根际化感物质研究氮素形态对黄瓜枯萎病的影响
【目的】大量研究表明硝态氮比铵态氮更适宜黄瓜的生长，并对枯萎病的发病有抑制作用。本文在这一理论的基础上进一步研究不同氮素形态及病原菌侵染下黄瓜根际化感物质组成的变化，以探寻黄瓜对枯萎病的抗病性受不同形态氮素影响的可能机制。【结果】研究发现，在土培盆栽实验下，不同形态氮素及病原菌侵染均会改变土壤中化感物质的种类、结构及各种物质的相对丰度。在土体土中，氮素形态对物质的影响占主导地位；而在根际土中，外加病原菌后，不同氮素形态下化感物质的结构及其各物质的相对丰度的变化较为复杂。【结论】根际化感物质的变化很可能的硝态氮抗黄瓜枯萎病的重要原因之一。
目录
摘要 1
关键字 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1材料 2
1.1.1供试种子 2
1.1.2 病原菌 2
1.2 实验方法 2
1.2.1 育苗 2
1.2.2 室内盆栽培养 2
1.2.3 病原菌制备 2
1.2.4 样品采集 3
1.2.5 土壤浸提液制备 3
1.3 实验测定 3
1.3.1 化感物质组成分析 3
1.3.2 GCMS分析条件 3
1.3.3 数据处理 3
2 结果与分析 3
2.1 黄瓜土体及根际土壤中化感物质组成分析 3
2.2 不同氮素形态及病原菌侵染对黄瓜土壤化感物质的影响 4
3 讨论 7
致谢 8
参考文献 8
附表A本科生毕业论文（设计）成绩评定表 10
附表B本科生毕业论文（设计）成绩评阅表 11
附表C本科生毕业论文（设计）答辩及综合评分表 12
附表D本科生毕业论文（设计）综合评定成绩 12
基于根际化感物质研究氮素形态对黄瓜枯萎病的影响
引言
黄瓜枯萎病是一种由真菌引起的土传病害，其病原菌为半知菌亚门尖孢镰刀菌黄瓜专化型（Fusarium oxysporum f.sp.cucum *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
erinum,FOC）[1]。目前由枯萎病引起的连作障碍愈发严重，已经对黄瓜设施栽培的发展造成了严重影响。连作障碍下作物根际微生物群落结构失衡，土壤养分有效性降低以及对土壤有毒害作用物质积累，这限制着植株对养分的吸收，并使养分利用率降低。现有研究表明，土壤理化性状劣化、病原菌的累积、微生物群落结构的改变以及根际的化感作用都可能导致连作障碍的发生。本文即围绕不同氮素形态培养下黄瓜根系土壤中的化感物质变化展开论述。
化感作用(allelopathy)是揭示作物连作障碍机理的重要途径之一，一般是指植物或微生物在物质代谢活动中对周围环境的其它植物或微生物所产生作用，包括有利和不利作用两种类型。其中不利作用又称自毒作用，是指植物释放出的化感物质对同一茬或下一茬同种或同科植物的生长产生抑制作用。在很多作物的生长过程中都发现了化感自毒作用，现在普遍认为植物化感自毒物质是导致作物产生连作障碍的主要因子之一。现有的研究中化感自毒物质对作物产生毒害的方式主要包括：（1）劣化土壤的理化性质，改变土壤养分状况，进而影响植物对养分的吸收和利用；（2）改变土壤微生物区系及生态环境，进而影响植物微生物互作关系的建立；（3）影响植株生长及代谢，如改变细胞结构、抑制细胞分裂及伸长、破坏氧化还原系统、增加细胞膜透性、影响植株生长调节系统、酶功能及活性、呼吸作用、光合作用、水分及养分吸收、蛋白和核酸的合成及代谢等[23]。根系分泌物是土壤中化感物质的重要来源，不同作物、不同品种根系分泌物的种类不同，即使是同种作物，在不同生育期和不同环境条件下根系分泌物的种类和数量也都有差异[14]。连作会使作物根系分泌物的化感作用和主要成分发生改变[15]。不同种间或种内具有互相促进或抑制的化感作用品种在黄瓜种质资源中也已经被证实存在,尤其是连作中的化感作用研究也得到了广泛的关注[16]。吕卫光[5]模拟根系分泌物中的化感物质进行了盆栽实验，研究中发现苯丙烯酸、对羟基苯甲酸等物质在黄瓜连作中对根系生长具有明显的抑制作用。这些化感物质对枯萎病的发生具有重要的影响作用，所以可以通过研究化感物质对黄瓜发病的影响机制从而寻找新的、更有效的枯萎病防治措施。
