全 文 ：果 树 学 报 2007,24(3):298～302
JournalofFruitScience
大青叶樱桃根际微生物种群
结构及其变化动态
于 翠 1,吕德国 1,2*,秦嗣军 1,2,杜国栋 1,2,刘国成 1,2
(1沈阳农业大学园艺学院,沈阳 110161;2沈阳农业大学北方果树育种与生理生态研究所,沈阳 110161)
摘 要:利用选择性培养基,对2年生大青叶樱桃(Cerasuspseudocerasus)根际微生物进行了分离、鉴定和分类,分析
了不同物候期根际微生物种群结构的变化。结果表明,从大青叶樱桃根际分离纯化获得的细菌分别属于15个属,以
芽孢杆菌属(Bacilus)、假单胞菌属(Pseudomonas)为主;放线菌属于链霉菌属的 6个类群,以白色类群(Albosporus)、黄
色类群(Flavus)为主;真菌以镰刀菌(Fusarium)和木霉属(Trichoderma)为主。不同生育期根际微生物种群结构不同,落
叶期根际细菌种群结构最丰富,萌芽期最少。
关键词:大青叶樱桃;根际;微生物;多样性指标
中图分类号:S662.5 文献标识码:A 文章编号:1009-9980(2007)03-298-05
Studyonthepopulationstructureofmicroorganismsandtheirdynamics
intherhizosphereofDaqingyecherry(Cerasuspseudocerasus)
YUCui1,LVDe-guo1,2*,QINSi-jun1,2,DUGuo-dong1,2,LIUGuo-cheng1,2
(1Horticulturalcolege,2ResearchLaboratoryforBreedingandPhysiology-EcologyofNorthernFruitcrops,ShenyangAgriculturalUniversi-
ty,Shenyang,Liaoning110161China)
Abstract:Rhizospheremicroorganismsoftwo-year-oldDaqingyechery(Cerasuspseudocerasus)wereisolated,identified
andclassifiedusingselectingculturemediaandthedynamicchangingofpopulationstructurewasstudiedbasedonbacteria
types,culturecharacteristicsandphysiologyindex.TheresultsindicatedthatbacteriaisolatedfromDaqingyecherywere
classifiedinto15genera,BacilusandPseudomonaswerethemaingenera;Actinomyceswereclassifiedinto6genera,
FlavusandAlbosporuswerethemaingenera;FusariumandTrichodermawerethemaingeneraoffungi.Thepopulation
structureofrhizospheremicroorganismsvariedwithgrowingphase,whichwastherichestinthedefoliationphaseandsmaler
inthegerminationphase.
Keywords:Daqingyechery(Cerasuspseudocerasus);Rhizosphere;Microorganisms;Diversityindex
收稿日期:2006-09-11 接受日期:2007-01-09
基金项目:辽宁省教育厅高等学校研究A类(051393);沈阳农业大学青年教师基金(2005035)。
作者简介:于翠,女,博士,主要从事果树栽培生理生态研究。Tel:13840176021,E-mail:yucui-b@163.com
? 通讯作者。Authorforcorespondence.Tel:024-88487144,E-mail:lvdeguo@163.com
植物根际是生物和物理特性受根系紧密影响
的区域,在这一区域内,微生物种群丰富,研究和利
用这一丰富的微生物资源库,日益受到人们的重
视,国内外对植物根际微生物的研究均有报道[1-2],
研究一定区域内的植物根际微生物种群消长规律,
分离鉴定其有益菌应用于生产具有一定的现实意
义。大青叶樱桃较抗根癌病,易扦插、压条繁殖,是近
年来山东省应用较广、性状较好的甜樱桃砧木,其根
际微生物特性未见报道,为此,以大青叶樱桃为试
材,研究其不同生育时期根际微生物区系组成和群
落结构等的变化与差异,为丰富果树根际微生态方
面的内容,研究樱桃根际微生物与病害发生发展之
间的关系,以及这种关系对樱桃产量品质的影响提
供理论基础。
1 材料和方法
1.1 材料
于 2004—2006年在沈阳农业大学果树试验基
地进行。以 2年生大青叶(CerasuspseudocerasusL.)
