鹽堿脅迫對黃瓜嫁接苗根際土壤細菌和真菌群落結構及豐度的影響*

白晶芝, 趙 源, 吳鳳芝

(東北農業(yè)大學園藝園林學院 哈爾濱 150030)

鹽堿脅迫對黃瓜嫁接苗根際土壤細菌和真菌群落結構及豐度的影響*

白晶芝, 趙 源, 吳鳳芝**

(東北農業(yè)大學園藝園林學院 哈爾濱 150030)

為了解鹽堿脅迫對黃瓜嫁接苗根際土壤細菌和真菌群落結構的影響, 本研究以 2種耐鹽堿砧木‘華砧108’(T1)、‘神力鐵木砧’(T2)和 2 種鹽堿敏感砧木‘輝太郎’(S1)、‘京欣砧 6 號’(S2)為試材, 自根苗作為對照, 以混合鹽(鹽分摩爾比為 NaHCO3∶Na2SO4∶NaCl∶Na2CO3=4∶2∶2∶0.15)濃度為 100 mmol·L-1、pH 9.0 的處理液處理20 d、30 d、40 d(定植30 d、40 d、50 d), 利用PCR-DGGE技術, 研究了鹽堿脅迫對不同砧木嫁接的黃瓜幼苗根際土壤微生物群落結構和豐度的影響。結果表明, 耐鹽堿的砧木品種T1、T2根際土壤真菌DGGE圖譜條帶數顯著高于鹽堿敏感的S2和自根苗對照CK, 并且耐鹽堿的品種T2土壤細菌的Shannon-Wiener指數與均勻度指數均顯著高于鹽堿敏感的品種S1、S2和自根苗對照CK。耐鹽堿品種T1的細菌16S rDNA基因拷貝數在定植50 d時顯著高于鹽堿敏感的品種及自根苗; 在定植40 d時, 耐鹽堿的砧木T2真菌ITS基因拷貝數顯著高于鹽堿敏感的品種以及黃瓜自根苗; 定植50 d時, 耐鹽堿的砧木真菌ITS基因拷貝數顯著高于鹽堿敏感的品種, 但與自根苗差異不顯著。不同耐鹽堿性砧木嫁接黃瓜幼苗根際土壤微生物群落結構組成和豐度存在差異。以上研究表明, 隨著鹽堿脅迫時間的增加, 耐鹽堿性不同的砧木嫁接苗根際土壤微生物群落豐度與結構多樣性產生了較大差異, 間接改變了土壤微生態(tài)環(huán)境, 致使土壤微生物數量和豐富度也發(fā)生改變。耐鹽堿的砧木品種可能通過改善土壤微環(huán)境來加強其自身的耐鹽堿特性。

鹽堿脅迫; 黃瓜嫁接; 耐鹽性砧木; 土壤微生物群落

我國鹽漬土的總面積大約為3 487萬hm2, 耕地中有760萬hm2發(fā)生不同程度的鹽堿化, 約占總耕地面積的1/4。黑龍江省的鹽堿地面積為116萬hm2, 占全省總土地面積的 3%[1-2], 且鹽漬化的土壤面積和程度正在不斷加重, 使設施蔬菜的生長和品質受到影響,從而阻礙了我國設施蔬菜產業(yè)的發(fā)展[3]。黃瓜(Cucumis sativusL.)是我國設施蔬菜的主栽作物之一, 其根系再生能力較差, 耐鹽性較弱, 如何減輕和克服土壤鹽害是設施黃瓜生產中亟待解決的問題。研究表明, 嫁接可大大提高黃瓜的耐鹽性[4], 且嫁接黃瓜操作簡單、生產成本低、產品安全可靠, 因此, 采用嫁接提高黃瓜的耐鹽性是切實可行的好方法。瓜類和茄科類蔬菜進行嫁接栽培是克服土壤鹽漬化的一項有效措施[5]。

