植物—微生物互作提高植物抗生物和非生物脅迫能力的機理研究及應(yīng)用

1、植物微生物互作提高植物抗生物和非生物脅迫能力的機理研究及應(yīng)用植物生長在復(fù)雜的自然環(huán)境中,它們不僅與多種有害生物（如食草昆蟲和微生物病原體）共同生活,而且還與有益生物（如食草動物的天敵、有益真菌及根際細(xì)菌）共存。大量的研究表明有益微生物不僅能促進(jìn)植物的生長,還能幫助植物抵御病原菌的侵染和食草型昆蟲的取食等生物脅迫,以及提高植物對干旱、低溫、鹽堿等非生物脅迫的耐受性。本研究分別探討了有益微生物促進(jìn)植物生長、防治植物蟲害、提高植物抗旱能力等機理,并研究了有益微生物在田間的應(yīng)用方法。1、Mitsuariasp.和Burkholderiasp.提高擬南芥和玉米抗干旱脅迫的能力植物根際微生物如植物根際促生

2、細(xì)菌（PGPR在干旱條件下,能夠提高植物對干旱的耐受性和促進(jìn)植物對水分的利用。本研究從擬南芥根際土中共分離到20株細(xì)菌菌株,并從中篩選出兩株具有提高擬南芥抗旱能力的菌株ADR10KADR17經(jīng)鑒定分別為Burkholderiasp.和Mitsuariasp.。進(jìn)一步的機理研究表明，ADR10和ADR17產(chǎn)生胞外多糖（exopolysaccharides,EPS）和ACC兌氛酶（1-Aminocyclopropane-1-carboxylicaciddeaminase,ACCd）,幫助植物保持土壤水分和降低植物體內(nèi)乙烯水平。在玉米上的研究表明，ADR10ffiADR17fg夠提高玉米抗旱能力、維

3、持葉片相對含水量、及提高玉米體內(nèi)防御酶活性：同時,ADR10WADR17S能夠引起植物激素水平的變化。ADR1方口ADR1再fi!過多種途徑提高植物的抗旱能力，具有一定應(yīng)用潛力。2、蓋姆斯木霉改變擬南芥葉片代謝組成并提高擬南芥對粉紋小夜蛾的抗性植物能夠通過調(diào)整自身的轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組應(yīng)對不同的環(huán)境脅迫,以提高對環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力。大量的研究表明,一些內(nèi)生真菌和植物根際促生細(xì)菌通過改變植物葉片的代謝組提高植物對取食昆蟲的抗性。本研究從擬南芥的根際土中篩選到一株蓋姆斯木霉(Trichodermagamsii),T.gamsii能增加擬南芥抗粉紋小夜蛾(Trichopulsiani)幼蟲取食的

4、能力。葉片的代謝組分析結(jié)果顯示,T.gamsii能夠顯著改變擬南芥葉片的代謝組成。T.gamsii處理的植株葉片中的氨基酸含量顯著高于未處理植株,但糖的含量顯著低于未處理植株。LC-M的析葉片中的植物?素的含量顯示T.gamsii能夠顯著提高葉片中脫落酸(Abscisicacid,ABA)的含量,但顯著減少水楊酸(Salicylicacid,SA)和3-吲哚乙酸(Indole-3-aceticacid,IAA)的含量。因此,本研究表明T.gamsii能通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)代謝組成及植物激素水平,抑制昆蟲的取食量,幫助植物抵御昆蟲的取食。3、根系分泌物和根際促生菌的分泌物共同調(diào)節(jié)著根際促生菌的促生效

5、果植物根際促生細(xì)菌(PGPR能促進(jìn)寄主作物的生長，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛。ATP-bindingcassette(ABC)transporters通過植物根系分泌物影響植物-微生物互作過程。本研究通過使用蠟質(zhì)芽胞桿菌BacilluscereusAR156和擬南芥野生型(Col-0)及其ABCtransporters的相關(guān)突變體(Atabcg30、Atabcg36、Atabcg37、Atabcc2和Atabcc5)的互作來進(jìn)一步闡釋PGP序口其寄主植物之間互作的機理。本研究檢測了AR15MCol-0和不同ABCtransporter突變體上的促生水平，并研究了相關(guān)的機理。研究表明，AR156促進(jìn)了

6、Col-0,Atabcg30、Atabcg36和Atabcg37地上部分的生長而抑制了Atabcc5地上部分的生長。AR156的揮發(fā)性物質(zhì)和分泌物促進(jìn)了Col-0和Atabcg30的生長,但不影響Atabcc5的生長。Col-0的根系分泌物誘導(dǎo)了AR156r嗜鐵素和產(chǎn)幾丁質(zhì)酶基因的表達(dá)，但Atabcc5的根系分泌物則抑制了相關(guān)基因的表達(dá)。GC-MS勺結(jié)果顯示，Atabcc5的根系分泌物中氛基酸、有機酸和糖的含量顯著低于野生型Col-0。本研究表明寄主植物和PGPR1過植物根系分泌物及PGP處泌物共同調(diào)節(jié)促生效果。4、混合菌劑BacilluscereusAR156和Bacillussubtili

7、sSM21在田間不同的施用方法對辣椒生長和抗青枯病的影響混合菌劑BacillussubtilisSM2儕口BacilluscereusAR156(ASB)對番茄青枯病、辣椒疫病和黃瓜根結(jié)線蟲病等土傳病害具有很好的防效。為了更有效、方便和經(jīng)濟(jì)的施用ASB我們分別在2009年和2010年研究了ASB田間不同的施用方法對辣椒生長和抗青枯病的影響。通過檢測一系列植物生長指標(biāo)、辣椒產(chǎn)量、辣椒果實營養(yǎng)成分,以及對青枯病的防治效果等指標(biāo)來確定最優(yōu)田間施用方式。本研究共選擇了浸種法、播種后立即澆灌法,和移栽時灌根三種施用方法。測試濃度為1.0X106CFU/mL1.0乂107CFU/mlf口1.0乂108CFU/m匕個濃度。結(jié)果顯示，使用1.0X107CFU/mL的ASB浸種結(jié)合和移