嫁接对东北山樱（CerasussachalinensisKom.）根际细菌群落结构及多样性的影响

论文导读:：未嫁接植株为相邻野生东北山樱。根际是指在植物根系周围。细菌种类多。根际细菌多样性测定。
论文关键词：东北山樱，根际，细菌，群落结构，多样性

 

根际是指在植物根系周围，受植物活动影响的微域土区^[1]，受植物生长发育状况及环境条件的影响而时刻进行着复杂的生物学和生态学上变化。由于根际表现出的高度动态性，使根系与土壤致病菌和有益菌之间始终保持微妙的关系^[2]。土壤微生物中，细菌种类多，数量大，在分解有机质，维持土壤肥力农业论文，改善土壤质量等生物物质循环中发挥重要作用^[3]。通过对根际细菌生理类群的分析可以反映出植株的生长状况，并可进一步反映出植株对环境的适应能力^[4]。东北山樱（CerasussachalinensisKom.）具有抗寒性强、种子易繁殖等特点，是辽宁省常用樱桃砧木之一，但在生产中存在易患根癌病，植株进入盛果期后根域环境易恶化导致树势早衰等问题。而本课题组对野生条件下嫁接与未嫁接植株多年调查研究却发现，植株在野生条件下数十年来生长发育均表现良好，不发生根癌病。于翠等^[5,6]虽对栽培条件下东北山樱根际微生物区系组成和群落结构进行了初步研究，但野生条件下坐地苗嫁接与未嫁接东北山樱根际细菌的群落结构及物种多样性是否存在差异仍不清楚。本文进一步研究了野生条件下嫁接与未嫁接东北山樱根际细菌的群落结构变化和物种多样性的差异，为揭示樱桃根际生物学特性提供理论依据免费论文网。

1研究概况与研究方法

1.1采样点自然概况

试验采样点位于辽宁省本溪市连山关镇山林内（N41°24＇，E124°17＇），海拔在512-546m之间，坡度20°-45°。气候属于北温带湿润气候区，全年降水量800-900 mm，年均温6.1-7.8℃，土壤为棕壤土，地表覆盖自然杂草或3-5cm腐叶土。

1.2研究方法

1.2.1土样采集

嫁接植株树龄约30年（东北山樱首次作为甜樱桃砧木在该地坐地苗嫁接）农业论文，植株生长健壮，品种不详。未嫁接植株为相邻野生东北山樱。于2008年5月1日，8月8日，11月4日（分别处于萌芽期，新梢停长期，落叶期）采集根际土，对照土样采集自周围无植物处。土样装入无菌袋内带回实验室，除去杂物，过100目筛备用。土壤基本理化性质如表1。

1.2.2根际细菌的计数、分离、纯化与鉴定

参照于翠等^[5,6]的方法进行计数、分离、纯化与鉴定。参照《伯杰系统鉴定手册》^[7]对细菌的菌落形态结构进行观察和生理生化鉴定。

1.2.3根际细菌多样性测定

参照于翠等^[5,6]的方法，选用多样性指数(H′)、丰富度指数(S)、均匀度指数(J)和优势度指数(D)评价根际环境内细菌多样性。多样性指数:H′=-∑PilnPi；均匀度指数:J=-∑PilnPi/lnS；优势度指数:D=∑Pi²；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。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。

数据采用DPS软件进行处理。

表1 根际土基本理化性质

Tab.1　Basic physico-chemicalproperties of rhizosphere soil

注：同列数字后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）

Note：The different small lettersin the same column represented significant difference at P<0.05.

2结果与分析

2.1根际细菌的数量分布
 

2根际细菌的主要类群

从野生条件下东北山樱嫁接植株根际土壤中分离出63株细菌，未嫁接植株根际土壤中分离出32株细菌，从对照中分离到25株细菌。分别为芽胞杆菌属(Bacillus)、埃希氏菌属(Escherichia)、假单胞菌属(Pseudomona)、巴斯德氏菌属(Pasteurella)、短杆菌属(Brevibacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、拜叶林克氏菌属(Beijerinckia)、固氮菌属(Azotobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、黄杆菌属(Flavobacterium)、德克斯氏菌属(Derxi)、微球菌属(Micrococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)14个菌属，其中2株细菌未能确切鉴定(见表2)。其中东北山樱嫁接植株根际分离出细菌种群数量为新梢停长期>萌芽期>落叶期，优势菌株2株，分别为芽胞杆菌属、固氮菌属；未嫁接植株根际分离出细菌种群数量为新梢停长期>落叶期>萌芽期，优势菌株3株，分别为不动杆菌属、芽胞杆菌属、黄杆菌属。可见，嫁接可直接影响东北山樱根际内细菌的种群数量和种群分布。

表2嫁接与未嫁接东北山樱根际细菌种群结构

Tab.2Populationstructure in rhizospheresoil of graftedand without grafted Cerasus sachalinensis Kom..