土壤環(huán)境的變化會影響到微生物群落組成、數量及其分布[6]。研究發(fā)現, 鹽堿脅迫影響了土壤微生物的活性, 降低了微生物碳、氮量, 造成了微生物對有機質分解作用的下降[7], 同時還會影響植物生長、光合作用以及營養(yǎng)物質的吸收和轉運[8], 因此土壤鹽堿脅迫是影響作物生長發(fā)育和產量的主要非生物脅迫之一[9]。土壤微生物對土壤有機質分解和營養(yǎng)元素礦化起著重要作用, 是植物營養(yǎng)元素的活性庫,可作為評價土壤質量的重要指標之一[10]。研究表明,土壤微生物數量隨著土壤鹽害程度的升高而降低,細菌、放線菌數量與土壤全鹽含量呈顯著負相關,細菌數量與土壤有機質含量呈極顯著相關[11-14]。有研究表明, 同種植物的不同品種根系分泌物組成不同, 引起根際微生物群落結構的改變, 從而影響土壤養(yǎng)分的形成、積累以及植物的抗逆性等[15]。不同種類的砧木嫁接可不同程度地提高嫁接苗根際土壤細菌的多樣性, 從而有助于提高西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.) Matsum.et Nakai]嫁接苗的抗性[16]。嫁接可改變茄子(Solanum melongenaL.)根際微生物種群數量和結構, 增加有益菌數量, 進而增強茄子的抗病性[17]。前人對蔬菜嫁接的研究多集中在抗病[18]、耐濕、耐低溫上, 而關于抗鹽[19], 尤其是砧木對復雜鹽堿耐性及其作用機理研究還較少, 而關于同種植物的不同品種砧木嫁接對植物根際土壤微生物群落結構和豐度的影響與植物耐鹽堿性是否存在一定的關系鮮見報道。

本研究旨在進一步明確設施蔬菜鹽堿脅迫與土壤微生物的關系, 通過模擬黑龍江等地的設施鹽堿土壤成分配制處理液, 采用PCR-DGGE技術研究鹽脅迫對不同耐鹽堿砧木嫁接黃瓜的土壤微生物群落結構和豐度的影響, 深入挖掘嫁接黃瓜的耐鹽堿機理, 為鹽堿地改良提供可靠的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗試材

試驗于2013年2—11月于東北農業(yè)大學設施工程中心節(jié)能日光溫室和園藝學院蔬菜生理生態(tài)研究室進行。

供試品種: 黃瓜嫁接砧木采用耐鹽堿的‘華砧108’(T1)、‘神力鐵木砧’(T2)和鹽堿敏感砧木‘輝太郎’(S1)、‘京欣砧 6 號’(S2)[20]; 接穗黃瓜品種為‘津春 9號’, 由天津科潤黃瓜研究所研制育成, ‘津春 9號’黃瓜自根苗(CK)作對照。

供試土壤: 取自東北農業(yè)大學設施工程中心大棚,為多年瓜類連作黑土?；纠砘再|為: 有機質含量21.7 g·kg-1, 全氮含量 0.125%, 堿解氮 54.6 mg·kg-1, 速效磷 36.94 mg·kg-1, 速效鉀 177.9 mg·kg-1, pH 為 7.37,EC 為 593 μS·cm-1。

1.2 試驗設計

黑龍江鹽堿地主要鹽分組成為NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3, 其中含量占陰離子總量的一半左右, 且的質量比為1～2, 平均pH在8.72左右[13]。本試驗采用鹽濃度為100 mmol·L-1、pH 9.0的鹽堿液進行鹽堿脅迫處理,處理液配制各鹽分摩爾比為 NaHCO3∶Na2SO4∶NaCl∶Na2CO3=4∶2∶2∶0.15。試驗選用2個耐鹽堿和鹽堿敏感黃瓜嫁接砧木T1、T2、S1、S2, 以‘津春9號’黃瓜自根苗作對照(CK), 共 5個處理。每個重復12盆, 3次重復, 隨機排列, 并設有保護行。

