中国农业科学|中国农业科学院烟草研究所张成省课题组探析脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响

学术   2024-10-16 21:31   浙江  
疫霉菌可以侵染多种农作物,是农业生产上的毁灭性病害之一,如烟草疫霉(Phytophthora nicotianae)造成的烟草黑胫病。疫霉属于茸鞭生物界的卵菌,与真菌在营养体结构、基因组组成、代谢途径、繁殖(生殖)方式等方面均存在较多差异,常见的真菌抑制剂对其基本无效。目前,疫霉菌引起的卵菌病害防治仍是世界性难题,生产上以化学药剂为主,导致病原菌抗药性、药剂残留及环境污染等问题日益突出。因此,亟需开发结构新颖、作用机理独特的高活性杀菌剂来解决疫霉菌引起的作物病害问题。

近期,中国农业科学院烟草研究所/国家农业环境微生物种质资源库张成省课题组完成的题为“脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响的研究在《中国农业科学》2024年第57卷18期正式发表。

通过温室盆栽试验测定2E,4E-癸二烯酸(DDA)对烟草黑胫病的防治效果,采用实时荧光定量PCR技术检测处理后根际土壤中烟草疫霉DNA拷贝数,利用Illumina Hiseq高通量测序分析烟草根际土壤细菌、真菌和卵菌群落结构,基于冗余分析和Mantel检验研究土壤养分因子与微生物群落结构的相关性。

DDA对烟草黑胫病病情指数(A)及根际土壤烟草疫霉DNA拷贝数(B)的影响

与对照(0.5% DMSO)处理相比,1.25 g·L-1的DDA溶液灌根处理组烟草黑胫病病情指数和烟草根际烟草疫霉DNA拷贝数分别降低77.06%和84.35%,土壤pH由6.72增至6.82,电导率增加102.11%,有机质含量则降低13.05%。

DDA灌根处理对烟草根际土壤真菌和细菌多样性和丰富度无显著影响,但卵菌的OTU水平、香农指数、Chao1指数和ACE指数显著增加,辛普森指数显著降低。

主坐标分析结果显示,DDA处理显著影响烟草根际卵菌群落结构(r=0.667,P=0.028),对真菌(r=0.259,P=0.305)和细菌(r=0.593,P=0.098)则无显著影响。

细菌(A)、真菌(B)和卵菌(C)群落属水平主坐标分析

DDA处理组烟草根际土壤Phycicoccus、地杆菌属等革兰氏阳性细菌菌属的相对丰度显著增加,德沃斯氏菌属、鲍特氏菌属、假黄单胞菌属等革兰氏阴性细菌菌属丰度显著降低,曲霉属、Albifimbria、Arcopilus、树粉孢属等植物有益真菌菌属得到显著富集,疫霉属相对丰度显著下降、腐霉属丰度显著上升。Mantel检验结果表明,施用DDA引起的土壤理化性质变化对根际微生物群落无显著影响。

烟草根际土壤细菌(A)、真菌(B)和卵菌(C)在门水平上群落组成
烟草根际土壤细菌(A)、真菌(B)和卵菌(C)在属水平差异分析

2E,4E-癸二烯酸(DDA)作为一种新型天然脂肪酸化合物,能够有效防治烟草黑胫病、降低烟草根际黑胫病菌数量,并特异性调控烟草根际卵菌群落结构,具有防治作物卵菌病害的应用潜力。

该研究获得山东省农业重大应用技术创新项目(SD2019ZZ002)、中国烟草总公司重大科技项目(110202101057(LS-17))、青岛市科技惠民示范专项(24-1-8-xdny-8-nsh)的资助。



论文链接:
脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响

引用本文:

彭治鑫, 张希芬, 韩小斌, 司国栋, 徐康文, 张成省. 脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3601-3611.

PENG ZhiXin, ZHANG XiFen, HAN XiaoBin, SI GuoDong, XU KangWen, ZHANG ChengSheng. Effect of Fatty Acid Natural Product 2E, 4E-Decadienoic Acid on Tobacco Rhizosphere Microbial Communities[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(18): 3601-3611.





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