分株苗为试材,苗木于2004年5月定植于冷棚中,
常规管理,冬季保护越冬。
1.2 试验设计
取样方法与时间:按照四分法采集土壤样品,抖
根法取根际土壤,即轻轻抖落黏附于根系上的土壤,
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2007.03.009
表2 大青叶樱桃根际细菌种群结构
Table2PopulationofbacteriainrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
单菌落数
Colonynumbers
属及单菌落数
Thegeneraanditsrespectivelycolonynumbers
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantingphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
6
8
20
16
11
假单胞菌属Pseudomonas(3)、沙门氏菌属Salmonela(1)、埃希氏菌属Escherichia(2)
假单胞菌属Pseudomonas(3)、芽孢杆菌属Bacilus(4)、拜叶林克氏菌属Beijerinckia(1)
假单胞菌属Pseudomonas(4)、黄杆菌属Flavobacterium(3)、微球菌属Micrococcus(1)、
芽孢杆菌属Bacilus(3)、葡萄球菌属Stophylococcus(1)、产碱菌属Alcaligenes(1)、
葡糖杆菌属Gluconobacter(1)、克雷伯氏菌属Klebsiela(6)
固氮菌属Azotobacter(1)、假单胞菌属Pseudomonas(6)、芽孢杆菌属Bacilus(7)、
不动杆菌属Acinetobacter(1)、拜叶林克菌属Beijerinckia(1)
固氮菌属Azotobacter(1)、假单胞菌属Pseudomonas(2)、土壤杆菌属Agrobacterium(1)、
埃希氏菌属Escherichia(1)、黄杆菌属Flavobacterium(2)、德克斯氏菌属Derxia(1)、
动胶菌属Zoogloea(1)、葡糖杆菌属Gluconobacter(1)、未知菌Unknown(1)
菌属
Genera
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantionphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowing
phaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
总计
Total
细菌Bacteria
真菌Fungi
放线菌Actinomyces
51.25
0.10
0.26
26.44
0.05
27.47
116.67
0.00
18.15
37.65
0.38
72.84
97.22
0.04
123.19
329.23
0.57
241.91
表1 不同物候期大青叶樱桃根际微生物数量
Table1RhizospheremicrobenumberofdiferentphonologicalphaseofDaqingyecherry
3期
然后把根系放入无菌袋内用力抖下的土壤为根际
土。分别于2005年5月(萌芽期)、6月(展叶期)、7
月(新梢迅速生长期)、9月(新梢停长期)、11月(落
叶期)取样,完全随机处理,5次(株)重复。
1.3 根际微生物的鉴定方法
1.3.1 细菌的鉴定方法 根际细菌鉴定参照文献
[3-4]的方法,通过菌体形态结构观察和生理生化鉴
定,建立有效的鉴定技术体系。
1.3.2 放线菌的鉴定方法 根据放线菌在高氏一号
培养基平板上的菌落形态,培养基内菌丝和气生菌
丝的颜色,并进行放线菌的显微结构观察,了解基丝
的形态,气丝孢子链数目和着生方式,进行放线菌的
初步鉴定[5]。
1.3.3 真菌的鉴定方法 参照文献[6-7],描述真菌
在孟加拉红培养基、PDA培养基平板上的菌落形
态,并采用压片法制片,进行真菌的显微结构观察,
了解菌丝的形态,对照“三纲一类”的分类体系进行
分类鉴定。
1.4 根际微生物的多样性测定
参照郭正刚等 [8]提供方法,选用 Shannom-
Wiener指数(H)、丰富度指数(S)和Pielou指数(J)讨论
根际环境的微生物多样性特征。多样性指数H的计
算公式为:H=-ΣPilnPi式中,Pi=Ni/N,Ni为属 i的
单菌落数量,N为土样中总单菌落数量。S为属i所
在土样中属的数目。均匀度指数J的计算公式为:J
=-ΣPilnPi/lnS。采用Simpson优势度指数测定群落内
不同物种所起的作用和所占的地位,其公式为:D=
ΣPi2。以在最高稀释度平板上出现的 5个以上菌落
