不同抗、感枯萎病香蕉種質根際土壤的微生物數量

漆艷香 張欣 彭軍

摘要：采用平板稀釋計數法，對22份抗、感枯萎病香蕉種質抽蕾期根際微生物數量進行測定，以探討根際微生物與香蕉種質抗性的相關性。結果表明，在相同外界環境條件下，抗性不同的香蕉種質抽蕾期的根際細菌、放線菌、真菌、尖孢鐮刀菌古巴專化型（Foc）數量有一定差異，抗病種質根際細菌、放線菌數量明顯高于感病種質，而根際真菌、Foc數量明顯低于感病種質;根際可培養細菌、放線菌數量及微生物總量與香蕉種質抗性呈極顯著正相關（P<0.01），而真菌、Foc數量與香蕉種質抗性呈極顯著負相關（P<0.01）。

關鍵詞：香蕉;枯萎病;抗性;土壤;微生物數量;真菌;細菌;放線菌

中圖分類號： S436.68+1;S154. 3 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）13-0110-04

由尖孢鐮刀菌古巴專化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense，簡稱Foc）引起的香蕉枯萎病是香蕉生產上一種毀滅性土傳病害，給香蕉產業造成了巨大的經濟損失，嚴重威脅香蕉產業的可持續發展[1]。香蕉枯萎病是根部系統侵染病害，根際微生物的活動必然會干擾病原菌的侵染，因此，研究香蕉不同抗性種質根際土壤微生物數量，對闡明香蕉抗枯萎病機制及其綜合防治具有重要的意義。對棉花、黃瓜、大豆、番茄、西瓜、煙草、香蕉等作物根際微生物與病害的發生關系研究表明，不同植物種類的根際微生物群落存在差異，且與品種抗性有一定相關性[2-10]。香蕉抽蕾期是營養、生殖生長并存的時期，同時也是香蕉枯萎病的高發期。本研究通過比較抽蕾期不同抗、感枯萎病香蕉種質根際微生物的數量差異，分析不同抗性香蕉種質與根際微生物之間的關系，以期為香蕉抗枯萎病的抗性機制研究及其防治措施的制定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試種質

供試22份香蕉種質組培苗（表1），由中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所（CATAS-EPPI）提供。

1.2 試驗地概況

試驗于2016年9月至2017年8月在海南省澄邁縣福山鎮香蕉試驗基地進行，前茬作物為巴西蕉，香蕉枯萎病發病率高達64%。供試地塊土壤為壤土，0～40 cm土層的基本理化性狀：pH值為5.3，有機質含量為29.36 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為55.77、43.29、326.96 mg/kg，細菌、放線菌、真菌、香蕉枯萎病病菌（Foc）數量分別為（3.01±0.35）×106、（4.22±0.27）×105、（7.53±0.24）×104、（3.4±0.12）×103 CFU/g（以干土計）。

1.3 試驗設計

每個試驗小區面積為160 m2，香蕉定植株行距為2 m×2 m，重復3次，隨機排列，2016年9月30日定植移栽，正常肥水管理。

1.4 根際可培養微生物數量的測定

1.4.1 取樣 采用“S”形采樣法對每小區隨機采取5點土樣。香蕉移栽前，用取土鉆鉆取試驗地0～40 cm土壤，剔除石礫、植物殘根等雜物，混合均勻，依四分法保留1 kg土樣置于0～4 ℃冷藏。抽蕾期采用抖動法采集供試香蕉種質根際土壤，用鐵鍬將其根系挖出，抖落大土塊，收集附著在根系上的土壤作為根際土壤，并將相同種質的小區土樣混合均勻，依四分法保留1 kg土樣置于0～4 ℃冷藏。

