小麦/油菜间作对作物叶部微生物种群结构的影响

【作者】 蒋姣姣； 何兴仙； 邵辰怡； 杨路燃； 刘林；

【机构】 云南农业大学植物保护学院； 云南农业大学烟草学院；

【摘要】 同为小春作物的小麦和油菜分别是我国重要的粮食和油料作物。作物长期单一连作使得小麦、油菜作物病害发生严重,影响着小麦、油菜的安全生产。关于间作对作物营养物质吸收、病虫害防治的报道较多,但从叶际微生物角度解析间作对作物叶部微生物种群结构影响和病害发生关系的研究目前尚未见报道。本文基于Illumina Miseq高通量测序技术,通过室内盆栽试验,分析小麦/油菜间作对小麦和油菜叶部微生物种群结构的影响。研究结果表明:间作和单作条件下,同一作物叶部微生物的种群数量存在较大差异,在属水平,单作小麦和单作油菜检测到的叶部真菌属的数量较丰富,而间作条件下,小麦和油菜叶际真菌属的数量较少;但是间作小麦和油菜叶部检测到的细菌属的数量较净作小麦和油菜多。分析同一作物相同种植模式30d和40d采集的样品发现,除了细菌间作条件下随着种植时间的延长,细菌属的数量增加外,其余条件下检测到的细菌属的数量和所有种植模式下真菌属的数量随着种植时间的延长属的数量在减少;而且几乎所有的样品均随着种植时间的延长,有的微生物会消减,但也会产生新的微生物。通过分析种水平不同种植模式小麦和油菜叶际微生物的α多样性和β多样性,结果表明,除了小麦/油菜间作条件下小麦和油菜叶际观察细菌种类40d时较30d多,物种多样性增加外,其余细菌和真菌均表现为物种数减少,多样性降低。进一步分析单作和间作模式下,小麦和油菜叶部病原真菌和有益真菌的组成情况发现,在作物叶部中发现小麦潜在病原菌有9个属:分别为布氏白粉菌属(Blumeria)、镰孢菌属(Fusarium)、平脐蠕孢属(Bipolaris)、芸薹油壶菌(Olpidium brassicae)、木贼镰孢菌(Gibberella intricans)、小不整球壳属(Plectosphaerella)、芽枝菌(Cladosporium)、青霉菌(Penicillium)和油壶菌(Olpidium)。潜在的有益菌为:腐质霉属(Humicola)和红菇属(Russula)。通过比较分析间作和单作模式下病原微生物的丰度发现:随着种植时间的延长,间作模式下布氏白粉菌属(Blumeria)、赤霉属(Gibberella)、小不整球壳属(Plectosphaerella)、枝孢属(Cladosporium)等潜在病原菌的丰度较单作减少快,小麦/油菜间作模式下小麦白粉病较轻。而潜在的有益真菌腐质霉属(Humicola)和正红菇(Russula)则相反,间作模式下,随着种植时间的延长,其丰度减小的较净作慢。可见,小麦/油菜间作有效控制小麦白粉病的发生与发展。更多还原