非根际土壤微生物的变化影响根际微生物对枯萎病的抑病作用|FASE专辑

导  读

这项研究提供了一种综合的方法，在农业实践和土壤管理的背景下揭示了土壤微生物帮助植物抵抗病原菌的生物学机制。

来源：农业科学与工程前沿（2020年8月25日）

健康土壤，健康食品

Healthy Soil for Healthy Food

专辑文章介绍

第七篇 

▎论文ID

Changes in bulk soil affect the disease-suppressive rhizosphere microbiome against Fusarium wilt disease

非根际土壤微生物的变化影响根际微生物对枯萎病的抑病作用

期  刊：Frontiers of Agricultural Science and Engineering（FASE）

作者 :  Lin FU，Wu XIONG, Francisco DINI-ANDREOTE, Beibei WANG, Chengyuan TAO, Yunze RUAN, Zongzhuan SHEN, Rong LI，Qirong SHEN

通讯作者 :  Rong LI

Jiangsu Provincial Key Laboratory of Solid Organic Waste Utilization, Jiangsu Collaborative Innovation Center of Solid Organic Wastes, Education Ministry Engineering Center of Resource-Saving Fertilizers, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China

 : [e-mail]

  Cite this article :  

Lin FU,Wu XIONG,Francisco DINI-ANDREOTE, et al. Changes in bulk soil affect the disease-suppressive rhizosphere microbiome against Fusarium wilt disease[J]. Front. Agr. Sci. Eng. , 2020, 7(3): 307-316.

文章摘要 

利用土壤微生物组帮助植物抵抗病害并促进植物生长是近年研究的热点。然而，目前对于非根际微生物组与根际微生物组之间关系的研究相对较少。本文研究了施用生物有机肥且应用有机管理的单作栽培中的香蕉非根际和根际微生物组的变化。研究发现在新开垦的农田中应用生物防治技术，取得了较好的生物防治效果，为枯萎病的预防提供了有效的方法。通过MiSeq测序和定量PCR进一步表征土壤微生物的变化，结果表明，抑病土对病害的抑制主要是由根际微生物群落的结构所调控的，微生物组对病害抑制作用主要与假单胞菌属、黄体土单胞菌属、贪铜菌属、酸杆菌属、Ohtaekwangi属和杜檊氏菌属等一组特定的富集细菌有关。最后，利用结构方程模型表明，非根际微生物的变化决定并诱导了根际微生物的变化，根际微生物的变化是抑制病原菌的关键。总而言之，这项研究提供了一种综合的方法，在农业实践和土壤管理的背景下揭示了土壤微生物帮助植物抵抗病原菌的生物学机制。

关键词：农业措施，土体土，抗病，根际生态

文章亮点

1.土壤管理能够影响香蕉枯萎病发病率和果实产量。相比于有机系统，生物有机系统可以显著降低香蕉枯萎病发病率并提高香蕉的平均产量。

2.施肥方式是导致微生物组成差异的主要原因。

3.微生物变化是根际免疫的主要原因。

4.非根际细菌群落的变化是诱导根际细菌群落变化的主要原因。

5.生防防治剂以及响应性细菌都是植物病害抑制的指标。

文章图表

图1：生物有机系统和有机系统中香蕉枯萎病发病率(a)和产量(b)。P值采用T检验。标准误差n=3。

图2：细菌和真菌丰度(目标拷贝数)、丰富度(Sobs)和多样性(Faith’s PD)指数。框图显示中位数(粗彩色线条)、平均值(黑色菱形)、第一个四分位数(下框边界)、第三个四分位数(上框边界)，偏离方框高度不超过方框高度的1.5倍的数据值范围(垂直线)。BIOB，生物有机系统的非根际土壤；CFB，有机系统的非根际土壤；BIRER，生物有机系统的根际土壤；CFR，有机系统的根际土壤。（P<0.05）

图3：(a, b)非度量多维尺度分析(NMDS)和(c, d)多元回归树分析(MRT)。BIOB，生物有机系统的非根际土壤；CFB，有机系统的非根际土壤；BIRER，生物有机系统的根际土壤；CFR，有机系统的根际土壤。在树下用不同形状和颜色的符号表示分析中所包含的土壤样本的特性和数量。每个分割线下的数字表示由分割线解释的差异百分比。树下列出了MRT分析的R2、误差、交叉验证误差(CV误差)和标准误差(SE)。

图4：尖孢镰刀菌拷贝数与生物有机肥系统中特定细菌相对丰度之间的相关性。

图5：结构方程模型综合分析了非根际土壤和根际微生物群落(细菌和真菌)、细菌OUT水平(BOTU)的差异、生防剂NJN-6的丰度和尖孢镰刀菌丰度的直接和间接关系。箭头表示因果关系的流动。实线箭头表示有统计学意义的关系(P<0.05)，黑色虚线箭头表示无显著性关系。箭头附近的数字是标准化路径系数和P值。箭头宽度与路径系数的强度成正比。R2表示所解释的方差比例。模型的拟合优度统计数据显示在底部。

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▎下篇预告

Transmission of antibiotic resistance genes in agroecosystems: an overview

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