1.4.2 根際微生物分離與計數 采用稀釋涂布平板法測定根際土壤中可培養真菌、細菌、放細菌、Foc數量。細菌、放線菌、真菌分別采用牛肉膏蛋白胨培養基、高氏1號培養基、馬丁-孟加拉紅鏈霉素瓊脂培養基培養，Foc采用韓寶坤等提出的培養基和方法[11]培養。稱取10 g土樣，加入已盛有 90 mL 無菌水的三角瓶中，搖床180 r/min振蕩30 min;吸取 1 mL 濃度為10-1的土壤懸浮液，加入盛有9 mL無菌水的試管中，搖勻，即為10-2土壤懸浮液;同理，依次稀釋至所需濃度，一般真菌用10-2、10-3土壤懸浮液，放線菌用10-3、10-4土壤懸浮液，細菌用10-4、10-5土壤懸浮液，Foc用10-1、10-2土壤懸浮液;搖勻，用微量移液器分別吸取土壤懸浮液 0.1 mL，加入含有相應培養基的培養皿中，用玻璃棒涂布均勻，每個處理重復3次;真菌、Foc培養平板置于28 ℃溫度下培養3～5 d，細菌培養平板置于37 ℃溫度下培養2～3 d，放線菌培養平板置于28 ℃溫度下培養5～7 d;觀察記錄每皿真菌、細菌、放線菌、Foc的總菌落數。

1.5 數據分析

采用Excel 2007、SPSS 10.0軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 抗病性調查

由表1、圖1可見，在抽蕾期，巴西蕉枯萎病發病率為 76.32%，發病率顯著高于其他21份種質（P<0.05）;發病率為0～35%的抗枯萎病種質生長較為良好，其中，種質FZ、DJ、R3、38這4個株系的發病率低于抗病對照香蕉品種寶島蕉。

2.2 不同抗、感香蕉枯萎病種質根際土壤微生物測定

由表1可見，不同抗、感枯萎病香蕉種質根際微生物數量存在明顯的差異，其數量表現為細菌>放線菌>真菌>Foc;抗病種質根際細菌、放線菌數量明顯高于感病種質，而真菌、Foc數量則相反。

2.2.1 根際細菌數量 由表1、圖2可見，與定植前相比，T2L等4份感枯萎病香蕉種質根際細菌數量均有所下降，下降幅度為40.53%～60.47%;K2-67、XW-2、119這3份抗病種質根際細菌數量也略有下降，下降幅度為7.31%～19.93%，但比下降幅度最低的感病種質T2L還低20.6～33.22 百分點，而其他15份抗病種質根際細菌數量均有所增加，增加幅度為13.62%～268.77%;抗病種質中，除XW-2外，其他17份抗病種質根際細菌數量顯著高于4份感病種質（P<0.05）。

2.2.2 根際放線菌數量 由表1、圖3可見，與定植前相比，4份感病種質根際放線菌數量有所下降，下降幅度為 47.16%～74.41%;DG、L1M1-2、DGN1、119這4份抗病種質根際放線菌數量也略有下降，下降幅度為4.27%～28.67%，但比下降幅度最低的感病種質BXM5-1低 18.49～42.89百分點，而其他14份抗病種質根際放線菌數量均有所增加，增加幅度為24.65%～115.17%;抗病種質中，除DGN1外，其他17份抗病種質根際放線菌數量顯著高于4份感病種質（P<0.05）。

2.2.3 根際真菌數量 由表1、圖4可見，與定植前相比，除巴西蕉外，其他21份香蕉種質根際真菌數量均有所下降，其中，18份抗病種質根際真菌數量下降幅度為8.76%～26.96%，而3份感病種質根際真菌數量下降幅度為 2.14%～6.51%，比下降幅度最低的抗病種質DGN1還低 2.25～6.12百分點;18份抗病香蕉種質根際真菌數量顯著低于巴西蕉（P<0.05）;除寶島蕉、農科1號、FZ、DJ、R3、38、rose這7份種質外，其他11份抗病香蕉種質根際真菌數量與T2L、BXM5-1、XW1這3份感病種質間差異不顯著。

