三七連作障礙根際土壤微生物群落演替研究

《三七連作障礙根際土壤微生物群落演替研究》是依託昆明理工大學，由魏雲林擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：三七連作障礙根際土壤微生物群落演替研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：魏雲林
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

在三七的主產區-雲南文山，由於連作障礙（8-12年）的原因已致該地區宜種土地資源極度匱乏，因此如何消除三七的連作障礙成為三七產業可持續發展的關鍵。已有研究表明，三七連作障礙的形成與其種植期根際微生物的活動密切相關，但我們至今仍缺乏對它們的全面了解，本研究擬以三七栽培期根際及耕后土壤中微生物的總RNA和DNA為材料，通過逆轉錄實時螢光定量PCR法、細菌16S rDNA V3高變區測序法、真菌18S rDNA測序法、轉錄組rRNA測序法對三七連作障礙形成關鍵時間點的致病微生物、總微生物群落進行檢測；最後利用宏基因組測序法構建與三七障礙形成可能相關的代謝網路。通過系統研究三七連作根際土壤中微生物群落組成情況，揭示它們的演替規律；明確三七連作中根際微生物中的優勢、病原菌的演替規律；為從微生物生態角度恢復原有微生物群落組成，進而抑制和控制病原菌的增殖，為有效消除三七連作障礙提供科學與實踐依據。

結題摘要

三七栽培存在著嚴重的連作障礙問題，一般種植後的土地需要經過8年以上的時間才能再種植，嚴重製約了我國三七產業的健康發展。本研究採用免培養法，針對三七連作障礙形成過程（三七種植及恢復栽培）根內生、根際土壤及三七採收后土壤微生物群落中各種群如何變化、發展和演替的規律進行了系統研究。在三七的主產區-雲南文山選取栽種一年、二年、三年生的三七根、根際土壤與採收後二年與六年的樣品分別提取總RNA和總DNA進行分析，結果表明種植與撂荒時間對根際土壤與根內生細菌、真菌多樣性的影響十分顯著。論文也研究了二年生、三年生根腐病的三七根或根際土壤中細菌與真菌的群落組成，結果表明在DNA水平上，健康植株根際土壤與根內生細菌的多樣性均顯著高於根腐病植株；而在RNA水平則表現出不同的多樣性規律，根腐病植株的細菌多樣性最豐富。根腐病的發生影響了根際和根內生細菌與真菌的群落結構和多樣性，健康植株的根際與根內真菌多樣性均顯著高於根腐病樣品。土壤環境因子的相關性分析表明土壤總磷，pH 和有機質對三七栽種過程中的細菌群落組成的影響最大，而土壤pH 和有機質對真菌群落組成與多樣性的影響最大。宏基因組測序分析表明在發病的三七樣品中，其ABC 轉運系統(ATP-binding　cassette　transporters)中的支鏈胺基酸轉運蛋白中的底物結合蛋白、通透酶蛋白及ATP 結合蛋白的基因豐度相對較低，這些蛋白是雙組分、植物激素轉導和磷脂醯肌醇等信號轉導系統的重要組成部分。研究結果初步揭示了微生物群落演替在三七連作障礙形成中的規律，為進一步克服三七連作障礙奠定了良好理論基礎。截止目前，在本項目的支持下共發表相關論文12篇，其中SCI期刊論文7篇，獲授權發明專利5項，9名參與項目的研究生順利畢業，其中博士5名，碩士4名。