目前瓜类枯萎病的防治方法主要有物理防治、化学防治、农业防治、生物防治等，就黄瓜而言，生产上通常使用药剂防治和嫁接育苗等方法。但是这些方法都有很大的局限性，受到各种环境和技术条件的制约，不仅不能有效的根治枯萎病，还会对环境造成污染，对当前的设施农业发展影响巨大。因此，探明枯萎病的发病机制，寻找更有效的、更环保的防治措施从而消除连作障碍就变得尤为重要。
氮肥是设施农业中需要大量施用的肥料，以氮肥为基础的枯萎病防治措施见效快且对环境友好，是很好的连作障碍防治的研究方向。目前黄瓜枯萎病的抗病研究发现，作为黄瓜吸收的两种主要氮素形态,铵态氮和硝态氮不仅营养效果不同,而且在抵抗黄瓜枯萎病程度上情况也不同[11]。研究发现硝态氮营养与铵态氮营养相比更能抑制黄瓜枯萎病的发生。为了进一步确认氮素形态对黄瓜枯萎病病原菌以及黄瓜枯萎病的影响机制，本研究通过土培盆栽试验，采用GCMS分析法分析不同氮素形态培养下黄瓜根际化感物质组成变化，寻找两者的内在联系，以期能够进一步验证和解释不同氮素形态对黄瓜枯萎病发生的影响机制，为连作障碍防控提供更多理论依据。
1 材料与方法
1．1 供试材料
1.1.1 供试种子
供试黄瓜品种为津春4号，是天津市黄瓜研究所育成的常规品种。
1.1.2 病原菌
黄瓜枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌黄瓜专化型（Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum），来自大学资源与环境科学学院菌种保藏室。
1．2 实验方法
1.2.1 育苗
用温水浸泡黄瓜种子2 h，然后置于30℃培养箱中进行催芽，待种子露白后播种于育苗盘（石英砂）中，在第2片真叶展开时移栽用于试验处理。
1．2．2 室内盆栽培养
将土壤过筛（4 mm）去除石块和泥块，混匀后分装进塑料盆中，每盆装有3 kg土壤，然后将长有2叶一心的黄瓜幼苗移栽到盆中。对土壤施用不同形态的氮素肥料：(NH4)2SO4、Ca(NO3)2或(NH4)2SO4+双氰胺（DCD），在不同施肥处理的土壤中分别设置正常培养与接菌培养两种培养方式。由于土壤中自身含有一定量的硝态氮，因此在盆栽试验中单独施用铵态氮不会造成铵毒。根据土壤肥力条件及黄瓜养分需求特征，氮磷钾含量用化肥补至等量，分别为全氮含量0.6 g kg1，速效磷0.152 g kg1，速效钾0.72 g kg1。试验共分4个处理：
目录
摘要 1
关键字 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1材料 2
1.1.1供试种子 2
1.1.2 病原菌 2
1.2 实验方法 2
1.2.1 育苗 2
1.2.2 室内盆栽培养 2
1.2.3 病原菌制备 2
1.2.4 样品采集 3
1.2.5 土壤浸提液制备 3
1.3 实验测定 3
1.3.1 化感物质组成分析 3
1.3.2 GCMS分析条件 3
1.3.3 数据处理 3
2 结果与分析 3
2.1 黄瓜土体及根际土壤中化感物质组成分析 3
2.2 不同氮素形态及病原菌侵染对黄瓜土壤化感物质的影响 4
3 讨论 7
致谢 8
参考文献 8
附表A本科生毕业论文（设计）成绩评定表 10
附表B本科生毕业论文（设计）成绩评阅表 11
附表C本科生毕业论文（设计）答辩及综合评分表 12
附表D本科生毕业论文（设计）综合评定成绩 12
基于根际化感物质研究氮素形态对黄瓜枯萎病的影响
引言
黄瓜枯萎病是一种由真菌引起的土传病害，其病原菌为半知菌亚门尖孢镰刀菌黄瓜专化型（Fusarium oxysporum f.sp.cucum *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
erinum,FOC）[1]。目前由枯萎病引起的连作障碍愈发严重，已经对黄瓜设施栽培的发展造成了严重影响。连作障碍下作物根际微生物群落结构失衡，土壤养分有效性降低以及对土壤有毒害作用物质积累，这限制着植株对养分的吸收，并使养分利用率降低。现有研究表明，土壤理化性状劣化、病原菌的累积、微生物群落结构的改变以及根际的化感作用都可能导致连作障碍的发生。本文即围绕不同氮素形态培养下黄瓜根系土壤中的化感物质变化展开论述。
