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兰州百合在连作过程中其产量和质量受到了严重的影响,即连作障碍。作物的连作障碍是诸多因素综合作用的结果,到目前为止,兰州百合连作障碍的问题尚未切实解决,要明确其主要原因还需要深入进行系统研究。本论文以兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)为试材,对百合根际真菌群落的多样性、根系分泌物的分离鉴定及其在土壤的累积规律、自毒物质的自毒作用机制及其对主要致病菌的化感作用进行了研究,以期揭示根系分泌物在百合连作障碍中的化感作用,探究百合连作障碍引发的因素,为缓解百合连作障碍,防治病虫害提供理论依据。主要结果如下: 1.从所有土样中总共获取到构建OTUs并且获得分类信息的Tags数为615030条,根据97%相似性将tags聚类最终得到855个OTUs。真菌多样性(包括Shannon指数和Chao1)随连作年限的延长呈现下降的趋势。土壤真菌群落以Ascomycota(子囊菌门)为主(占总丰度的65.1%)。与对照相比,Fusarium oxysporum(尖孢镰刀菌)、Penicillium sp.(青霉菌属)、Alternaria longissim(链格孢菌属)、Botrytis cinereaa(灰葡萄孢菌)和Colletotrichumcircinans(炭疽刺盘孢菌)这些推定的致病菌在连作土壤中相对丰度较高,而使得Mortierellaalpina、Glomeromycotan fungus(丛枝菌根真菌)、Trichoderma sp.(木霉属)这些推定的植物有益菌相对丰度降低。这表明真菌病原菌在连作土壤中的累积使得植物有益菌减少,这很可能是百合连作中产量降低,病害加重的因素之一。 2.百合根系分泌物显著抑制了莴苣的根长,其抑制程度随浓度升高而增强。在植物毒性最强的流分中,大部分化学成分是酚酸和脂肪酸,其中以邻苯二甲酸为主。经鉴定,毒性化感物质是邻苯二甲酸、己二酸、棕榈酸、油酸和硬脂酸。百合组织培养试验测定发现邻苯二甲酸和己二酸的毒性最强。邻苯二甲酸在土壤中的浓度随百合连作从9.73升高至27.7μg·g-1。由此可知,根系分泌大量的邻苯二甲酸及其在连作土壤中的残留累积,可能是引发兰州百合连作障碍的机制之一。 3.邻苯二甲酸降低了百合根长、植株鲜重和种球鲜重,而增加了H2O2和MDA的含量。SOD、POD和CAT酶活性和总酚含量在低浓度时表现增加而高浓度时表现下降。根系活力和光合色素含量在邻苯二甲酸高浓度0.5~1.0μmol·g-1时显著下降。以上说明邻苯二甲酸诱导了百合根系氧化胁迫和脂质过氧化,扰乱了百合植株的生长和抗氧化酶系统,最终导致百合种球产量的下降。 4.邻苯二甲酸在浓度0.05到0.5mM时对尖孢镰刀菌菌落生长(菌丝生长)和真菌生物量表现轻度抑制但不显著,而在1.0mM时显著抑制了菌落生长。所有浓度的邻苯二甲酸对平板培养的孢子萌发和液体培养的孢子产量的抑制均不显著。液体培养基中真菌毒素产量和致病性相关的水解酶(蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和淀粉酶)活性均在邻苯二甲酸浓度大于等于0.25mM时增加幅度大而显著。由此可知,邻苯二甲酸在土壤生态相关的浓度0.25mM时能够通过促进真菌毒素的产量和水解酶的活性产生化感作用,这可能是植株枯萎病发生的诱导因素之一。 本研究揭示了百合连作障碍的两个主要原因:一个是有益菌减少、致病菌增加的土壤微生物群落的消长变化,另一个是百合根系分泌物对百合生长的抑制作用;发现了主要致病菌是尖孢镰刀菌,主要化感物质是邻苯二甲酸;邻苯二甲酸一方面抑制百合生长,另一方面刺激尖孢镰刀菌分泌毒素和水解酶加剧病害的发生,对生产实践中确定缓解百合连作障碍的措施具有重要的指导意义。