DSE对蓝莓根腐病菌抑菌机理及其对蓝莓抗根腐病的影响

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中文摘要：蓝莓学名笃斯越橘(Vaccinium uliginosum Linn.)，属杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccinium)植物。随着我国蓝莓栽培面积不断扩大，蓝莓病害日趋突出，蓝莓根腐病造成蓝莓品质和产量严重损失。蓝莓属于浅根系、无根毛植物，自然条件下常与共生真菌形成互惠共生关系，深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes, DSE)能与蓝莓建立共生关系，提高蓝莓抗病性，是尚待开发的微生物资源，利用蓝莓根部共生真菌进行蓝莓根腐病的防治研究是蓝莓根腐病绿色防控的重要手段。本研究为明确DSE对蓝莓根腐病菌的抑菌机理，采用平板对峙法、平板对扣法和平板法检测DSE挥发性物质、非挥发性物质的抑菌效果及其产生的次级代谢产物和DSE产生防胞外酶情况。筛选出抑菌效果较好的DSE进行盆栽防效试验，检测DSE对蓝莓根腐病的防治效果，检测蓝莓苗木生理、根系生理和植物防御酶的变化，测定土壤理化性质和土壤根际微生物多样性。同时，通过转录组测序技术测定分析DSE诱导蓝莓抗根腐病相关基因的表达。利用蓝莓DSE进行蓝莓根腐病的防治能够获得防效更稳定的生防菌资源，对蓝莓根腐病的绿色防控具有重要意义。 (1)通过平板对峙法从课题组前期分离的蓝莓根部DSE菌株中筛选出10株能够显著抑制蓝莓根腐病病原菌(Fusarium oxysporum)生长的菌株。通过平板对扣法和平板法检测10株DSE挥发性物质、DSE非挥发性物质抑菌效果及其产生的次级代谢产物和DSE产生防胞外酶情况。结果表明：10株DSE真菌和蓝莓根腐病菌之间均产生了明显的抑菌带，致病菌的生长受到明显的抑制。10株DSE产生的挥发物质和发酵滤液对蓝莓根腐病菌的生长均有一定抑制作用，DSE菌株挥发物质对病菌菌丝生长抑制率最高达37.25%，发酵滤液浓度为50%时对病菌菌丝生长抑制率最高达77.89%。对4株抑菌效果较好的DSE菌株的非挥发性抑菌代谢产物进行测定，发现其含有异亮氨酸、苯丙氨酸、甜菜碱和缬氨酸等10已知抑菌活性物质。10株DSE菌株均能产生β-1,3葡聚糖酶、9株DSE能产生纤维素酶、部分菌株能产生蛋白酶。以上结果表明，DSE可以通过多种途径有效抑制蓝莓根腐病菌的生长。 (2)根据前期试验筛选出FF21(Arcopilus aureus)、MA19(Dactylonectria torresensis)、MF4(Phialocephala fortinii)三株抑菌效果较好的DSE菌株，以单接及混接的方式与蓝莓根腐病病原菌接种至蓝莓盆栽苗上。处理组FF21、MA19、MF4及FF21+MF4混接的处理组表现出较好的防治效果，其中处理组FF21+MF4对蓝莓根腐病的防治效果可达到82.55%。DSE接种显著激活蓝莓抗病性酶活活性进而降低尖镰孢菌导致的胁迫，与清水对照和只接种病原菌尖镰孢菌的对照相比，接种DSE处理组蓝莓的生物量、根系活力、可溶性蛋白、可溶性糖、植物和土壤养分和土壤酶活性均显著上调。 (3)对所有处理组的根际土壤真菌和细菌群落组成进行测序。结果表明：得到1166个真菌和7629个细菌操作分类单元(OTUs)。接种DSE防治蓝莓根腐病处理组的真菌和细菌物种组成均不相似，接种DSE所有处理组和对照组(清水和只接种病原菌尖镰孢菌F7)之间有显著性差异。所有DSE处理组中，子囊菌门和担子菌门是主要的真菌优势门，而变形菌门是细菌的主要优势门，镰孢菌属、木霉属、毛壳属和青霉属为真菌的主要优势属，节杆菌属和假单胞菌为细菌的主要优势属。所有接种DSE处理组的土壤真菌、细菌的多样性和丰富度显著高于对照组只接种病原菌尖镰孢菌。与对照组只接种病原菌尖镰孢菌相比，处理组FF21+F7、MA19+F7、MF4+F7和FF21+MF4+F7木霉属、毛壳属和青霉属等有益微生物在土壤中富集。结果表明，接种DSE防治蓝莓根腐病改变了蓝莓根际群落微生物的物种组成。 (4)利用转录组测序技术对接种DSE防治蓝莓根腐病不同处理进行测序。与处理组只接种病原菌尖镰孢菌F7相比，处理组FF21+F7主要参与了植物病原体相互作用、丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路等；处理组MA19+F7主要参与了异黄酮类生物合成等；处理组MF4+F7主要参与了酪氨酸代谢过程、谷胱甘肽代谢等。DSE处理组参与应激激活蛋白激酶信号级联的MKK2(MAPKKK是一种丝氨酸/苏氨酸激酶)基因、参与催化活性的PAT(Palmitate Transferase，PAT)基因和气孔复合体发育的EPF1_2(植物特异性EPF型蛋白)基因表达均上调。MKK2、PAT和EPF1_2等植物抗病基因参与诱导蓝莓产生系统性抗性，提高蓝莓抗病性。综上，接种DSE能提高蓝莓对蓝莓根腐病的抗性。本研究结果能够为蓝莓根腐病的生物防治提供理论基础，对蓝莓根腐病的绿色防控具有重要意义。

作者：

倪天征

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关键词：

蓝莓根腐病深色有隔内生真菌抑菌活性转录组测序

授予学位：

硕士

学科专业：

林学

导师：

侯瑞

学位年度：

2024

学位授予单位：

贵州大学

语种：

中文

中图分类号：