrated measures. In this program, the microbial functional differences and community structure diversity of two kinds of soil, conductive soil of bacterial wilt and suppressive soil after bioremediation of bioorganic fertilizers and integrated measures in Guizhou Province, are analyzed by pyrosequencing and microbial network analysis system. This program is to reveal the mechanism for biocontrolling bacterial wilt by bioorganic fertilizers and integrated measures, and to investigate the correlation between soil microbial network and phenotypical characteristics, including soil physicochemical property, tobacco production and quality, and the sevirity of bacterial wilt, by using the research model for soil microbial network system in Guizhou Province. This study will provide a solid theoretical principle for eliminating the obstacles of continuous cropping and decreasing bacterial wilt, building a theoretical basis of soil bioremediation.

贵州省植烟土壤土传青枯病暴发流行，严重影响农业可持续发展，经过生物有机肥以及其他综合措施生物修复后，青枯病防控效果显著。本项目拟采用焦磷酸测序法和微生物网络结构分析系统，探寻贵州省青枯病导病土壤及生物修复后抑病土壤间的微生物功能差异性、群落结构多样性等，旨在揭示生物有机肥以及其他综合措施对土传青枯病生物修复后的主要机理，同时运用贵州省植烟土壤微生物网络系统研究模型，结合土壤理化性质、烟叶产质量、田间青枯病发病状况及茄科劳尔氏菌在土壤中的动态变化等，建立土壤微生物网络结构与表观性状的相关关系，为植烟土壤消除青枯病连作障碍、减少青枯病发生打下坚实的理论基础并提出生物修复理论依据。

针对贵州省植烟土壤青枯病暴发、影响烟叶生产和可持续发展问题，开展烟草青枯病导病与抑病土壤微生物网络差异分析研究。（1）利用多组学检测手段等，明确了贵州省青枯病导病与抑病土壤在微生物物种、功能和代谢产物间的差异性，导病土壤优势种群远高于抑病土壤，表明导病土壤微生物平衡性比抑病土差；导病土壤和抑病土壤存在明显的代谢物、代谢能路等方面的差异。（2）耦合土壤微生物与土壤理化性状及烟叶产质量间的关系后发现，青枯病抑病型土壤可以增加土壤微生物与环境因子间的关联性，从而形成一种交互和关联作用更强的微生态系统，同时解除土壤中青枯病病原菌与土壤性状间的显著相关性，减少由环境因子改善造成的青枯菌暴发的状况；导病土壤每个属的微生物与烟叶品质因素间的关联是单一的，而抑病土壤多种微生物与环境因子间关联性更强，且关联性是交叉互作的，具有牵一发而动全局的作用，同时抑病土壤中微生物与影响烟叶质量最重要物质—茄酮之间显著相关性增强。（3）利用UPLC-Q-TOF/MS检测烟草根系分泌物中主要酚酸类物质为苯甲酸和3-苯丙酸，含量分别为0.25 μg/ g干根重和1.15 μg/ g干根重。土壤外源添加3 µg/ kg的苯甲酸或8 µg/ kg的3-苯丙酸时，外源酚酸类物质对导病土和抑病土中的茄科劳尔氏菌都具有一定的促进作用，相反，对固氮菌、解磷菌、解钾菌、细菌和真菌都具有一定的抑制作用，但总体而言，抑病土中微生物对外源酚酸的响应更大。研究结果为阐明青枯病发生机理打下坚实基础，并对生物防控烟草青枯病等研究提供理论依据。