叶部病原菌侵染对三七-土壤反馈效应的影响及机制研究
批准号:
32060719
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
杨敏
依托单位:
学科分类:
植物营养基础
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨敏
中文摘要
三七是我国独具特色的大宗药用植物之一,但连作障碍严重制约三七的健康生产。课题组前期研究表明,根系分泌物介导的植物-土壤负反馈导致病原菌的异常积累是三七连作障碍的重要成因。但当三七叶片被病原菌侵染后,三七根际土壤中病原菌的丰度会被抑制,而有益菌群的丰度上调。这表明三七在受病原菌侵染时可能通过根系募集有益微生物来抵御病害,也表明三七和土壤在特定的条件下可能存在正反馈调节,但其机制尚不清楚。因此,本项目拟在前期研究的基础上深入研究(1)叶部被活体和死体营养型病原菌侵染对三七—土壤反馈调节的影响;(2)叶部病原菌侵染对三七生长代谢和根系分泌物质的影响及其与反馈调节的关系;(3)叶部病原菌侵染诱导根系分泌物变化调控根际微生物结构和功能的机制。这些研究将深入解析生物胁迫对三七连作障碍的影响机制,为通过定向调控根际微生物菌群缓解三七连作障碍技术的研发找到新的突破口。
英文摘要
Sanqi (Panax notoginseng) is one of the most important medicinal herbs in China, but the growth is often hampered by the negative plant-soil feedback (NPSF). Our previous research demonstrated that the build-up of soil-borne pathogens mediated by root exudates is the main driven factor of NPSF. However, the relative abundance of soil-borne pathogens was suppressed and the beneficial microbes was enriched when the leaves were infected by pathogens. This inferred that sanqi root could recruit beneficial microbes to suppress root rot disease when it was infected by leaf pathogen. It also indicated that there may exist a positive feedback between sanqi and soil under biotic stress, but the mechanism is still unclear. The aim of this study is to (1) study the effect of leaf infection by biotrophic or necrotrophic pathogens on the direction and strength of sanqi-soil feedback; (2) clarify the changes of metabolism and root exudates of sanqi induced by the infection of leaf pathogen and its relationship with feedback; (3) decipher the mechanism of root exudates in modifying the composition and function of rhizosphere microbiome. These studies will help us to further understand the mechanism of biotic stress on sanqi replant failure and develop the novel technique to manipulate the rhizosphere microbiome to alleviate sanqi replant failure.
三七是我国独具特色的大宗药用植物之一,但连作障碍严重制约三七的健康生产。课题组前期研究表明,根系分泌物介导的植物-土壤负反馈导致病原菌的异常积累是三七连作障碍的重要成因。但当三七叶片被病原菌侵染后,三七可能会通过根系募集有益微生物来抵御病害,但其机制尚不清楚。因此,本项目深入研究了①叶部病原菌侵染对三七—土壤反馈调节的影响,分析了叶部病原菌侵染后三七地上部、根系代谢和分泌的变化及根际微生物群落结构的变化,明确了三七在叶部黑斑病菌侵染后能通过植株代谢和根系分泌选择性地募集有益土壤微生物拮抗根腐病菌,缓解三七—土壤负反馈。②黑斑病菌不同致病力菌株及弱致病力菌株不同程度侵染对三七—土壤反馈调节的影响,利用高通量测序、转录组学、代谢组学的手段解析黑斑病菌适度侵染后根系募集有益微生物缓解三七—土壤负反馈的机制。主要进展和研究成果如下:. (1)黑斑病菌侵染三七叶部能通过增强根系有机酸、糖及其衍生物、氨基酸及其衍生物的分泌来募集根际土壤中拮抗根腐病菌的木霉菌、芽孢杆菌和链霉菌等有益微生物,从而促进根际抑菌土壤的形成,有效缓解三七—土壤负反馈。. (2)试验从发病的三七叶片分离获得不同致病力的黑斑病菌。其中,弱致病力菌株AL侵染能显著提高后茬三七存苗率且表现为正反馈,而中等致病力菌株AM和强致病力菌株AH侵染则降低了后茬三七存苗率且表现为负反馈。弱致病力菌株AL适度侵染(接种1叶和2叶)能显著提高后茬三七存苗率至87%以上,而过度侵染(接种3叶和4叶)则降低了后茬三七存苗率且表现为负反馈。深入研究发现,叶部病原菌适度侵染可以激活茉莉酸介导的从茎到根的防御,从而促进下游代谢通路中 2-氨基乙磺酸等代谢物的合成和分泌,这些代谢物分泌到三七根际有助于富集拮抗根腐病菌生长的Pseudoxanthomonas sp.、Mycobacterium sp.、Pseudomonas aeruginosa、Rhodococcus sp.和 Microbacterium oxydans等有益微生物,从而形成抑病菌群,缓解三七连作障碍。. 本研究从植物-微生物互作的角度解析叶部被病原菌侵染后通过改变植物代谢和根系分泌募集根际有益微生物并缓解连作障碍,为筛选开发一系列“叶面处理调控根际微生物”诱导剂和微生物制剂,实现植物根部病害的生态防控新策略提供理论支撑。
叶部病原菌侵染对三七-土壤反馈效应的影响及机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:36万元
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批准年份:2020
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负责人:杨敏
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依托单位:
三七根系募集有益微生物降解自毒皂苷的效应和机制
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批准号:31772404
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:杨敏
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依托单位:
三七根际皂苷介导的根系与土壤微生物负反馈调节机制
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批准号:31660605
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杨敏
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依托单位:
国内基金
海外基金