植物在遭受植食性昆蟲襲擊時會釋放揮發(fā)物以此吸引天敵控制害蟲,這種植物-害蟲-天敵三營養(yǎng)關(guān)系研究是化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究熱點之一。然而,對于植物地上部遭受蟲害是否會影響地下有益根際微生物,進而誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗蟲性缺乏研究。本論文從不同地方收集土壤,測定土壤微生物對番茄生長和抗蟲性的影響,比較蟲害與沒有蟲害土壤根際細(xì)菌的變化,從遭受蟲害的番茄根際分離根際促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR),測定它們對番茄抗蟲與抗蟲反應(yīng)的影響,并研究了蟲害對根系分泌物的影響。主要研究結(jié)果如下:(1)分別從福建省福清、莆田、閩侯和福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)田地取土壤樣品,用其浸提液澆灌移栽于滅菌土壤中的番茄幼苗,以這些地區(qū)土壤浸提液除菌液的混合液為對照。待番茄生長30天后,與對照相比,發(fā)現(xiàn)福清、福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)田地和閩侯三個地方的土壤懸浮液中的微生物均可促進番茄生長。(2)以福清、莆田和閩侯土壤浸提液澆灌番茄,以這些地區(qū)土壤浸提液除菌液的混合液為對照。待番茄生長30天后進行抗蟲生測,結(jié)果表明:福清、莆田土壤懸浮液處理后番茄植株的抗蟲能力顯著提高,尤其是福清土壤浸提液處理后的番茄植株的抗蟲能力顯著提高,即取食對照組的番茄的斜紋夜蛾體重增長率為211%,取食福清土壤浸提液處理組番茄的斜紋夜蛾的體重增長率為97%;閩侯土壤懸浮液處理后番茄植株的抗蟲能力與對照相比無顯著變化。(3)在消毒的土壤中加入福清土壤浸提液(福清土壤細(xì)菌),然后種植番茄,并進行蟲害處理,對照沒有蟲害,收集根際土提取總DNA,并進行16S r DNA測序,對樣品進行OTUs聚類分析,區(qū)別微生物類群后,進行植物根際細(xì)菌的分離鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn):蟲害對土壤細(xì)菌群落的豐度有影響,即蟲害處理后無論是根表土還是根際土,厚壁菌門有所增加,尤其是厚壁菌門的芽孢桿菌屬增加,放線菌門微球菌科也增加,而擬桿菌門鞘氨醇桿菌屬有所減少。說明蟲害番茄植株可能增加土壤中某些根際促生菌在植株根際的定殖,幫助植物抵抗蟲害。(4)分別用LB、TSA和NA培養(yǎng)基對福清土壤細(xì)菌培養(yǎng)的番茄經(jīng)過蟲害后的根際土壤細(xì)菌群落進行分離和鑒定,發(fā)現(xiàn)用LB培養(yǎng)基、TSA培養(yǎng)基可分離到擬桿菌門、放線菌門、變形菌門和厚壁菌門的細(xì)菌;而用NA培養(yǎng)基可分離到放線菌門、變形菌門和厚壁菌門的細(xì)菌。隨后對斜紋夜蛾取食的澆灌福清土壤浸提液的番茄植株的根際土、根表土進行土壤細(xì)菌的分離鑒定。通過稀釋涂布、平板劃線及細(xì)菌的分子鑒定,得到76株根際細(xì)菌,其中厚壁菌門25株,放線菌門24株,變形菌門24株,擬桿菌門3株,不同種的細(xì)菌有33株。(5)對番茄抗蟲有顯著誘導(dǎo)作用的T8-4/T6-4菌株進一步研究發(fā)現(xiàn):澆灌T8-4/T6-4菌后的番茄植株的過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和胰蛋白酶抑制劑(PI)含量在蟲害處理24 h顯著升高,分別比對照處理高出2.4、1.4和1.7倍;蛋白酶抑制劑基因(PI-II)、丙二烯氧化物環(huán)化酶基因(AOC)、脂氧合酶基因(LOXD)和丙二烯氧化物合酶基因(AOS)在蟲害6 h后均顯著升高,分別比對照處理高出1.4、2.2、2.7和1.7倍,說明分離鑒定的PGPR可以誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生系統(tǒng)抗性進而提高番茄抗蟲性。(6)依據(jù)前期分離鑒定的植物根際細(xì)菌,分別對T1-10、F2-6、F4-1、T1-4、T-2、T2-4進行平皿促生實驗以及盆栽實驗,結(jié)果表明,與對照相比,T1-10和F4-1均可促進番茄根系生長,但對番茄地上部株高和側(cè)枝長度均無顯著影響;而F2-6和F4-1處理可增加番茄地上部生物量;T1-4可促進番茄生長,地上部株高和側(cè)枝長度與對照相比都有顯著性差異,而T8-4/T6-4混合菌澆灌番茄根系后,對地上部株高和側(cè)枝長度均無顯著影響。(7)最后收集接種PGPR后蟲害與未蟲害取食的番茄的根系分泌物,通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn):有或沒有蟲害番茄的根系分泌物在保留時間15-27 min時段出現(xiàn)有明顯差異的峰,說明蟲害脅迫后,根系分泌物有顯著性差異。即蟲害取食可能引起番茄根系分泌物的變化。本研究發(fā)現(xiàn)土壤和植物根際細(xì)菌對植物生長和抗蟲性有重要影響,蟲害可以影響到番茄的根分泌物和根際微生物,研究成果為利用PGPR控制作物蟲害提供可能。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S436.412
【部分圖文】：

