制种玉米根内内生菌响应沼渣的研究

摘要

【目的】研究沼渣对制种玉米根内微生物群落组成及产量的影响，为制种玉米增产提供理论指导。【方法】采用大田试验，设化肥（CK）和沼渣+化肥（BS）2个处理，其中CK中施用的化肥种类及用量分别为：磷酸氢二铵（515 kg/hm²）、尿素（735 kg/hm²）及硫酸锌（30 kg/hm²）;BS处理中除施用了与CK相同的化肥种类及用量外，还施用了2.2 t/hm²沼渣，测定不同处理制种玉米根际土壤理化性质、酶活性以及玉米生长指标和产量；采用高通量测序技术，分析BS处理与CK玉米根内微生物群落的多样性、结构、组成以及差异代谢通路，最后分析制种玉米根内微生物相对丰度与土壤理化性质、酶活性及玉米生长指标和产量的相关性。【结果】与CK相比，BS处理玉米根际土壤体积质量与pH均显著降低，土壤总孔隙度、有机质、碱解氮、速效氮、速效钾及阳离子交换量以及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均显著升高，BS处理玉米的株高、根长、根干质量、地上部干质量及产量较CK显著升高。与CK相比，BS处理玉米根内细菌Alpha多样性显著增加，内生真菌Alpha多样性显著降低，群落结构发生了明显改变。从BS处理与CK玉米根内共检测出9个差异性细菌门和14个细菌属以及2个差异真菌门和10个真菌属。与CK相比，BS处理明显改变了制种玉米根内微生物群落组成，大部分属水平细菌的相对丰富显著增加，而属水平真菌的相对丰度显著降低。从BS处理与CK玉米根内共筛选出10条差异代谢通路，其中BS处理玉米根内与氨基酸运输与代谢、碳水化合物运输与代谢、细胞壁/膜/包膜生物发生、能量产生与贮存、无机离子转运与代谢、辅酶转运与代谢、脂质转运与代谢、信号转导、核苷酸转运与代谢、防御机制及细胞运动等代谢通路有关的细菌相对丰度较CK均显著增加（P<0.05）。相关性分析结果显示，玉米根内属水平的细菌和真菌相对丰度与土壤理化性质、酶活性及玉米生长指标和产量有显著的相关性。【结论】施用沼渣明显改善了土壤理化性状和酶活性，影响了玉米根内微生物的群落组成以及多样性，增加了有益细菌的相对丰度，降低病原性真菌的相对丰度，改变了细菌的代谢通路，提高了制种玉米的产量。

关键词

沼渣 / 内生菌 / 制种玉米 / 代谢通路

基金资助

甘肃省重点研发项目(22YF7NG128); 甘肃省教育厅产业支撑项目(2023CYZC-65); 国家自然科学基金地区项目(41867010)