接穗黃瓜采用常規(guī)育苗, 嫁接采用插接法, 嫁接苗成活后待接穗長至 3葉 1心時, 定植到規(guī)格為180 mm×230 mm的塑料盆中, 每盆裝土壤3 kg, 同時將磷酸二銨和硫酸鉀兩種化肥按質量比1∶1混合施入, 每盆8 g, 定植后10 d每盆澆入1 L鹽堿液, 保證每盆土壤中鹽水的量浸透土壤而不滲出, 使其總鹽終濃度為 3.08 g·kg-1, 其中 NaHCO31.37 g·kg-1, Na2SO41.16 g·kg-1, NaCl 0.48 g·kg-1, Na2CO30.065 g·kg-1。為防止?jié)B鹽, 盆底無排水孔, 之后常規(guī)管理。分別在定植后30 d、40 d、50 d(鹽堿脅迫 20 d、30 d、40 d), 每個重復隨機取 3株黃瓜植株, 并用抖根法收集其根際土,過80目篩, 保存于-80 ℃冰箱中, 用于根際土壤總DNA的提取。

1.3 測定項目與方法

土壤總 DNA 的提取: 采用 Power Soil?DNA Isolation Kit(MO BIO Laboratories, CA, USA)試劑盒對植株根際土壤微生物總DNA進行提取。土壤細菌16S rDNA的擴增采用對大多數細菌的16S rDNA通用的引物對GC-338f和518r進行PCR[21]。土壤真菌ITS區(qū)的擴增采用對大多數真菌的 ITS區(qū)序列的通用引物ITS1-F、ITS4、GC-ITS1-F和ITS2進行巢式PCR[22]。

變性梯度凝膠電泳(DGGE): 制備 8%(細菌和真菌)的聚丙烯酰胺凝膠, 其中變性劑濃度從上到下依次增加。細菌變性劑濃度從 40%到 75%(100%的變性劑為 7 mol·L-1的尿素和 40%去離子甲酰胺)。用D-code System電泳儀(Bio-Rad Lab, LA, USA), 電壓75 V, 溫度60 ℃, 電泳12 h后, 將膠完整取出用1∶3 300(v/v) GelRed (Biotium, USA)染色 25 min。用UVP labwork 4.6成像系統(tǒng)照相。

土壤微生物總 DNA 的提取:采用 Power Soil?DNA Isolation Kit(MO BIO Laboratories, CA, USA)試劑盒對植物根際總DNA進行提取。

實時定量 PCR分析采用 IQ5 real-time PCR system (Bio-Rad Lab, LA, USA)。

1.4 數據分析

試驗中原始數據的整理采用 Microsoft Excel(Office 2010)軟件完成; 數據處理采用SAS 8.1軟件,方差分析使用 ANOVA過程, 聚類分析使用 SPSS 16.0軟件。DGGE的指紋圖譜分析采用 Bio-Rad Quantityone 4.5軟件對DGGE圖譜進行數字化、標準化分析, 主成分分析采用Canoco for Windows 4.5 software[23]。

2 結果與分析

2.1 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤微生物群落結構的差異

2.1.1 土壤細菌群落結構的差異

從圖1可知, 在定植后30 d(鹽堿脅迫20 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤細菌DGGE圖譜無明顯差異。主成分分析的兩個主要成分PC1和PC2分別代表總變量的26.5%和14.5%。自根苗CK的散點位置與嫁接苗各處理的散點位置距離較遠, 說明自根苗的根際土壤細菌群落結構與嫁接苗處理存在差異, 但是耐鹽堿砧木嫁接苗和鹽堿敏感處理散點分布比較均勻, 說明在鹽堿脅迫20 d時, 耐鹽堿性不同的砧木嫁接苗根際土壤細菌結構組成相似。

從圖2可知, 在定植后40 d(鹽堿脅迫30 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤細菌DGGE圖譜無明顯差異。PCA分析圖2耐鹽堿的砧木嫁接苗(T1、T2)的散點距其他處理較遠, 鹽堿敏感的砧木嫁接苗散點位置相近, 但與自根苗有一定距離, 說明耐鹽堿性不同的砧木嫁接苗以及自根苗對照間的根際土壤細菌群落結構組成產生較大差異。

