基于454测序技术的生物有机肥修复香蕉连作枯萎病发生土壤微生物区系的研究

香蕉巴拿马土传枯萎病在我国普遍发生，已经成为我国香蕉产业可持续发展的限制因子，香蕉连作后土壤微生物区系失衡是引起这种土传枯萎病的主要原因。前期研究表明通过外源加入有益微生物及其相适应的有机载体可以恢复连作土壤的微生物区系，从而防止土传枯萎病的发生，但在土壤中具体哪些微生物类群的存在且保证一定的数量，能够控制病原微生物的爆发、避免香蕉植株发病、达到健康土壤微生物区系的标准迄今未知。本项目拟利用454 测序技术分析土壤微生物具体类群，辅以Real-Time PCR 技术测定尖孢镰刀菌数量和B/F （细菌总素/真菌总数）值的方法，研究香蕉健康和发病植株根际和土体土壤微生物区系的特征，分析香蕉连作对根际和土体土壤微生物区系的影响，阐明微生物有机肥生防枯萎病的微生物生态学机理，揭示香蕉健康土壤微生物区系的平衡机制，最终为构建香蕉根际和土体土壤的健康微生物区系打下理论基础。

利用有机类肥料改良土壤来防控香蕉土传枯萎病被认为是防控香蕉枯萎病的一个重要措施。本课题首先通过分析自然发育形成的健康蕉园和发病蕉园土壤微生物区系之间的差异，研究了健康蕉园土壤微生物区系特征：健康蕉园与发病蕉园的微生物群落结构具备很大的差异；低发病蕉园土壤细菌丰富度、多样性及均匀性均高于高发病土壤；低发病土壤中酸杆菌门的比例均高于高发病土壤，拟杆菌门的比例均低于高发病土壤；低发病土壤中厚壁菌门中芽孢杆菌纲微生物的比例高于高发病土壤。接着分析了新垦地生物有机肥的施用可持续防控香蕉枯萎病的土壤微生物学机制。临高基地：生物有机肥的施用显著提高了微生物碳源利用能力，增强了土壤微生物的活力；优化了土壤微生物区系，其土壤微生物群落结构均趋于稳定，与非连作土壤接近，起到了阻止连作退化的发生；增加了土壤细菌的丰富度和多样性，稳定了真菌的丰富度和多样性。生物有机肥应用后，变形菌门为主导微生物，拟杆菌门微生物的比例在下降，且与发病率呈负相关，酸杆菌门微生物比例在上升；增加了弧菌门真菌的比例，同时稳定了子囊菌门真菌的比例。澄迈基地：新垦蕉园两年施用生物有机肥的应用控制了枯萎病发病率，增加了香蕉的产量。相比于对照健康植株根际，生物有机肥的施用增加了根际细菌的丰度、多样性及OTU数量，抑制了真菌的丰度和多样性；引导了细菌和真菌群落结构的改变。施用生物有机肥显著提高了根际假单胞菌和芽单胞菌属的相对丰度，降低了病原菌的数量。表明，生物有机肥的施用能够形成抑病型的根际土壤微生物区系通过优化根际微生物群落结构和增加有益种属的数量。土体土壤分析表明，相比于有机肥联合化肥施用的对照，生物有机肥的施用虽未降低病原菌的数量，但显著优化了微生物群落结构，增加了相应种属的数量。研究结果最终表明，生物有机肥的施用首先构建了健康土体土壤微生物区系，从而诱导了健康的根际土壤微生物区系。同时研究了连作地生物有机肥防控香蕉枯萎病的土壤微生物学机制：生物有机肥的施用，有效防控了连作香蕉枯萎病的发病率，增加了产量，提升了香蕉的品质。生物有机肥的施用增加了细菌丰富度和多样性，土壤真菌的丰度略有增加，但不显著；改变了微生物群落结构；增加了厚壁菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门的微生物比例，提高了芽孢杆菌纲和γ-变形菌门微生物的比例；降低了病原菌的数量。