化感作用(allelopathy)是揭示作物连作障碍机理的重要途径之一，一般是指植物或微生物在物质代谢活动中对周围环境的其它植物或微生物所产生作用，包括有利和不利作用两种类型。其中不利作用又称自毒作用，是指植物释放出的化感物质对同一茬或下一茬同种或同科植物的生长产生抑制作用。在很多作物的生长过程中都发现了化感自毒作用，现在普遍认为植物化感自毒物质是导致作物产生连作障碍的主要因子之一。现有的研究中化感自毒物质对作物产生毒害的方式主要包括：（1）劣化土壤的理化性质，改变土壤养分状况，进而影响植物对养分的吸收和利用；（2）改变土壤微生物区系及生态环境，进而影响植物微生物互作关系的建立；（3）影响植株生长及代谢，如改变细胞结构、抑制细胞分裂及伸长、破坏氧化还原系统、增加细胞膜透性、影响植株生长调节系统、酶功能及活性、呼吸作用、光合作用、水分及养分吸收、蛋白和核酸的合成及代谢等[23]。根系分泌物是土壤中化感物质的重要来源，不同作物、不同品种根系分泌物的种类不同，即使是同种作物，在不同生育期和不同环境条件下根系分泌物的种类和数量也都有差异[14]。连作会使作物根系分泌物的化感作用和主要成分发生改变[15]。不同种间或种内具有互相促进或抑制的化感作用品种在黄瓜种质资源中也已经被证实存在,尤其是连作中的化感作用研究也得到了广泛的关注[16]。吕卫光[5]模拟根系分泌物中的化感物质进行了盆栽实验，研究中发现苯丙烯酸、对羟基苯甲酸等物质在黄瓜连作中对根系生长具有明显的抑制作用。这些化感物质对枯萎病的发生具有重要的影响作用，所以可以通过研究化感物质对黄瓜发病的影响机制从而寻找新的、更有效的枯萎病防治措施。
目前瓜类枯萎病的防治方法主要有物理防治、化学防治、农业防治、生物防治等，就黄瓜而言，生产上通常使用药剂防治和嫁接育苗等方法。但是这些方法都有很大的局限性，受到各种环境和技术条件的制约，不仅不能有效的根治枯萎病，还会对环境造成污染，对当前的设施农业发展影响巨大。因此，探明枯萎病的发病机制，寻找更有效的、更环保的防治措施从而消除连作障碍就变得尤为重要。
氮肥是设施农业中需要大量施用的肥料，以氮肥为基础的枯萎病防治措施见效快且对环境友好，是很好的连作障碍防治的研究方向。目前黄瓜枯萎病的抗病研究发现，作为黄瓜吸收的两种主要氮素形态,铵态氮和硝态氮不仅营养效果不同,而且在抵抗黄瓜枯萎病程度上情况也不同[11]。研究发现硝态氮营养与铵态氮营养相比更能抑制黄瓜枯萎病的发生。为了进一步确认氮素形态对黄瓜枯萎病病原菌以及黄瓜枯萎病的影响机制，本研究通过土培盆栽试验，采用GCMS分析法分析不同氮素形态培养下黄瓜根际化感物质组成变化，寻找两者的内在联系，以期能够进一步验证和解释不同氮素形态对黄瓜枯萎病发生的影响机制，为连作障碍防控提供更多理论依据。
1 材料与方法
1．1 供试材料
1.1.1 供试种子
供试黄瓜品种为津春4号，是天津市黄瓜研究所育成的常规品种。
1.1.2 病原菌
黄瓜枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌黄瓜专化型（Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum），来自大学资源与环境科学学院菌种保藏室。
1．2 实验方法
1.2.1 育苗
用温水浸泡黄瓜种子2 h，然后置于30℃培养箱中进行催芽，待种子露白后播种于育苗盘（石英砂）中，在第2片真叶展开时移栽用于试验处理。
1．2．2 室内盆栽培养
将土壤过筛（4 mm）去除石块和泥块，混匀后分装进塑料盆中，每盆装有3 kg土壤，然后将长有2叶一心的黄瓜幼苗移栽到盆中。对土壤施用不同形态的氮素肥料：(NH4)2SO4、Ca(NO3)2或(NH4)2SO4+双氰胺（DCD），在不同施肥处理的土壤中分别设置正常培养与接菌培养两种培养方式。由于土壤中自身含有一定量的硝态氮，因此在盆栽试验中单独施用铵态氮不会造成铵毒。根据土壤肥力条件及黄瓜养分需求特征，氮磷钾含量用化肥补至等量，分别为全氮含量0.6 g kg1，速效磷0.152 g kg1，速效钾0.72 g kg1。试验共分4个处理：
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