從圖3可知, 在定植后50 d(鹽堿脅迫40 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤細菌DGGE圖譜無明顯差異。PCA分析圖中耐鹽堿的砧木嫁接苗 T1與T2的散點基本在同一象限, 鹽堿敏感的砧木嫁接苗散點位置與自根苗有一定距離, 說明耐鹽堿性不同的砧木嫁接苗以及自根苗對照間的根際土壤細菌群落結構組成產生較大差異。

圖2 定植后40 d(鹽堿脅迫30 d)不同砧木黃瓜嫁接苗根際土壤細菌DGGE圖譜(a)及其主成分分析圖(b)Fig.2 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of the rhizosphere soil bacteria of grafted cucumber with different rootstocks after 40 days planting (30 days saline-alkali stress)

如表1所示, 在定植30 d(鹽堿脅迫20 d)時, 自根苗對照(CK)的根際土壤細菌DGGE圖譜條帶數顯著高于耐鹽堿性砧木嫁接苗(T2) (P＜0.05), 而各處理間的Shannon-Wiener指數與均勻度指數均沒有差異。在定植40 d(鹽堿脅迫30 d)時, 各處理間的條帶數沒有差異; 耐鹽堿性砧木嫁接苗(T1)的 Shannon-Wiener指數與均勻度指數均顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1) (P＜0.05)。在定植50 d(鹽堿脅迫40 d)時,自根苗對照(CK)的條帶數顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1); 耐鹽堿性砧木嫁接苗(T2)的Shannon-Wiener指數與均勻度指數均顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1) (P＜0.05)。

圖3 定植后50 d(鹽堿脅迫40 d)不同砧木黃瓜嫁接苗根際土壤細菌DGGE圖譜(a)及其主成分分析圖(b)Fig.3 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of the rhizosphere soil bacteria of grafted cucumber with different rootstocks after 50 days planting (40 days saline-alkali stress)

表1 鹽堿脅迫下不同耐鹽堿性黃瓜砧木嫁接對不同取樣時間土壤細菌DGGE圖譜的條帶數和多樣性指數的影響Table 1 Effect of rootstock varieties of cucumber on soil bacteria DGGE profile band number and diversity indexes at different sampling times under saline-alkali stress

2.1.2 土壤真菌群落結構的差異

從圖4可知, 定植后30 d(鹽堿脅迫20 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜無明顯差異。PCA分析圖中耐鹽堿的砧木嫁接苗 T1與T2的散點距離較近, 距離自根苗(CK)和鹽堿敏感的砧木嫁接苗S1、S2較遠, 說明兩個耐鹽堿的砧木嫁接苗根際土壤真菌群落結構差異不大, 但與其他處理, 特別是自根苗的根際土壤真菌群落結構組成產生較大差異。

圖4 定植后30 d(鹽堿脅迫20 d)不同砧木黃瓜嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜(a)及其主成分分析圖(b)Fig.4 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of the rhizosphere soil fungi of grafted cucumber with different rootstocks after 30 days planting (20 days saline-alkali stress)

圖5 定植后40 d(鹽堿脅迫30 d)不同砧木黃瓜嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜(a)及其主成分分析圖(b)Fig.5 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of the rhizosphere soil fungi of grafted cucumber with different rootstocks after 40 days planting (30 days saline-alkali stress)

從圖5可知, 在定植后40 d(鹽堿脅迫30 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜無明顯差異。PCA分析圖中耐鹽堿的砧木嫁接苗 T1與T2的散點在同一象限, 鹽堿敏感(S1、S2)的散點基本在同一象限, 而與自根苗(CK)的散點距離比較遠, 說明嫁接苗與自根苗的根際土壤真菌群落結構組成存在較大差異, 每個處理的 3個散點位置比較集中, 說明各處理重復性比較好。

