黄土高原油松根际微生态特征及外生菌根真菌抗油松立枯病的作用

【摘要】本文采用稀释涂平板法和变性梯度凝胶电泳(Denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)技术,研究了黄土高原子午岭林区油松(Pinustabulaeformis)根际微生物区系以及细菌和真菌群落结构,分析了油松根际微生物群落与土壤因子的关系。对外生菌根(Ectomycorrhiza,ECM)真菌进行分离、鉴定和培养,通过平板对峙试验初步筛选拮抗油松立枯病病原菌的ECM真菌,并研究了接种ECM真菌对油松的促生作用和对立枯病的防治效果。主要结果如下：1.黄土高原油松林不同恢复方式和树龄对根际土壤性质的影响本研究调查了黄土高原油松人工林和天然次生林恢复过程中根际土壤性质的变化。结果表明,在树龄相同的人工林和天然次生林中,油松根际土壤pH、全磷、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、真菌数量、微生物生物量碳和氮以及蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性差异显著,细菌和放线菌数量差异不显著；其中,人工林土壤pH和多酚氧化酶活性高于天然次生林,其它土壤因子则均在天然次生林中高于人工林。在人工林或天然次生林中,树龄分别为3年、12年和25年时油松根际的以上各土壤因子均差异显著；其中,土壤pH和多酚氧化酶活性在3年的人工林油松根际有最大值,其它土壤因子则在3年的人工林油松根际有最小值。恢复方式和树龄的交互作用对有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和微生物生物量碳以及脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的影响极显著,而对土壤pH、蔗糖酶活性和微生物生物量氮以及细菌、真菌和放线菌数量的影响不显著。2.黄土高原油松根际细菌群落结构和多样性及影响因素油松根际细菌多样性的香侬威纳指数和丰富度指数与有机质、全氮、速效磷和C/P比显著正相关；辛普森指数与有机质、全氮和C/P比显著正相关；但香侬威纳指数、丰富度指数、均匀度指数和辛普森指数均与土壤pH、碱解氮、全磷和C/N比相关性不显著。油松根际细菌群落结构与环境因子的冗余分析(RDA)结果表明,速效磷、全氮、碱解氮和有机质对细菌群落结构有显著影响,特征值分别为35.34%、33.47%、31.19%和30.66%。系统发育分析结果显示,油松根际细菌可分为3个类群：变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicute),分别占全部细菌物种的57.89%、26.32%和15.79%。3.黄土高原油松根际真菌群落结构和多样性及影响因素油松根际真菌多样性的香侬威纳指数、丰富度指数、均匀度指数和辛普森指数与有机质、全氮、速效磷、C/P比、土壤pH、碱解氮、全磷和C/N比相关性均不显著。油松根际真菌群落结构与环境因子的RDA分析结果表明,速效磷与RDA1的相关性最大,C/P比与RDA2的相关性最大；速效磷、全氮、有机质、C/P比、碱解氮、全磷、pH和C/N比对真菌群落结构的影响依次减弱,特征值分别为26.56%、25.62%、23.12%、21.52%、21.06%、19.46%、19.29%和18.72%。系统发育分析结果显示,真菌可分为3个类群：担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和接合菌门(Zygomycota),分别占全部真菌物种的66.67%、27.78%和5.56%。4.拮抗油松立枯病的ECM真菌筛选从ECM真菌子实体上分离到1种ECM真菌,经回接试验证实,这个菌株能侵染其原宿主油松并形成菌套,经形态特征和分子鉴定为龟裂秃马勃(Handkeautriformis);其最佳培养条件是25℃、pH6.0,最佳碳源和氮源分别是蔗糖和脯氨酸。将其同另外三种ECM真菌乳黄粘盖牛肝菌(Suilluslactifluus)、粘盖牛肝菌(S.bovinus)、绒粘盖牛肝菌(S.tomentosus)一起与松立枯病病原菌进行平板拮抗试验,结果表明四种ECM真菌对腐皮镰孢霉(Fusariumsolani)均有抑制作用,抑制率分别为26.3%、59.6%、38.4%、和35.1%;其中,F.solani与S.bovinus和S.tomentosus的对峙培养菌落半径差异不显著,但F.solani与S.tomentosus对峙培养时有抑菌圈。此外,通过扫描电镜观察对峙培养过程中4种ECM真菌菌丝与病原菌菌丝的相互作用,发现S.lactifluus和S.tomentosus菌丝缠绕于F.solani菌丝上,H.utriformis菌丝缠绕于F.solani菌丝上并可刺穿和侵入其菌丝,对F.solani菌丝有重寄生作用。因此,综合4种ECM真菌对F.solani抑制效果和菌丝间的相互作用,筛选出抑制作用较好且差异显著的三株菌,分别为S.lactifluus、S.tomentosus和H.utriformis。5.ECM真菌对油松幼苗生长的作用和立枯病的防治效果接种H.utriformis、S.tomentosus和S.lactifluus于油松幼苗,均能与油松形成菌根,侵染率分别为59%、56%和42%,幼苗成活率分别提高21%、16%和9%；株高、地径、地上干物重、根系干物重、总干物重、根系活力、总根长、根表面积、根体积和根尖数均高于对照,其中根系干物重、根系活力和根表面积分别显著增加40.27%-118.66%、12.63%-72.91%、64.48%～260.34%。3种ECM真菌均对油松立枯病有防治作用,其中H.utriformis的防治效果最好,为60%,其次是S.tomentosus,为53%,最后是S.lactifluus,为44%。相关性分析结果表明,ECM真菌对油松立枯病的防治效果与侵染率呈极显著正相关,与地上和地下及总干物重也均显著正相关。这说明ECM真菌侵染率越高、干物重累积越多,其形成的油松菌根苗对立枯病的防治效果越好。
【作者】余红霞；
【导师】唐明；
【作者基本信息】西北农林科技大学，森林保护学，2014，博士
【关键词】油松；微生物群落；外生菌根真菌；立枯病；腐皮镰孢霉；

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