连作条件下导病抑病型植烟土壤根际微生物群落演替及生物修复

Tobacco is one of the important economic crops in China. Under continuous tobacco cropping, the conductive- and suppressive- soil have quite different characteristics, the reason of which is the difference of rhizosphere microbial community. High throughput sequencing and isotope probing technology were employed to study the microbial functional difference and structural diversity of tobacco conductive- and suppressive- soil under continuous mono-cropping. The difference, succession and functional feature of rhizosphere microbiology related to nitrogen cycling were investigated. The impact of tobacco root exudates on soil microbial community in conductive- and suppressive- soil under different continuous cropping years and its correlation with the different soils were also studied. Using the disease-suppressive soil microorganisms we will develop a novel soil conditioner for bio-remediation. This research will supply a solid theoretical and application foundation for the bio-control of tobacco continuous cropping obstacles.

烟草是我国重要的经济作物之一，烟草连作下导病与抑病型土壤表现完全不同，究其主要原因是根际微生物群落的不同。本项目拟采用高通量测序法、稳定性同位素核酸探针技术研究连作下烟草导病与抑病型土壤微生物功能差异性、群落结构多样性的不同，探索不同连作年限下导病与抑病型土壤中根际氮素循环相关微生物以及活性微生物的演替及功能特征，研究烟草根系分泌物在不同连作年限导病与抑病型土壤中对微生物群落的影响以及其在不同质地健康土壤中对微生物是否存在趋化作用，探索利用抑病土壤微生物研制土壤调理剂进行生物修复，为植烟土壤消除连作障碍打下坚实的理论与应用基础。

植烟土壤微生物的种群失调，烟田土壤逐渐分化为青枯病导病型和抑病型土壤。本研究从不同抗性品种烟草的根系分泌物物质组成不同及对烟草青枯病菌（Ralstonia solanacearum, Rs）具有较大影响差异的现象出发，采用宏基因组高通量测序技术开展烟草根系分泌物介导下的导病抑病植烟根际土壤微生物差异研究，在此基础上利用稳定同位素核酸探针(DNA-SIP)技术探明导病抑病植烟根际土壤氮/碳循环微生物特征，揭示不同抗性烤烟对青枯病的防控机制及连作障碍发生的微生物学机制。同时利用整体扩繁技术将抑病土壤中的微生物组发酵，研制生物有机肥，生物防控土传病害。主要结果如下：.1. 不同抗性品种的根系分泌物含量差异显著的主要物质有四种，分别为苯甲酸、棕榈酸、富马酸和阿拉伯糖。苯甲酸可能是烤烟红花大金元分泌物中青枯病的诱发物质，而富马酸可能是促进烤烟K326抑制青枯病的辅助物质。.2. 分离、筛选和鉴定不同抗性品种烟草根际主要可培养微生物，其中K326中分离的两株菌对青枯菌Rs的抑菌率最高。分离菌株对根系分泌物主要物质趋化响应差异明显。.3.不同抗性烟草根系分泌物介导下导病、抑病植烟根际土壤微生物差异明显。红花大金元与K326根系分泌物对土壤微生物的促进作用不同。导病土壤门水平上大多数物种与养分因素显著相关，其中10个物种与全氮（N）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）、全钾（K）、速效钾（AK）及有机质（OM）呈显著负相关。.4. 导病型植烟土壤与氮/碳相关微生物主要是变形菌门，包括青枯菌在内的病原菌。表明导病土壤受作物的影响较大，容易致病；而抑病土壤中放线菌门占比较高，表明抑病土壤有利于发挥抗性作用。KEGG pathway分析后发现，无论是导病土壤还是抑病土壤，由土壤及烟株根系调控的代谢途径都具有相同的差异，即在2-Oxocarboxylic acid metabolism、Biosynthesis of amino acids和Biosynthesis of antibiotics三类调控途径上都具有明显的差异。.5. 使用抑病土微生物整体扩繁技术修复导病土后，亩均产量增幅为12.02%，均价亩均提升3.47%，外观质量明显较优于对照的达到50%以上，田间青枯病和黑胫病的防控率都达到60%以上。