從圖6可知, 在定植后50 d(鹽堿脅迫40 d), 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜無明顯差異。PCA分析圖中耐鹽堿的砧木嫁接苗 T1與T2的散點比較集中, 與鹽堿敏感的S2基本在同一象限, S1和S2的散點位置有一定距離, 說明這2個砧木品種土壤真菌有一定差異; 砧木嫁接苗與自根苗(CK)的散點距離較遠, 說明砧木嫁接苗與自根苗對照存在較大差異。

圖6 定植后50 d(鹽堿脅迫40 d)不同砧木黃瓜嫁接苗根際土壤真菌DGGE圖譜(a)及其主成分分析圖(b)Fig.6 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of the rhizosphere soil fungi of grafted cucumber with different rootstocks after 50 days planting (40 days saline-alkali stress)

在定植30 d和40 d(鹽堿脅迫20 d和30 d)時, 各處理間的條帶數、Shannon-Wiener指數和均勻度指數均沒有差異(P＜0.05)。在定植50 d(鹽堿脅迫40 d)時, 耐鹽堿性砧木嫁接苗(T1、T2)的條帶數顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S2)和自根苗對照(CK)(P＜0.05); 耐鹽堿性砧木嫁接苗(T2)的Shannon-Wiener指數與均勻度指數均顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1、S2)和自根苗對照(CK) (P＜0.05)(表 2)。

表2 鹽堿脅迫下不同耐鹽堿性黃瓜砧木嫁接對不同取樣時間土壤真菌DGGE圖譜的條帶數和多樣性指數的影響Table 2 Effect of rootstock varieties of cucumber on soil fungi DGGE profile band number and diversity indexes at different sampling times under saline-alkali stress

2.2 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤微生物群落豐度的差異

圖7A結果表明, 隨著黃瓜生長, 真菌ITS基因拷貝數呈增加趨勢。在定植30 d(鹽堿脅迫20 d), 鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1)的真菌 ITS基因拷貝數要顯著低于其他處理及自根苗對照。在定植40 d(鹽堿脅迫30 d), 耐鹽堿砧木嫁接苗(T2)的真菌ITS基因拷貝數要顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1、S2)以及黃瓜自根苗對照(CK)。在定植50 d(鹽堿脅迫40 d),耐鹽堿砧木嫁接苗(T1、T2)處理的真菌 ITS基因拷貝數要顯著高于鹽堿敏感砧木嫁接苗(S1、S2)處理,與自根苗對照差異不顯著。在定植30～50 d, 鹽堿敏感的S1處理的真菌ITS基因拷貝數均低于其他處理及自根苗對照。

圖7 鹽堿脅迫下不同耐鹽堿性黃瓜砧木嫁接對不同取樣時間土壤真菌(A)和細菌(B)群落豐度的影響Fig.7 Effect of rootstock varieties of cucumber on soil fungi(A) and bacteria (B) community abundance at different sampling times under saline-alkali stress

由圖 7B看出, 隨著黃瓜生長, 細菌 16S rDNA基因拷貝數呈緩慢上升趨勢, 在定植30 d(鹽堿脅迫20 d), 自根苗的細菌16S rDNA基因拷貝數顯著高于耐鹽堿砧木(T1、T2)(P＜0.05); 在定植 40 d時(鹽堿脅迫30 d), 自根苗與耐鹽堿性砧木 T1、T2的細菌 16S rDNA基因拷貝數要顯著高于鹽堿敏感砧木品種S1(P＜0.05); 在定植50 d(鹽堿脅迫40 d), 耐鹽堿砧木T1的土壤細菌數量顯著高于其他處理(P＜0.05)。