2.2.4 根際Foc數量 由表1、圖5可見，與定植前相比，4個感病種質根際Foc數量均有所增加，增加幅度為5.29%～13.82%;rose、DG、K2-67、L1M1-2、XW-2、DGN1這6份抗病種質根際Foc數量也略有增加，其中DGN1根際Foc數量增加得相對最多，增加幅度為2.65%，但比增加幅度最低的感病種質T2L還低2.64百分點，而其他12份抗病種質根際Foc數量均有所下降，其中FZ根際Foc數量下降得較多，降低幅度為7.65%;除K2-67、L1M1-2、XW-2、DGN1、119外，其他13份抗病種質根際Foc數量顯著低于4份感病種質（P<0.05）。

2.2.5 根際微生物總量 由表1、圖6可見，與定植前相比，4份感病種質根際微生物總量均有所下降，下降幅度為41.03%～60.97%;抗病種質K2-67、XW-2、119根際微生物總量也略有下降，下降幅度為5.41%～16.81%，下降幅度遠低于感病種質，而其他15份抗病種質根際微生物總量均有所增加，增加幅度為7.98%～242.74%;18份供試抗病種質與BXM5-1、XW1、巴西蕉等3份感病種質根際微生物總量間差異顯著（P<0.05），除DGN1、K2-67、119、XW-2外，其余14份抗病種質與感病種質T2L的根際微生物總量差異顯著。

2.3 香蕉種質抗病性與根際土壤微生物特征的相關性分析

由表2可見，不同抗、感枯萎病香蕉種質發病率與真菌數量、Foc數量呈極顯著正相關（P<0.01），與可培養細菌數量、放線菌數量、微生物總量成極顯著負相關，這說明香蕉根際細菌數量、放線菌數量、微生物總量與種質抗性呈極顯著正相關，而真菌、Foc數量則與種質抗性呈極顯著負相關。

3 結論與討論

植物根際土壤中存在大量微生物，這些微生物群落結構的改變與土壤類型、根際養分時效性、植物種類及其生長發育時期等密切相關[7，12-13]，而農業生產中土傳病害的發生與作物根際微生物的數量和群落結構變化關系密切，同時在一定程度上也是作物根際土壤微生物群體互作的結果[9，14-15]。本試驗結果表明，不同香蕉種質抽蕾期根際微生物數量存在明顯差異，且這種差異與種質的抗枯萎病性密切相關，抗病香蕉種質根際細菌、放線菌數量明顯高于感病種質，而根際真菌和Foc數量明顯低于感病種質; 在相同外界環境條件下，根際可培養細菌、放線菌數量和微生物總量與香蕉種質抗性呈極顯著正相關（P<0.01），而真菌、Foc數量與香蕉種質抗性呈極顯著負相關，這可能是抽蕾期抗病香蕉種質根際環境對細菌、放線菌有一定的聚集作用，而對真菌有一定的排斥作用，感病種質則相反，這與吳鳳芝等的研究結論[7-10，16-17]相似，但與李洪連等的研究結果[18]略有不同，這可能與研究的作物和病害不同有關。

有研究發現，品種抗性差異還可以通過根系分泌物對病原菌的化感作用差異來體現[19]，不同抗性品種根系分泌物存在一定差異，抗病品種根系分泌物能不同程度地抑制病原菌菌絲生長和孢子萌發，而感病品種根系分泌物則對其有刺激作用[20-24]。為弄清抗、感病香蕉種質根際微生物差異的機制及原因，有必要對抗、感枯萎病香蕉種質根系分泌物組分、含量差異及其對土壤微生物的影響作進一步測定分析。

參考文獻：

[1]林時遲，張紹升，周樂峰，等. 福建省香蕉枯萎病鑒定[J]. 福建農業大學學報，2000，29（4）：465-469.

[2]李洪連，袁紅霞，王 燁，等. 根際微生物多樣性與棉花品種對黃萎病抗性關系研究 Ⅰ.根際微生物數量與棉花品種對黃萎病抗性的關系[J]. 植物病理學報，1998，28（4）：341-345.

[3]李洪連，袁紅霞，王 燁，等. 根際微生物多樣性與棉花品種對黃萎病抗性的關系研究 Ⅱ.不同抗性品種根際真菌區系分析及其對棉花黃萎病菌的抑制作用[J]. 植物病理學報，1999，29（3）：242-246.

