大豆孢囊线虫抑制性土壤核心微生物群及生态机制研究

The soybean cyst nematode (SCN; Heterodera glycines) is the most destructive pest of soybeans worldwide. Long-term monoculture cropping of soybean commonly results in suppressive soils of SCN. Our research has indicated that microbiota from soybean rhizosphere and SCN cysts are responded to SCN suppression in the suppressive soils. This project aims: to investigate the core microbial taxa associated with SCN suppression of suppressive soils by examining their characteristics (suppressiveness, transmission and biogenesis) with high-throughput sequencing; to illustrate the contributions of microbiota from soybean rhizosphere and SCN cysts by transmission experiments (transfer rhizosphere microbiota and cyst microbiota to conducive soils respectively); to identify the functions of fungi and bacteria in the suppressiveness of suppressive soils by depressing fungi or bacteria of the suppressive soils with antibacterial or antifungal antibiotics; Overall, this project will provide new insight of core microbial taxa and the ecological mechanism of the suppressive soil, and enrich the scientific bases for the effective biocontrol of nematode, with innovation of both academic and practice.

大豆孢囊线虫是大豆生产上最重要的病害，然而在自然条件下连作感病大豆品种后常常会形成大豆孢囊线虫抑制性土壤，前期研究发现抑制性土壤形成与大豆根际及线虫孢囊微生物有关。本项目在温室及实验室条件下通过抑制性土壤特性（抑制性、传导性、生物源特性）研究，结合高通量测序，揭示与孢囊线虫抑制性土壤有关的核心微生物种类；通过抑制性土壤中大豆根际微生物和孢囊微生物分别进行传导实验，明确根际及孢囊微生物对抑制土壤形成的贡献；通过抑制性土壤杀真菌和杀细菌抗生素处理，明确真菌与细菌对抑制性土壤形成的贡献，最终解析大豆孢囊线虫抑制性土壤形成的核心微生物种类及生态机制，不仅为生物防治理论增添新的内容，而且为线虫的有效生物防治提供科学依据，在理论和实践上具有显著的创新性。

抑制性土壤是自然界生物防治的典范，前期研究发现抑制性土壤形成与大豆根际及线虫孢囊微生物有关，然而微生物导致孢囊线虫抑制性土壤形成的生态机制尚不明确。本项目通过温室试验结合高通量测序取得以下成果：1）明确了与孢囊线虫抑制性土壤有关的核心微生物种类；2）通过抑制性土壤根际微生物和孢囊微生物的传导实验，明确了根际和孢囊微生物皆与土壤的抑制性有关，且孢囊际微生物的作用大于根际；3）通过杀真菌和杀细菌抗生素处理抑制性土壤试验，明确了根际微生物中真菌比细菌对土壤抑制性的贡献更大，而孢囊微生物中细菌的作用大于真菌；并推断抑制性土壤中孢囊细菌群落的形成过程是由土壤中的细菌经历植物根部的选择作用并最终定殖到孢囊。本项目阐明了大豆孢囊线虫抑制性土壤关键微生物类群，解析了根际微生物及孢囊微生物在抑制性土壤中的作用，明确了真菌与细菌对抑制性土壤形成的贡献，为线虫的有效生物防治提供了科学依据。