1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
课题意义：
植物在土壤中会遭遇到各种生物和非生物逆境，如干旱、盐害、土传病菌侵染等，植物根际微生物群落在帮助其摆脱逆境方面起到重要作用。正常情况下，植物遭遇土传病菌入侵或其他胁迫时，会调整根系分泌物组分和数量，进而选择性的富集能适应高度竞争性的根际环境和能利用这些特殊物质的微生物，从而塑造出具有特定功能的微生物区系来缓解环境胁迫，保障植物健康生长。通过本课题实验，我们尝试找到植物根系分泌物、土壤微生物组成和植物健康三者之间的联系，以此为揭示连作障碍发生机制和防控土传病害提供理论基础。
国内外研究概况：
2. 研究的基本内容和问题
研究目标：
考察根系分泌物不同组分对土壤（有益）细菌群落和植物根系组织的影响，根系分泌物对植物健康的影响是什么？土壤细菌群落在这一过程中的作用是什么？最终阐明土传青枯病害发生的内在机制。
3. 研究的方法与方案
研究方法：
简单来说可概括为3个试验系统和3个评价体系。
试验系统：微培系统、土培系统、水培系统
评价体系：青枯菌侵染效率的评价体系、土壤微生物群落结构和功能改变的评价体系、根系分泌物对番茄根系生理活性影响的评价体系
技术路线见附录
实验方案：
一、研究材料
①供试土壤。采集未种植过番茄的健康水稻土，根据需要进行灭菌处理。
②供试菌株及培养：致病性青枯菌QL-Rs1115，为生理小种1生化小种3，对番茄、青椒、茄子及烟草等有很强的致病作用（Wei et al.，2011），其红色荧光蛋白标记菌株Rs-rfp为本研究的模式入侵病原菌（图4）。供试菌株在NA培养基中过夜培养，用生理盐水（0.85%）洗3遍，调整至OD600为1。
图4青枯菌野生型菌株（A）及Rs-rfp在荧光显微镜下的形态（B）
③根据文献检索，选择52种番茄根系分泌物组分，其中包括糖、氨基酸、有机酸和酚酸四大类，具体见表1：
表1 本项目研究中拟采用的番茄根系分泌物组分
类别 | 编号 | 中英文名称 | 类别 | 编号 | 中英文名称 |
糖 | 1 | 果糖Fructose | 氨基酸 | 27 | L-丙氨酸L-Alanine |
2 | 葡萄糖Glucose | 28 | β-丙氨酸β-Alanine | ||
3 | 蔗糖Sucrose | 29 | L-精氨酸L-Arginine | ||
4 | 麦芽糖Maltose | 30 | L-天门冬酰胺L-Asparagine | ||
5 | L-阿拉伯糖L-Arabinose | 31 | γ-安酪酸γ-Aminobutyric acid | ||
6 | D-半乳糖D-Galactose | 32 | 瓜氨酸Citrulline | ||
7 | D-甘露糖D-Mannose | 33 | 谷氨酰胺L-Glutamine | ||
8 | D-木糖D-Xylose | 34 | L-甘氨酸L-Glycine | ||
9 | D-核糖D-Ribose(Rib) | 35 | L-组氨酸L-Histidine | ||
10 | D-甘露醇D-Mannitol | 36 | 异亮氨酸Isoleucine | ||
有机酸 | 11 | 乙酸Acetic acid | 37 | L-赖氨酸L-Lysine | |
12 | 抗坏血酸Ascorbic acid | 38 | L-亮氨酸L-Leucine | ||
13 | 柠檬酸Citric acid | 39 | L-蛋氨酸L-Methionine | ||
14 | 甲酸Formic acid | 40 | L-苯丙氨酸L-Phenyalanine | ||
15 | 半乳糖醛酸Galacturonic acid | 41 | L-脯氨酸L-Proline | ||
16 | 戊二酸Glutaric acid | 42 | L-丝氨酸L-Serine | ||
17 | 乙醇酸Glycolic acid | 43 | L-苏氨酸L-Threonine | ||
18 | 乳酸Lactic acid | 44 | L-色氨酸L-Tryptophan | ||
19 | 马来酸Maleic acid | 45 | L-缬氨酸L-Valine | ||
