摘要
枯萎病是由尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)引起的一种土传真菌性病害。枯萎病的发生会导致作物产量和品质的降低，给农业生产带来巨大的经济损失。铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)是植物从土壤中吸收无机态氮的两种主要形式。氮素形态可以通过影响病原菌的孢子萌发、菌丝生长、物质代谢和寄主植物的抗性，进而影响植物病害的发生。目前，关于不同形态氮素影响尖孢镰刀菌的生长以及枯萎病发生的研究大多集中于植物生理及分子机制方面，但关于土壤微生物尤其是根际区域的微生物受供氮形态的影响及其影响枯萎病发生的机制有待进一步探索。本研究通过分析与枯萎病发生相关的土壤真菌群落特征，以期从微生物角度阐明黄瓜枯萎病的发生机制，研究结果将为枯萎病的防控提供理论依据。 通过枯萎病病情调查采集健康与枯萎病发病植株的根际土壤，分析其真菌群落特征与土传枯萎病发生的关系，并在此基础上，通过盆栽培养的方式，研究不同氮素形态及病原菌侵染对土壤真菌群落的结构、多样性及功能的影响，并与土壤环境因子耦合分析硝态氮营养抑制黄瓜枯萎病的作用机理。此外，本研究采用分根试验及代谢组分析手段，采集根际空间内距离黄瓜根系表面不同距离的土壤及根系分泌物，分析氮素形态及病原菌接种对土壤中碳沉积物及根系分泌物的影响，筛选根际土壤中的关键物质和潜在的化感作用，探讨其对黄瓜枯萎病发生的调控机制。主要研究结果如下: 1、枯萎病发生时，黄瓜和番茄根际土壤中的病原菌数量显著升高，根际土壤真菌的物种丰富度及物种多样性显著下降。与健康植株相比，黄瓜和番茄发病植株根际土壤中的子囊菌门的相对丰度增加而担子菌门的相对丰度降低，而苦瓜根际土壤中的担子菌门的相对丰度显著高于黄瓜及番茄。根际土壤中裸伞菌属的丰度与病原菌数量呈显著负相关关系，与真菌物种丰富度呈显著正相关关系。健康植株根际真菌群落中的死体营养型子囊菌（木霉属、青霉属）和型担子菌（裸伞菌属）在丰度较高时发挥拮抗病原菌的作用。 2、与不接菌处理相比，硝态氮处理接菌后，病情指数显著低于铵态氮接菌处理。接种病原菌显著降低了铵态氮处理中根际土真菌群落的Alpha多样性。硝态氮处理下，根际土壤真菌群落中更多的活性物种和种间的相互作用是抑制病原体入侵与病害发生的主要原因。 3、不同形态氮素营养的供应引起黄瓜根际土壤中铵态氮和硝态氮含量的升高，病原菌接种导致根际土壤pH以及微生物量碳氮比显著升高。根际土壤中的碳沉积物对氮素形态的响应相较于土体更为显著，并且受到土壤理化性质的驱动。氮素形态通过影响根际土壤环境因子以驱动真菌群落应对病原菌入侵的响应，进而影响了枯萎病的发生。 4、接种病原菌后，铵态氮处理的土壤中糖类及酯类物质含量增加，而硝态氮处理的土壤中所有碳沉积物的含量均显著降低。随距离根系采样距离的增加，不同处理间物质含量趋于接近。接种病原菌导致硝态氮处理中各类根系分泌物含量出现不同程度的降低，而在铵态氮接菌下根系分泌物的组分与其它处理间存在显著差异。供应硝态氮时，地上部植株产生了更为稳定的根系分泌物以及较高含量的酮类物质。根际空间内，根系分泌物主导的针对病理型真菌的化感作用是硝态氮抑制黄瓜枯萎病发生的关键。 5、添加不同碳源物质培养病原菌的结果表明糖类物质作为碳源相较于氨基酸类和有机酸类物质能够促进病原菌的孢子萌发，氨基酸类物质作为碳源相较于糖类和有机酸类物质能够促进病原菌的毒素产生。 6、土壤培养试验结果表明，病原菌添加仅导致纯铵培养的土壤中总真菌数量显著上升。随培养时间的增加，纯铵态氮处理的土壤在添加病原菌后总真菌数量持续下降，但病原菌数量始终高于不接菌处理。在添加病原菌的后期，纯铵态氮处理土壤对大多数碳源的利用水平急剧下降，铵硝混合和硝态氮处理的土壤微生物营养生态位宽度逐步上升并维持稳定。在铵态氮条件下，病原菌可以有效利用土壤中的碳源以占据生态位，并通过进一步改变植株糖类、氨基酸及有机酸代谢促进孢子萌发及毒素产生，最终导致病原菌成功定殖。 综上所述，在硝态氮抑制黄瓜枯萎病发生的过程中，根际土壤环境因子、根际碳沉积物的化感作用以及病原菌定殖、生长和产毒能力共同介导了根际土壤真菌群落的响应，具有较高多样性和较强群落内部互作关系的根际土壤真菌群落可以有效抑制病原菌的入侵和枯萎病的发生。
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