的菌株为根际优势菌株[4]。
2 结果与分析
2.1 根际微生物组成的季节变化
大青叶全生育期根际土壤微生物数量为细菌>
放线菌>真菌,所占比例分别为 57.59%、42.31%、
0.10%(表1)。生育期不同根际土壤微生物的主要类
群发生变化,展叶期、新梢停长期与落叶期以放线菌
为主要类群,其他时期均以细菌为主要类群。
2.2 大青叶樱桃根际细菌种群结构特征及变化动
态
由大青叶樱桃根际共分离到61株菌株,对其中
60株菌株进行了鉴定,另 1株菌未能鉴定确切(表
2)。分别为假单胞菌属、芽孢杆菌属、埃希氏菌属、黄
杆菌属、土壤杆菌属、产碱菌属、克雷伯氏菌属、固氮
菌属、不动杆菌属、沙门氏菌属、葡糖杆菌属、德克斯
氏菌属、动胶菌属、葡萄球菌属、拜叶林克氏菌属,共
15个菌属 (而同期考特根际分离到假单胞菌属、芽
孢杆菌属、埃希氏菌属、黄杆菌属、土壤杆菌属、克雷
伯氏菌属、固氮菌属、不动杆菌属、沙门氏菌属、微球
菌属,共10个菌属,此内容已在另一篇文章中发表,
下同)。
各生育期分离到的菌株数为新梢迅速生长期>
新梢停长期>落叶期>展叶期>萌芽期,而各生育期
于 翠等:大青叶樱桃根际微生物种群结构及其变化动态
×106CFU/g
299
果 树 学 报 24卷
表5 大青叶樱桃根际放线菌的多样性、丰富度、
均匀度及优势度指数
Table5Thediversityindex(H),richnessindex(S),
evennessindex(J)anddominationindex(D)
ofactinomyceinrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
H S J D
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantingphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
1.0549
0.6931
1.3592
1.4389
1.3197
3
2
5
5
4
0.9602
1.0000
0.8445
0.8940
0.9520
0.3600
0.5000
0.3200
0.2662
0.2803
表3 大青叶樱桃根际细菌的多样性、丰富度、
均匀度及优势度指数
Table3Thediversityindex(H),richnessindex(S),
evennessindex(J)anddominationindex(D)
ofbacteriainrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
H S J D
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantingphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
1.0114
1.9743
1.8514
1.1275
2.1458
3
3
8
5
9
0.9206
0.8869
0.8903
0.7005
0.9766
0.3889
0.4062
0.1850
0.4375
0.1240
表4 大青叶樱桃根际链霉菌属类群
Table4GroupsofStreptomycesinrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
单菌落数
Colonynumbers
属及单菌落数
Thegeneraanditsrespectivelycolonynumbers
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantingphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
5
6
10
13
16
烬灰类群Cinereus(2)、白色类群Albosporus(2)、未知菌Unknown(1)
白色类群Albosporus(3)、烬灰类群Cinereus(3)
白色类群Albosporus(2)、吸水类群Hygroscopicus(5)、青色类群Glaucus(1)、
粉红色类群Roseosporus(1)、黄色类群Flavus(1)
白色类群Albosporus(3)、粉红色类群Roseosporus(1)、黄色类群Flavus(5)、
烬灰类群Cinereus(3)、未知菌Unknown(1)
白色类群Albosporus(6)、黄色类群Flavus(4)、青色类群Glaucus(5)、未知菌Unknown(1)
分离到的菌属的数量为落叶期 (9)>新梢迅速生长
期(7)>新梢停长期(5)>展叶期(3)=萌芽期(3)。新
梢迅速生长期分离到 1株优势菌株为克雷氏菌属,
新梢停长期分离到1株优势菌株为芽孢杆菌属,其
他时期未分离到优势菌株。
