轮作作物根际分泌物对香蕉连作土壤可培养微生物区系的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

香蕉枯萎病是一种由叫尖孢镰刀菌的致病菌引起的土传病害，枯萎病的发生对香蕉产业造成严重的冲击^[1-4]。因此探究如何降低香蕉枯萎病的发病率和对其的防控方法是具有很大研究意义的。而本课题正是研究轮作作物的根际分泌物对香蕉连作土壤微生物区系的影响，为探究有效轮作作物体系防控香蕉枯萎病的这一方法的机理奠定理论基础，具有很好的应用前景，可以为香蕉的种植业带来巨大的经济效益和产业价值。

国内外有一些学者和科研工作者已经对如何防控香蕉枯萎病做了一定的研究工作。何欣等^[5]通过筛选和鉴定香蕉枯萎病的致病菌株, 之后接种不同浓度的病原菌孢子悬液，研究香蕉植株的发病程度，结果发现香蕉植株枯萎病是否发生与土壤本身的尖孢镰刀菌数量有关，发病程度高低决定于根际土壤中的尖孢镰刀菌数量，该研究也为香蕉枯萎病的诊断提供了科学的理论依据；此外本课题组还研究了生物有机肥(bio)对香蕉植株生长和香蕉枯萎病防治效果的影响，并得出采用营养钵育苗和移栽时都施用bio的方法种植香蕉，能显著地促进香蕉植株生长，有效地降低香蕉枯萎病的发病指数的结论^[6]。但目前大量蕉园连作生物障碍非常严重（发病率在20%以上），单施有机肥与生物有机肥已经很难取得非常显著的效果。因此，寻找新的配套措施联合生物有机肥的施用调控形成抑制病原微生物爆发的根际微生物区系，进而有效防控香蕉连作生物障碍成为确保我国香蕉产业持续发展的重要途径。

大量研究表明，合理的轮作栽培方式，能够为农业生产带来许多优点和多重功能，能够保存、维持和补充土壤资源，包括有机质、养分及其他的物理化学特性^[7]。恰当的作物通过与病原菌非寄主植物的轮作，能够显著降低土壤中的病原菌数量^[8]，轮作一定的时间后能够很好的克服连作生物障碍^[9]。辛侃等^[10]采用水稻轮作同时添加有机物料（椰糠、稻秆和桉树皮）的方法，研究了其对香蕉枯萎病高发病蕉园土壤中尖孢镰刀菌（foc）和其他微生物数量的影响及其对香蕉枯萎病的防控效果。结果表明，水稻轮作联合稻秆的添加能有效降低土壤中foc的数量和下茬香蕉枯萎病的发病率。赵娜等^[11]采用盆栽试验结合传统的土壤微生物多样性研究方法，探讨了不同茄科蔬菜轮作对高发枯萎病蕉园土壤中可培养细菌、放线菌、真菌和尖孢镰刀菌数量的影响，结果表明，与香蕉连作相比，辣椒和茄子轮作显著提高了土壤中的放线菌/真菌值和细菌/真菌值，且均显著增加了土壤中具有拮抗香蕉枯萎病病原菌功能的芽孢杆菌和假单胞菌的数量。黄永红等^[12]以香蕉枯萎病4号生理小种（foc4）及巴西香蕉（aaa）和广粉1号粉蕉（abb）为材料，研究了韭菜对foc4的抑制作用及其对香蕉枯萎病的防控效果，结果表明，韭菜对foc4具有高度的抑制作用，并对香蕉枯萎病具有很好的防控效果。轮作防治连作生物障碍机理主要有三个方面：（1）轮作作物的分泌物不能被病原菌所利用，甚至某些作物分泌能够抑制病原菌生长的根际化感物质；（2）轮作作物的残体能够抑制病原菌的孢子萌发和生长；（3）适宜作物轮作能够增加具有拮抗能力的根际土壤有益微生物的数量和多样性，降低病原菌数量，最终形成抑病原菌性土壤微生物区系。国内外大量的试验证明轮作通过根系分泌物的变化，使土壤中的病原菌在失去寄主或改变生活环境的条件下逐渐死亡，从而降低土

壤中病原菌的数量，达到减轻或防止土传病害的发生^[13-14]。本研究拟通过研究不同轮作作物根际分泌物对连作蕉园土壤可培养微生物区系的影响，从可培养角度解析轮作防控土传病害的土壤微生物生态学机制。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

探究不同轮作作物根际分泌物和残体对连作香蕉根际土壤微生物区系的影响，即对尖孢镰刀菌生长和孢子萌发的影响与分泌物对功能微生物数量和多样性的影响，初步揭示作物轮作降低香蕉连作土壤中尖孢镰刀菌数量的机理，为进一步阐明有效轮作体系构建连作香蕉根际健康土壤微生物区系防控香蕉连作生物障碍的机制奠定基础。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（1）根际土壤样品的获得：采样时将植株连根带土带回实验室后，用手轻抖植物根系，然后将植株根系放入离心管中，经超声波震荡，可将附着在根系表面的土壤分离下来，分离下来的土壤即为根际土。

（2）可培养真菌、细菌、假单胞菌、芽孢杆菌、放线菌数量的测定：采用细菌、真菌、假单胞菌、芽孢杆菌和放线菌选择性培养基培养法稀释涂布测定。

4. 研究创新点

目前对于轮作作物对香蕉枯萎病的防控作用的研究报道还较少，且没有清晰地探析清楚其中的机理，本课题拟通过根际分泌物和残体两方面着手，从可培养角度初步揭示作物轮作降低香蕉连作土壤中尖孢镰刀菌数量的土壤微生物生态学机理，预计能够为轮作防控连作枯萎病发生提供理论依据。

5. 研究计划与进展

研究计划

1、2014.9-2014.12：根际分泌物及残体收集（已经完成）

2、2015.1-2015.3：连作土壤及培养基等的配置（已经完成）