论文题目：外源添加L-脯氨酸对棉花黄萎病发生及其根际土壤微生物群落的影响

发表期刊：中国农业科学

作者：赵卫松（第1），马平（通讯作者）

作者所在部门：植物病害生物防治研究室

内容简介：

根系分泌物是植物与土壤微生物进行互作的信号媒介，对于植物病害发生和植株生长均具有重要调控功能。论文旨在明确棉花根系分泌物 L-脯氨酸抵御棉花黄萎病发生的微生态机制，揭示 L-脯氨酸介导的根际微生物与棉花黄萎病发生的互作关系，为构建生物防治土传病害的有益菌群提供新视角。通过温室盆栽试验，以外源添加不同浓度的 L-脯氨酸（0、50、100、200 和 400 mmol·L^-1）为试验处理，采用实时荧光定量 PCR（real-time qPCR）和宏基因组测序技术分别测定不同处理的土壤中大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）DNA 拷贝数量和土壤微生物群落结构及功能，采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物群落结构，利用冗余分析研究土壤养分因子与微生物群落结构的相关性，利用斯皮尔曼相关分析研究微生物群落结构功能代谢途径的相关性。与空白对照相比，低浓度（50 mmol·L^-1）L-脯氨酸处理不能够减轻棉花黄萎病的发生，高浓度（100、200 和 400 mmol·L-1）L-脯氨酸处理的病情指数分别下降 22.51%、60.23%和 64.23%。qPCR 结果表明，L-脯氨酸处理不能够显著降低土壤中大丽轮枝菌拷贝数量。宏基因组测序分析表明，L-脯氨酸处理后细菌多样性 Shannon 指数显著增加，真菌多样性 Shannon 指数呈下降趋势。在属水平上，L-脯氨酸处理后类诺卡氏菌属（Nocardioides）、溶杆菌属（Lysobacter）、节杆菌属（Arthrobacter）、Phycicoccus、假单胞菌属（Pseudomonas）和毛霉菌属（Mucor）的相对丰度呈上升趋势。线性判别分析表明，除浓度为 100 mmol·L^-1的 L-脯氨酸外，外源添加 L-脯氨酸处理后根际土壤微生物 KEGG 通路的富集情况发生改变。冗余分析表明，细菌群落组成受 pH、电导率、硝态氮、铵态氮和有机质显著影响，而真菌群落组成与铵态氮存在显著相关性。Spearman 相关分析表明，细菌的 KEGG 代谢通路与 pH、有机质、铵态氮含量呈负相关关系，而与电导率和硝态氮呈正相关关系；真菌的大部分 KEGG 代谢通路与土壤养分的相关性较差。外源添加适量 L-脯氨酸通过改变土壤细菌群落结构和功能，增加有益微生物的相对丰度，从而影响棉花黄萎病的发生，但其不能够改变病原菌数量。同时，根际细菌群落组成和功能均与土壤养分存在相关性。