[4]苗則彥，趙奎華，劉長遠，等. 不同抗、感枯萎病黃瓜品種不同生育時期根際微生物數量消長動態分析[J]. 沈陽農業大學學報，2004，35（1）：13-15.

[5]陳宏宇，李曉鳴，王敬國. 抗病性不同大豆品種根面及根際微生物區系的變化 Ⅰ.非連作大豆（正茬）根面及根際微生物區系的變化[J]. 植物營養與肥料學報，2005，11（6）：98-103，109.

[6]劉瓊光，楊 艷. 番茄品種抗性與青枯菌和土壤微生物的關系[J]. 仲愷農業技術學院學報，2006，19（3）：31-34.

[7]吳鳳芝，安美君. 西瓜枯萎病抗性及其嫁接對根際土壤微生物數量及群落結構的影響[J]. 中國農業科學，2011，44（22）：4636-4644.

[8]王 戈，楊煥文，趙正雄，等. 不同抗性烤煙品種根際微生物數量及多樣性差異研究[J]. 植物營養與肥料學報，2012，18（2）：451-458.

[9]蔡秋華，左進香，李忠環，等. 抗性烤煙品種根際微生物數量及功能多樣性差異[J]. 應用生態學報，2015，26（12）：3766-3772.

[10]張 曼. 抗香蕉枯萎病品種的抗性機理及對土壤微生物群落的影響[D]. 海口：海南大學，2016：41.

[11]韓寶坤，杜艷華. 非無菌操作下分離尖孢鐮刀菌的培養基[J]. 植物病理學報，2001，31（4）：373.

[12]Garbeva P，van Veen J A，van Elsas J D. Microbial diversity in soil：selection of microbial populations by plant and soil type and implications for disease suppressiveness[J]. Annual Review of Phytopathology，2004，42：243-270.

[13]劉俊杰，王光華，金 劍，等. 磷濃度處理對大豆根際土壤微生物群落結構的影響[J]. 大豆科學，2008，27（5）：801-805.

[14]Perez C A，Dill-Macky R，Kinkel L. Management of soil microbial communities to enhance populations of Fusarium graninearum-antagonisis in soil[J]. Plant and Soil，2008，302（1/2）：53-69.

[15]Janvier C，Villeneuve F，Alabouvette C，et al. Soil health through soil disease suppression：which strategy from descriptors to indicators？[J]. Soil Biology and Biochemistry，2007，39（1）：1-23.

[16]董道峰，王秀徽，曹志平. 番茄抗性砧木的運用對土壤微生物群落的影響[J]. 農業環境科學學報，2007，26（3）：1121-1125.

[17]Harper J L. Studies in the resistance of certain varieties of banana to Panama disease[J]. Plant and Soil，1950，2（4）：383-394.

[18]李洪連，王守正，張明智. 棉花抗、感枯萎病品種根際微生物數量研究[J]. 河南農業大學學報，1990，24（1）：49-56.

[19]周寶利，陳志霞，杜 亮，等. 不同抗病性茄子根系分泌物對黃萎菌的化感作用[J]. 生態學報，2011，31（14）：3964-3972.

[20]馮 潔，陳其煐，石磊巖. 棉花幼苗根系分泌物與枯萎病關系的研究[J]. 棉花學報，1991，3（1）：89-96.

[21]董 艷，董 坤，鄭 毅，等. 不同抗性蠶豆品種根系分泌物對枯萎病菌的化感作用及根系分泌物組分分析[J]. 中國生態農業學報，2014，22（3）：292-299.

[22]邱文龍. 不同品種煙草根系分泌物的組分分析與抗黑脛病的關系[D]. 泰安：山東農業大學，2014：48.

[23]任志剛，蓋瓊輝. 抗感棉花品種根系分泌物及其對枯萎菌的影響[J]. 西北農業學報，2016，25（5）：702-706.

[24]田丹丹，周 維，黃素梅，等. 不同香蕉品種根系分泌物對香蕉枯萎病致病菌的影響及組成分析[J]. 熱帶作物學報，2017，38（5）：910-914.