大青叶樱桃根际细菌类群的多样性、丰富度、均
匀度及优势度指数见表3。根际细菌类群的多样性
与丰富度指数以落叶期最大,展叶期最小;均匀度指
数以落叶期最大,新梢停长期最小;而优势度指数以
新梢停长期最大,落叶期最小。落叶期根际细菌种群
结构最丰富,均匀度指数最高,但优势度最小。
2.3 大青叶樱桃根际放线菌的种群结构特征及变
化动态
由大青叶樱桃根际共分离到50株放线菌,对分
离到的放线菌进行了分类学鉴定,47株鉴定到属,
另3株均未能鉴定确切(表4)。多为链霉菌属,分别
为白色类群、烬灰类群、吸水类群、青色类群、粉红色
类群、黄色类群(而同期考特樱桃根际链霉菌属类群
分别为白色类群、吸水类群、烬灰类群、粉红色类群、
黄色类群、灰褐类群),其中白色类群为 31.37%,黄
色类群为19.61%,烬灰类群为15.69%,青色类群为
11.76%,吸水类群为 9.80%,粉红色类群为 3.92%,
未知菌为7.85%。各生育期分离到的菌株数量为落
叶期>新梢停长期>新梢迅速生长期>展叶期>萌芽
期;而各生育期分离到的菌群数量为新梢停长期>
新梢迅速生长期(5)>落叶期(4)>萌芽期(3)>展叶期
(2)。新梢迅速生长期分离到1株优势菌株为吸水类
群,新梢停长期分离到1株优势菌株为黄色类群,落
叶期分离到2株优势菌株为白色类群和青色类群,
萌芽期与展叶期未分离到优势菌群。
大青叶樱桃根际放线菌的多样性、丰富度、均匀 度及优势度指数见表5。多样性及丰富度指数以新
梢停长期最大,展叶期最小;均匀度指数以展叶期最
大,新梢迅速生长期最小;而优势度指数以展叶期最
大,新梢停长期最小。放线菌的种群结构以新梢停长
期多样性指数最大,类群丰富,而类群的优势度最
低。
2.4 大青叶樱桃根际真菌种群结构及变化动态
由大青叶樱桃根际共分离到18株真菌,对分离
到的真菌进行了分类学鉴定,15株鉴定到属,另 3
株菌未能鉴定确切(表6)。分别为镰刀菌、青霉属、木
霉属和毛霉属(同期考特樱桃根际真菌为青霉属、毛
霉属、根霉属),其中镰刀菌为38.89%、木霉属为
22.22%、毛霉属为11.11%、青霉属为11.11%。各生
300
3期
表6 大青叶樱桃根际真菌种群结构
Table6PopulationstructureoffungiinrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
单菌落数
Colonynumbers
属及单菌落数
Thegeneraanditsrespectivelycolonynumbers
萌芽期Germinatingphase
展叶期Leafexpantingphase
新梢迅速生长期Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期Defoliationphase
7
3
—
6
2
镰刀菌Fusarium(3)、青霉Penicilium(2)、未知菌Unknown(2)
毛霉Mucor(1)、镰刀菌Fusarium(2)
—
镰刀菌Fusarium(2)、木霉Trichoderma(4)
毛霉Mucor(1)、未知菌(不产孢)Unknown(1)
表7 大青叶樱桃根际真菌的多样性、丰富度、
均匀度及优势度指数
Table7Thediversityindex(H),richnessindex(S),
evennessindex(J)anddominationindex(D)
offungiinrhizosphereofDaqingyecherry
生育期
Growingphases
H S J D
萌芽期
Germinatingphase
展叶期
Leafexpantingphase
新梢迅速生长期
Fastgrowingphaseofshoots
新梢停长期
Withholdinggrowingphaseofshoots
落叶期
Defoliationphase
1.0789
0.6365
—
0.6365
0.6931
3
2
—
2
2
0.9821
0.9183
—
0.9183
1.0000
0.3469
0.5556
—
0.5556
0.5000
于 翠等:大青叶樱桃根际微生物种群结构及其变化动态
育期分离到的菌株数量为萌芽期>新梢停长期>展
叶期>落叶期>新梢迅速生长期。各生育时期均未分
离到优势真菌菌株。
大青叶樱桃根际真菌的多样性、丰富度、均匀度
及优势度指数见表7。根际真菌的多样性及丰富度
指数以萌芽期最大,其他时期均较小,各生育期均匀
度与优势度指数均较大。根际真菌的种群结构单一,
种类与数量较少。新梢迅速生长期未分离到真菌菌
株。
3 讨 论
根际微生物主要的营养源和能源是植物根系活
动的分泌物和脱落物,即使是同一种植物,在不同
生育时期,其代谢和根系分泌作用有差别,必然影响
到根际微生物,同时,微生物的活动还受到气候的影
响[9-10]。湛方栋等[11]研究表明,假单胞杆菌和芽孢杆
