土壤线虫多样性对地上和地下有害生物的生态防御效应

Crop will be successively or simultaneously damaged by various underground and aboveground herbivores and pathogens. Of them, root-knot nematodes and aphids are two of the most important herbivores. Due to the food safety and environmental risk associated with pesticides and nematicides, how to explore the capability of soil itself to defense herbivores has being become a hot research area. In previous work, we found that under excessive fertilization the soil nematode community diversity was significantly decreased but the population density of root-knot nematode was sharply increased. The objective of the present study intends to address the effects of the soil nematode diversity on the control of root-knot nematode and aphid at two levels, trophic group and species within trophic group. The population density of root-knot nematode and aphid will be monitored. Based the results of the above mentioned experiments, two treatments from two levels with the best performance will be selected for further study. Signal substances salicylic acid and jasmonic acid inducing systemic defense in plant tissue content will be determined. Moreover, plant volatile compounds released by shoot will be absorbed by means of solid-phase- micro- extraction technology and will be measured using GC-MS. Meanwhile, we will evaluate the potential mechanism of soil nematodes in each trophic group via split root system, to address whether the way of induced resistance is present or not. Once this projected was finished, it will give deep insight into the ecological functions of soil biodiversity in plant defense, and provide some theoretical basis for sustainable farming for the integrated control of root-knot nematodes and aphids.

作物在生长过程中，会先后或同时受到地下和地上有害生物的危害。地下根结线虫和地面蚜虫是我国设施蔬菜生产中的主要病虫害。农药防治根结线虫和蚜虫引起的食品安全和环境风险令人担忧，如何发挥土壤自身潜力防御有害生物已成为国内外的研究热点,在我国显得尤为迫切。我们前期工作发现过量施肥后土壤线虫多样性下降而根结线虫数量急剧增加。本研究首先拟在营养类群水平、营养类群内物种水平，研究土壤线虫多样性对地下根结线虫和地上蚜虫种群数量的影响。其次在此基础上，在两个水平上各选择一个代表性处理开展机理探索试验：测定植物组织内防御信号物质水杨酸和茉莉酸含量；采用固相微萃取等技术收集植物地上部挥发性气体并利用GC-MS进行测定。最后，通过分根试验探究各营养类群线虫控制有害生物的机制。本项目的顺利进行将有助于深入理解土壤生物多样性在植物防御中的生态功能，为针对根结线虫和蚜虫的综合防治进行科学栽培管理提供一些理论依据。

作物在生长过程中，会先后或同时受到地下和地上有害生物的危害。地下根结线虫和地面蚜虫是我国设施蔬菜生产中的主要虫害。化学农药防治根结线虫和蚜虫及其它植物病原生物引起的食品安全和环境风险令人担忧，如何发挥土壤自身潜力防御有害生物已成为国内外的研究热点，在我国显得尤为迫切。.本项目首先开展了土壤食细菌线虫多样性对地上有害生物（蚜虫）、地下有害生物（根结线虫）的防御效应。也研究了地上和地下有害生物取食后对不同营养级线虫的影响；重金属污染对食细菌线虫（昆虫病原线虫）抑制根结线虫效应的影响。同时我们研究了食细菌线虫不同投入类型对地下有害生物（根结线虫）的控制效应；食细菌线虫的共生细菌对植物病原真菌的抑制效应进行了评价。另外，我们还研究了植物种植后，不同土壤生物组分对植物-土壤反馈的影响以及次生代谢产物的影响。最后，我们围绕食细菌线虫的室内培养和资源库建设开展了一些工作。.我们发现食细菌线虫（昆虫病原线虫）能够有效控制根结线虫和蚜虫的危害；土壤中重金属污染物能够降低食细菌线虫对地下有害生物（根结线虫）的影响。另外，我们发现食细菌线虫扩散过程中呈现群体移动的特点；食细菌线虫共生细菌能够对多种植物病原真菌具有明显的抑制效应，具有很好的应用潜力。值得一提的是，我们发现种植植物后的土壤，土壤生物的不同组分（按照生物个体尺寸过滤）对植物土壤反馈存在巨大差异，土壤真菌在其中作用明显，这对农业生产中土壤连作障碍调控具有一定的指导意义。.通过本项目我们发现食细菌线虫及共生细菌能够对包括根结线虫在内的有害生物进行有效控制。有学者认为根结线虫病是全球第一大病害，其侵染容易引起其它真菌和细菌的复合侵染。我们的研究有助于深入理解土壤生物多样性尤其是食细菌线虫在植物防御中的生态功能。本项目食细菌线虫资源库的建立和其它工作的开展，将为根结线虫和蚜虫及其它植物病原生物的绿色防控提供一定的理论和实践依据。