烟草连作障碍反应的基因型差异及其机理研究

论文摘要

烟草(Nicotiana tabacum L.)是我国的重要经济作物,也是一种连作障碍表现严重的作物。烟草连作加重病虫害发生,恶化正常生长,导致烟叶产量下降,品质降低。许多研究表明,化感自毒作用和土壤微生物变化是产生连作障碍的重要因素。本研究以这两个方面为切入点,探索根系分泌物对自身幼苗生长影响及不同种植制度下烟草土壤微生物群体结构,同时了解不同前茬作物对烟草的影响。本研究旨在明确烟草连作障碍的机理和可能原因,并寻找缓解连作障碍的方法,从而为提高烟叶产量和品质提供科学依据。本研究首先收集、提取不同基因型烟草根系分泌物,研究它们对自身种子发芽率、幼苗生长的影响；其次,研究了不同轮作和不同连作年限下烟草土壤根际微生物群落的变化；最后,提取前茬作物黑麦草和油菜根系分泌物,研究它们对烟草幼苗生长和抗氧化酶活性的影响。主要研究结果如下：(1)8个基因型烟草根系分泌物对自身种子的发芽率有不同的影响,春雷三号、南江三号和黔西一号在不同浓度根系分泌物处理下,发芽率无显著变化,其它品种在低浓度根系分泌物处理下发芽率提高,而在高浓度下发芽率受明显抑制；对幼苗生长的影响表现为,大部分品种在低浓度根系分泌物处理下促进,而在高浓度下受抑制,其中以黔西一号受抑制最大；而1号品种则随分泌物处理浓度的升高而促进。(2)不同轮作制度下,随着植物品种的增多,土壤微生物的多样性增加,香脓指数、均匀度指数增加,土壤中微生物群体间相似性系数也随着植株品种的增加而提高,细菌群落多样性丰富,有益菌较多。不同连作制度下,随着连作年限的增加,土壤中微生物多样性和多样性指数相应减少,群体相似性系数降低,细菌群落结构趋于单一,致病菌成为主要群体。研究表明,合理的轮作制度是减少烟草连作障碍的有效措施之一。(3)油菜和黑麦草根系分泌物对黔西一号和1号烟草种子和幼苗生长及抗氧化酶活性的影响表明为：对两个烟草品种的种子发芽率无明显影响,对根长、株高和鲜重有不同程度的促进作用：对黔西一号并无产生过氧化作用,表现为丙二醛含量和抗氧化酶活性降低,其中油菜根系分泌物对幼苗生长具有明显的促进作用。在两种根系分泌物处理下,1号品种的幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量有所增加,但是影响不显著。结果显示,油菜是自毒作用强的品种黔西一号的良好前茬。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 烟草连作障碍研究背景
• 1.1.1 烟草和烟业概述
• 1.1.2 连作障碍
• 1.1.2.1 连作障碍研究进展
• 1.1.2.2 连作障碍的原因
• 1.1.2.2.1 土壤理化性质恶化
• 1.1.2.2.2 化感自毒作用
• 1.1.2.2.3 土壤微生物区系失衡
• 1.1.3 烟草连作障碍研究进展
• 1.2 根系分泌物研究进展
• 1.2.1 根系分泌物的种类及作用
• 1.2.1.1 高分子量根系分泌物
• 1.2.1.2 低分子量根系分泌物
• 1.2.2 根系分泌机理
• 1.2.3 根系分泌物的研究方法
• 1.2.3.1 根系分泌物的收集方法
• 1.2.3.2 根系分泌物的分离纯化
• 1.2.3.3 根系分泌物的鉴定
• 1.3 土壤微生物多样性研究方法
• 1.3.1 微生物培养法
• 1.3.2 Biolog法
• 1.3.3 磷脂脂肪酸分析法
• 1.3.4 核酸分析法
• 1.4 本研究的目的意义
• 第二章 不同基因型烟草品种自毒作用差异研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 植株材料
• 2.1.2 根系分泌物的收集
• 2.1.3 发芽率和幼苗生长试验
• 2.1.4 数据处理
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 不同浓度烟草根系分泌物对发芽率的影响
• 2.2.2 不同浓度烟草根系分泌物对鲜重和干重的影响
• 2.2.3 不同浓度烟草根系分泌物对最大叶片长和根长的影响
• 2.3 结论
• 第三章 不同种植体系下烟草土壤微生物多样性研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 土样来源
• 3.2.2 土壤微生物总DNA的提取与纯化
• 3.2.3 细菌16S rRNA的扩增
• 3.2.4 PCR产物纯化
• 3.2.5 纯化后的产物酶切
• 3.2.6 毛细管电泳
• 3.2.7 统计与分析
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 不同轮作体系下细菌群落分析
• 3.3.2 不同连作体系下细菌群落分析
• 3.4 讨论
• 第四章 不同前茬作物根系分泌物对烟草生长的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 供试材料
• 4.2.2 油菜根系分泌物的收集
• 4.2.3 黑麦草根系分泌物的收集
• 4.2.4 烟草发芽试验
• 4.2.5 幼苗试验
• 4.2.6 数据分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 两种作物根系分泌物对烟草种子发芽的影响
• 4.3.2 对烟草幼苗氧化胁迫和抗氧化酶活性的影响
• 4.4 讨论
• 参考文献
• 图目录
• 表目录
• 攻读硕士学位期间发表或录用的文章