菌为土壤典型的发酵类型微生物,它们对加入的有
机物反应迅速,生长很快,其数量变化代表了微生物
数量随有机物质供应而发生的变化[11]。试验表明,从
萌芽期到新梢停长期,大青叶樱桃根际中假单胞菌属
和芽孢杆菌属菌株的分离率呈增大趋势,表明2者
数量不断增加,其优势可能不断增大,尤其是在新梢
停长期,分离到的菌株基本都属于假单胞菌属和芽
孢杆菌属,这与湛方栋等[11]研究结果相似,推测可能
与此时根系生长代谢活跃,根系分泌物增多,为微生
物提供充足的营养和能源物质有关。根据微生物的
这种特性,生产中于新梢停长期向植物根部施入一定
的有机物养料,使微生物数量增多,并充分分解利用
养料,有利于树体养分积累,这有待于进一步研究。
多年生木本植物长期定居同一地点,连栽后易
发生地力退化问题,这与根际微生物及根系分泌物
关系密切[12-13],连栽后根系分泌的化感物质在根际
土壤中积累,使得根系发育不良,从而影响根际微生
物的种群结构,导致一些土壤病害的发生。Darah[14]
对根系分泌物与微生物种群的分布的研究结果表
明,根系分泌物对土壤病菌的生长有直接的影响,李
洪连等[15]等研究表明,棉花抗性品种的根系分泌物
对土壤中病菌的孢子萌发和菌丝生长有一定抑制作
用,而感病品种的根系分泌物能刺激土壤中病菌的
生长,进一步分析发现感病品种根系分泌物中氨基
酸数量与种类较多,主要是苯丙氨酸和脯氨酸。因
此,选择适当的樱桃种类和砧木,对樱桃根际土壤中
以有益微生物占优势的微生物群落的形成,实现樱
桃根际微生物生态系统的动态平衡,减少樱桃根部、
根颈部病害,提高樱桃园生产力具有重要意义。
4 结 论
大青叶樱桃根际微生物以细菌和放线菌为主,
真菌较少。生育期不同根际微生物主要类群发生变
化,新梢迅速生长期细菌数量最多,落叶期放线菌数
量最多。细菌菌属中假单胞菌属和芽胞杆菌属分离
频率较大,放线菌的链霉菌属类群中白色类群和黄
色类群分离频率较大。
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近年来 ,在国家和地方各类科研计划的支持下 ,我国
园艺植物生物技术研究取得了明显的进展,生物技术与常规
技术密切结合已成为我国园艺植物育种技术发展的重要方
向。为了及时总结、交流我国园艺植物生物技术研究进展和
应用情况,促进我国园艺生物技术的快速发展。 2007年 3
月18—19日,中国园艺学会、中国农业科学院蔬菜花卉研究
所在北京组织召开了“全国园艺植物生物技术研讨会”。来自
全国26个省、市和自治区的202名代表出席了会议。科技部
农村司贾敬敦副司长、蒋茂森处长,农业部科教司石燕泉副
司长、张文处长、王久臣处长 ,国家自然科学基金委生命科学
部冯锋副主任、中国农业科学院屈冬玉副院长、叶志华局长,
中国工程院范云六、吴明珠、束怀瑞、方智远院士等领导、专
家出席了开幕式。贾敬敦、石燕泉、屈冬玉、方智远等领导在
开幕式上做了重要讲话。
会议还邀请了长期从事农作物生物技术研究的知名专
家万建民、武维华、张爱民、张春义、邓秀新等 21位教授分别
就“水稻分子育种进展”、“植物钾营养高效分子调控网络及
作物钾营养性状改良”、“作物分子育种进展”、“作物品质代
谢研究——维生素E和叶酸”等主题做了专题报告。
80多位代表在会上做了交流发言,与会代表就如何运
用生物技术快速提升我国园艺作物育种水平进行了热烈讨
论。代表们认为“十五”期间 ,通过973、863、国家自然科学
基金和国家攻关等科技计划,加大了园艺作物生物技术研究
的投入。抗黄瓜花叶病毒的转基因番茄已经获得农业部的商
品化生产许可;各种先进的分子标记方法得到逐步应用;自
主开发了一些实用性较强的分子标记技术,构建了主要蔬菜
和果树作物的遗传图谱,获得了一批园艺植物重要性状的分
子标记。
与会专家指出,我国是园艺大国 ,蔬菜、果树、茶叶等园
艺作物的种植面积和总产量均居世界第一位,园艺作物的总
产值已达到6000亿元 ,园艺产品在我国农民增收、出口贸
易的地位愈来愈重要。但是,由于对园艺科技公益性的认识
不足 ,园艺科研体制不稳、对园艺科技投入不足,致使许多
园艺作物育种明显滞后,生物技术育种能够克服常规育种技
术存在的一些局限性,从而能够显著地提高育种效率。我国
园艺作物生物技术虽已取得显著成绩,但由于起步较晚 ,与
先进的国家相比还有不少差距,为迅速提高我国园艺作物育
种水平,必须大力开展细胞工程、分子标记和转基因等生物
技术研究。与会专家们说,园艺产品是保障我国农民增 收和
食物安全的重要组成部分,高效的园艺产业是现代农业的重
要组成部分,生物技术作为一种先进的技术手段,必将在园
艺作物育种中发挥更大的作用,我们应抓住机遇,促进园艺
产业的科技创新。
(来源:中国农业科学院蔬菜花卉研究所)
“ 全国园艺植物生物技术研讨会”在北京召开
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