20 | 苹果酸Malic acid | 酚酸 | 46 | 绿原酸Chlorogenic acid | |
21 | 丙二酸Malonic acid | 47 | 咖啡酸Caffeic acid | ||
22 | 2-酮戊二酸2-Oxoglutaric | 48 | 阿魏酸Ferulic acid | ||
23 | 丙酮酸Pyruvic acid(Pyr) | 49 | 香草酸Vanillic acid | ||
24 | 琥珀酸Succinic acid(Succ) | 50 | 水杨酸salicylic acid | ||
25 | 酒石酸Tartaric acid(Tar) | 51 | 苯甲酸benzoic acid | ||
26 | 草酸Oxalic acid(Oxal) | 52 | 羟基苯甲酸p-hydroxybenzoic |
④OS基础培养基(Schnider-Keel, et al., 2000)：Na2HPO4 7.01 g/L，KH2PO4 6.8 g/L，MgSO47H2O 1.19 g/L，(NH4)2SO4 1.2 g/L，CaCl27H2O 8.810-2 g/L，FeSO47H2O 7.010-3 g/L，(NH4)6Mo7O244H2O 2.010-4 g/L，Na-EDTA 2.510-3 g/L，ZnSO47H2O 1.11 g/L，MnSO46H2O 1.5410-3 g/L，CuSO45H2O 3.9010-4 g/L，Co(NO3)26H2O 2.5010-4 g/L，Na2B4O710H2O 1.8010-4 g/L，NiCl26H2O 1.3010-3 g/L。该培养基不含碳源，本研究使用的碳源见表1。
⑤番茄品种：Micro-Tom。Micro-Tom番茄是矮化品种，具有适于本研究的特征（图5）：ⅰ植株矮小，植株高仅10-20 cm，种植密度高，可在实验室内多层立体放置。同时，Micro-Tom番茄矮化微型的特征也降低了植株管理所需的人工；ⅱ生命周期短，利于缩短实验周期，加快实验进程。ⅲ对光照要求不严，可在普通光照培养箱或组培室中培养。
⑥水培营养液：2.0 mmol.L-1Ca(NO3)2.4H2O，1 mmol.L-1KH2PO4，2 mmol.L-1 MgSO4.7H2O，4 mmol.L-1CaSO4.2H2O，5 mmol.L-1K2SO4，2.8 mg.L-1Fe-EDTA，2.13 mg.L-1MnSO4.4H2O，调节pH为6.0。
二、研究手段和方法
碳源组合方案：1种：48个组合；
16种：54种组合；
48种：5个重复；
共计：107个组合，用于室内和温室盆栽处理
具体见表二。
土培实验按照以往实验设计进行。
可行性分析：
在选题上，大量研究表明，作物根系分泌物是土壤感病的原因，有关其中的化感和自毒物质的研究备受青睐。自毒作用通过影响作物根系生理活性而阻碍其生长，造成作物抗逆性下降，易于感病。化感作用不仅影响下茬作物的生长，还会影响根际土壤微生物群落结构，使其向易感病的区系转变，从而造成连作障碍。本项目根据前人研究基础，综合研究三个因素：病原菌定殖、化感作用和自毒作用对青枯菌侵染植物的影响，建立三者的内在联系，从而全面深入的揭示土传病害受根系分泌物影响的机制，找到植物根系分泌物、土壤微生物组成和植物健康三者之间的联系，为能对症防控土传青枯病提供理论基础。
在方法上，本人所在课题组成员已熟练掌握相关知识，并深入了解了有关微生物分析技术及方法。
在条件上，本研究课题具有较好的研发平台条件。
表二 碳源组合方案
4. 研究创新点
创新点1：以根系分泌物为着手点，将其分为利病菌、化感和自毒等三类物质，从三类物质各自的作用对象及结果来阐明根系分泌物的贡献；
创新点2：从青枯菌入侵寄主根系的三个环节（从土体趋化到根际，从根际竞争到根表定殖，从根表入侵到根内）展开研究根系分泌物的贡献。
5. 研究计划与进展
研究计划：
2017.3.10-2017.3.31 查阅课题相关文献，储备进行实验所需的各种知识，学习实验室各种仪器设备的使用，掌握实验基本操作方法。
2017.4.1-2017.5.15 进行相关实验并及时处理数据，进行讨论分析。
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