3 討論與結論

土壤微生物是土壤環(huán)境條件變化的敏感指標,土壤質量在一定程度上由土壤微生物的群落結構和多樣性來反映[24]。根際土壤微生物種群數量和比例能夠影響植物的生長狀況和產量、土壤的健康程度以及土傳病害發(fā)生的幾率和危害程度[25]。土壤細菌是土壤微生物的重要組成部分, 它在數量和種類上超過其他土壤有機體, 并能分解各種有機物質。有研究表明, 鹽堿脅迫會在一定程度上破壞土壤中的微生物群落結構, 降低土壤中細菌的含量[26]。真菌是常見的土壤微生物之一, 可以分解纖維素、淀粉、樹膠、木質素以及較易分解的蛋白質和糖類, 在腐殖質的形成過程和土壤團粒的穩(wěn)定中發(fā)揮著重要作用。不同砧木黃瓜嫁接苗及自根苗的根際土壤細菌與真菌 DGGE圖譜存在許多共同條帶, 表明具有這些條帶基因的土壤微生物不受砧木嫁接、采樣時期和鹽堿處理的影響, 在土壤中比較穩(wěn)定, 與包靜[27]的研究結果一致。對土壤細菌與真菌DGGE圖譜數據化處理后進行主成分分析, 結果表明, 耐鹽堿性不同的砧木嫁接苗PCA散點距離隨著鹽堿脅迫時間的增加而加大, 土壤微生物群落結構產生了較大差異, 這與趙久成[16]的研究結果相吻合。

土壤微生物多樣性影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及過程, 是維持土壤生產力的重要組分[28], 微生物群落結構研究中常用的指數包括均衡性指數、豐富性和多樣性指數[29]。本試驗研究結果發(fā)現, 耐鹽堿性砧木嫁接苗根際土壤真菌和細菌的 Shannon-Wiener指數與均勻度指數均顯著高于鹽堿敏感的砧木嫁接苗和自根苗對照, 表現出不同耐鹽堿性砧木品種間根際土壤真菌和細菌群落結構的變化, 該結果與吳鳳芝等[15]的研究結果一致。前人研究表明,在鹽脅迫條件下, 耐鹽黃瓜品種真菌ITS和細菌16S rDNA基因拷貝數高于鹽敏感品種, 在定植后 30 d和50 d達到顯著水平(P＜0.05)[3]。本研究中, 在鹽堿脅迫條件下, 隨著黃瓜生長, 真菌 ITS基因拷貝數呈增加趨勢。在定植50 d, 耐鹽堿砧木T1、T2的土壤真菌 ITS基因拷貝數呈顯著增高趨勢, 耐鹽堿砧木T1的土壤細菌16S rDNA基因拷貝數也顯著高于其他處理, 表現出品種間顯著差異, 說明鹽堿脅迫可能在一定程度上抑制土壤有機質的分解與腐殖質的形成, 從而改變真菌和細菌的數量。這可能是由于耐鹽堿能力不同的砧木品種根系分泌物的組成與含量不同, 從而使植株根際真菌和細菌的數量產生差異, 該結果與 Ling等[30]的研究結論具有相似性。

由此可見, 隨著鹽堿脅迫時間的增加, 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗的根際土壤微生物群落結構差異逐漸顯現, 可能是由于鹽堿成分影響了土壤理化性狀以及植物根系的生長, 不同植株生長受到的抑制程度不同, 同時, 植物根系分泌有益物質發(fā)生變化, 導致土壤微生物的生長繁殖受到不同程度影響[31-32], 因此, 不同耐鹽堿性砧木嫁接苗土壤微生物群落結構產生了較大差異。耐鹽堿的品種可能正是由于通過改善其土壤中微生物的數量及豐富度來加強自身的耐鹽堿性。本試驗采用熒光定量與PCR-DGGE方法相結合研究鹽堿脅迫對不同砧木嫁接苗根際土壤細菌和真菌群落結構與豐度的影響, 土壤真菌與細菌群落豐度和 DGGE圖譜條帶數變化趨勢基本一致, 這也進一步說明兩種方法的結合能夠說明土壤微生物的動態(tài)變化, 為黃瓜在鹽堿地的優(yōu)質高產提供了理論依據。

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Effects of saline-alkali stress on structure and abundance of bacteria/fungi community in rhizosphere soil of grafted cucumber seedlings*