2.3根际细菌的种群多样性动态变化
 

嫁接与未嫁接东北山樱根际细菌的种群多样性、丰富度、均匀度和优势度有很大差异。从表3看出，除对照外东北山樱根际细菌的种群随物候期变化而变化，未嫁接植株根际细菌多样性为落叶期>新梢停长期>萌芽期；丰富度指数分别为新梢停长期>萌芽期=落叶期；均匀度指数以落叶期最大，萌芽期次之长，新梢停长期最小；优势度指数以萌芽期最大，落叶期和新梢停长期小。嫁接植株根际细菌多样性为新梢停长期>萌芽期>落叶期；丰富度指数分别为萌芽期>新梢停长期>落叶期；均匀度指数分别为新梢停长期>萌芽期农业论文，落叶期最小；优势度指数为落叶期>新梢停长期>萌芽期。可见，东北山樱以新梢停长期根际细菌类群最为丰富，但类群优势度较低；嫁接与未嫁接植株萌芽期和落叶期根际细菌类群多样性与丰富度指数存在较大差异。

表3嫁接与未嫁接东北山樱根际细菌的多样性、丰富度、均匀度、优势度指数

Tab.3 The diversity index,richness index, evenness index and domination index in rhizosphere soil of grafted and without graftedCerasus sachalinensis Kom..

3讨论

微生物群落结构以及多样性的影响因素很多，包括植物类型^[8]、生育期及长势^[5,6,8]、土壤类型^[9,10]、环境因素等^[11,12,13]。根系是植物生长发育的重要代谢中心之一，可通过分泌生理活性物质等方式吸引不同种类微生物定殖，使得根际微生物的数量和活性远远高于原土体。相反，根际微生物也会影响植物根系的生长和发育^[14]。

果树多用嫁接方式繁殖，大量研究表明砧木对接穗影响很大，但接穗对砧木的影响却鲜见报道。在研究嫁接对大豆根瘤形成的影响时发现，地上部通过向根系传导一种信号来控制根瘤发育^[15,16,17]。普遍认为，根系一切活动所需碳源均来源于地上部，嫁接使地上部与根系原有的“库-源”关系发生变化，最终导致根系活动的变化。本试验结果表明，未嫁接东北山樱根际土与对照土中细菌数量无差异且呈相对稳定状态，这与于翠等^[5]对栽培条件下东北山樱幼苗根际细菌数量研究结果相似；嫁接东北山樱根际土内细菌数量在新梢停长期剧增，在落叶期骤减农业论文，可见嫁接与否对植株根际细菌的繁殖有重要影响。依此推断，根际细菌数量的巨大变化可能是嫁接改变了根系分泌物的组成，增加了分泌物的数量所致。但这些细菌是被哪些物质吸引至此，以及它们在根际是否发挥作用还有待进一步研究免费论文网。

东北山樱属多年生木本植物，长期定居同一地点，根际细菌在自然选择的过程中逐渐形成具有一定特色的种群结构。已有研究多以栽培样本为试材，而本试验土样采集自东北山樱坐地苗，通过对根际细菌的种类和多样性、丰富度、均匀度以及优势度的研究可以更全面、准确的了解未经人为干预情况下植株根际细菌的生理活动。于翠等^[5]在研究栽培条件下东北山樱幼苗根际细菌区系时分离得到13个菌属的76株细菌，其中假单胞菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、固氮菌属为优势菌属。本试验在东北山樱嫁接植株根际土样中分离出63株细菌，未嫁接植株根际土样中分离出32株细菌，分别来自13个菌属，其中芽胞杆菌属、固氮菌属、不动杆菌属、黄杆菌属为优势菌属。与前人试验结果比较来看，本试验结果中未发现假单胞菌属且细菌数量较少，说明相同物种在不同环境、不同树龄和不同栽培模式等条件下根际微生物的种群结构也会发生改变。另外，于翠^[6]在试验中发现有土壤杆菌（根癌病致病菌）^[18]，与本试验结果不同。普遍认为农业论文，土壤杆菌是土壤习居菌，在土壤中广泛存在，本试验中野生条件下的东北山樱坐地苗根际内并未发现，可见东北山樱坐地苗根际并不土壤杆菌定殖的最佳场所，这与本课题组观察到野生条件下植株不发生根瘤病现象相吻合。但栽培条件下土壤杆菌的存在是否与东北山樱易患根癌病有关？野生条件下土壤杆菌的缺失是否是东北山樱得以正常生长发育的主要原因之一？仍需进一步研究。

大量相关试验表明，芽孢杆菌、固氮菌、根瘤菌在一些物种的生长发育中具有促生作用，在防御病虫害方面具有显著益生作用^[19,20,21]。笔者发现，与栽培条件下东北山樱根际土相比，野生条件下东北山樱根际土壤中促生细菌种类更多，数量更大，这些细菌在根际内相互竞争，此消彼长，可能是野生条件下东北山樱得以正常生长发育的又一原因所在。

参考文献Reference
[1]Hiltner L. Uber neure Erfahrungen und probleme aufdem gebeit der bodenbackteriologie und unter besonderer berucksichtigung dergrundungung und brache. Arb.Deut[J]. Landwirsch Ges. 1904,98:59-78.
[2]Hirsch A M，Bauer W D，Bird D M，et al. Molecular signals and receptors: controllingrhizosphere interactions between plants and other organisms[J]. Ecology,2003,84:858-68.
[3]Harsh P. B.,Tiffany L.W.,Laura G. P.,Simon G.,JorgeM. V.. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and otherorganisms[J].Plant Biology.2006,233-266.
[4]Gray E.J, Smith D.L.. Intracellular andextracellular PGPR: commonalities and distinctions in the plant-bacteriumsignaling processes[J]. Soil Biol. Biochem. 2005, 37:395-410.
[5]YU Cui,Lü De-guo,QIN Si-jun,DU Guo-dong LIU Guo-cheng.Microbialflora in Cerasus sachalinensis rhizosphere[J].Chinese Journal of AppliedEcology,2007,18(10):2277-2281.