R 引物 1ddH2O 6應(yīng)程序:95℃預(yù)變性 2min, 后開始以下循環(huán) 95℃ 30sec,55℃ 2 min, 72℃ 5 min; 10℃冷卻恒定。測 PCR 產(chǎn)物條帶，挑選單一條帶的菌液進行測序。菌的篩選及抗蟲性測定葉片取樣后，測定其相關(guān)抗蟲蛋白（多酚氧化酶、過氧化物）活性及相關(guān)防御基因（PI-II/AOC/LOXD/AOS）表達來確定性的影響。鑒定得到的細(xì)菌用 1 mL 注射器接種到番茄根際，以滅菌水天后，每個處理挑選 8 盆長勢一致的番茄，以番茄一個側(cè)枝為 1 頭 4 齡斜紋夜蛾幼蟲，每盆番茄各接 5 個側(cè)枝。記錄斜紋夜蛾取食番茄 72 h 后使用萬分之一天平統(tǒng)計體重增量。

圖 3-2 不同樣地土壤懸浮液對番茄生長的影響Fig.3-2 Effects of different extracts of soils collected from different locations on tomatogrowth經(jīng)多次重復(fù)試驗后，福清土壤浸提液重復(fù)效果好，因此選取福清土壤浸提液處理組番茄的根際土壤樣品進行下一步測序?qū)嶒灐?.2 根際及根表土壤細(xì)菌多樣性分析用 FastDNATMSPIN Kit for Soil 分別提取福清土壤浸提液處理組中蟲害和未進行蟲害的番茄根際土壤及根表土壤樣品總 DNA。用移液槍吸取每個處理 10 μL DNA 樣品，用 1%的瓊脂糖就凝膠電泳檢測福清土壤總 DNA 的完整性。結(jié)果顯示 DNA 條帶比較清晰，說明 DNA 提取的較為完整，可以用于后續(xù)分析（圖 3-3）。

圖 3-2 不同樣地土壤懸浮液對番茄生長的影響cts of different extracts of soils collected from different locatgrowth試驗后，福清土壤浸提液重復(fù)效果好，因此選取福際土壤樣品進行下一步測序?qū)嶒�。土壤�?xì)菌多樣性分析TMSPIN Kit for Soil 分別提取福清土壤浸提液處理根際土壤及根表土壤樣品總 DNA。取每個處理 10 μL DNA 樣品，用 1%的瓊脂糖就凝完整性。結(jié)果顯示 DNA 條帶比較清晰，說明 DNA分析（圖 3-3）。
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本文編號：2849050