BAI Jingzhi, ZHAO Yuan, WU Fengzhi**
(College of Horticulture and Landscape Architecture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Two saline-alkali tolerant and two saline-alkali sensitive rootstocks were used to graft cucumber to determine the effect of saline-alkali stress on microbial community structures in rhizosphere soil of grafted cucumber seedlings.The aim of the study was to explore mechanisms of salt-alkali tolerance of grafted cucumber and promote cucumber cultivation, and further enhance improvement of saline lands.The two saline-alkali tolerant rootstocks were ‘Huazhen108’ (T1) and ‘Shenlitiemuzhen’ (T2), the two saline-alkali sensitive rootstocks were ‘Huitailang’ (S1) and ‘Jingxinzhenliuhao’ (S2), and then the own-root seedlings of cucumberwere used as the control.The physical and chemical properties of soil were adjusted after 10 days of grafted cucumber seedling planting for salinity using 100 mmol·L-1mixed salts solution, and the pH adjusted to alkalinity at 9.0.The molar ratio of the mixed salt solution was NaHCO3∶Na2SO4∶NaCl∶Na2CO3= 4∶2∶2∶0.15.Soils of different treatments were sampled after 30, 40 and 50 days of seedlings planting.And PCR-DGGE technique was used to study microbial community structure and species abundance in rhizosphere soil under cucumber seedlings grafted on different rootstocks.The results indicated that band number in DGGE of saline-alkali tolerant rootstocks was significantly higher than that of saline-alkali sensitive rootstock S2 and own-root cucumber.At the same time, both Shannon-Wiener index and evenness index of rhizosphere soil bacteria of saline-alkali tolerant rootstock T1 were significantly higher than those of the two saline-alkali sensitive rootstocks and own-root cucumber.The number of copies of 16S rDNA gene of bacteria of saline-alkali tolerant rootstock T1 was significantly higher than that of saline-alkali tolerant rootstocks S2 and own-root cucumber after 50 days of growth.The number of copies of ITS gene of fungi of saline-alkali tolerant rootstock T2 was significantly higher than that of saline-alkali sensitive rootstocks and own-root cucumber after 40 days of growth.The number of copies of ITS gene of fungi of saline-alkali tolerant rootstocks was significantly higher than that of saline-alkali sensitive rootstocks, though there was no significant difference between the grafted and own-root cucumber seedlings after 50 days of growth.Cucumber seedlings grafted on different rootstocks had significant differences in both rhizosphere soil microbial community structure composition and species abundance under saline-alkali stress, which became greater with increasing stress time, and changed soil micro-environment.In saline land, saline-alkali tolerant rootstock changed soil environment, and consequently improved grafted cucumber saline-alkali tolerance.

Apr.9, 2017; accepted Jun.21, 2017

Saline-alkali stress; Grafted cucumber; Saline-alkali resistant rootstock; Soil microbial community

S642.2

A

1671-3990(2017)11-1626-10

10.13930/j.cnki.cjea.170302

白晶芝, 趙源, 吳鳳芝.鹽堿脅迫對黃瓜嫁接苗根際土壤細菌和真菌群落結構及豐度的影響[J].中國生態(tài)農業(yè)學報,2017, 25(11): 1626-1635

Bai J Z, Zhao Y, Wu F Z.Effects of saline-alkali stress on structure and abundance of bacteria/fungi community in rhizosphere soil of grafted cucumber seedlings[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(11): 1626-1635

* 國家大宗蔬菜產業(yè)技術體系專項(CARS-25-08)資助

** 通訊作者: 吳鳳芝, 主要從事設施園藝與蔬菜生理生態(tài)研究。E-mail: fzwu2006@aliyun.com白晶芝, 主要從事設施園藝與蔬菜生理生態(tài)研究。E-mail: baijingzhi0921@163.com

2017-04-09 接受日期: 2017-06-21

* This study was supported by the Special Found for China Agricultural Research System (CARS-25-08).

**Corresponding author, E-mail: fzwu2006@aliyun.com