鹽脅迫下枯草芽孢桿菌NCD-2對番茄促生作用及對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

邵美琪，趙衛(wèi)松，蘇振賀，董麗紅，郭慶港，馬平

鹽脅迫下枯草芽孢桿菌NCD-2對番茄促生作用及對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

邵美琪1,2，趙衛(wèi)松2，蘇振賀2，董麗紅2，郭慶港2，馬平2

1河北農(nóng)業(yè)大學植物保護學院，河北保定 071001；2河北省農(nóng)林科學院植物保護研究所/河北省農(nóng)業(yè)有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北北部作物有害生物綜合治理重點實驗室，河北保定 071000

【】探討鹽脅迫下生防枯草芽孢桿菌（）NCD-2菌株對番茄的促生效果及對土壤微生物群落多樣性的影響，為拓寬NCD-2菌株的應用提供理論依據(jù)。采用溫室盆栽試驗，測定鹽脅迫下NCD-2菌株對番茄株高、地上部、根部干重和鮮重的影響，并測定抗逆相關酶超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性和脫落酸（ABA）含量；采用高通量測序（Illumina MiSeq）技術(shù)測定NCD-2菌株菌懸液處理（NCD0）、100 mmol·L-1NaCl處理（CK100）、NCD-2菌株菌懸液+100 mmol·L-1NaCl處理（NCD100）和清水處理作為對照（CK0）條件下土壤真菌、細菌群落結(jié)構(gòu)，分析鹽脅迫下NCD-2菌株對番茄根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。正常條件下，經(jīng)NCD-2菌株處理，番茄株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重和根部干重分別較對照增加了9.08%、10.37%、16.64%、15.42%和16.78%；在100 mmol·L-1NaCl鹽脅迫下，經(jīng)NCD-2菌株處理，番茄株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重和根部干重分別較對照增加了16.86%、18.96%、21.32%、10.50%和23.99%。鹽脅迫下，經(jīng)NCD-2菌株處理，番茄體內(nèi)SOD、POD、CAT活性和ABA含量分別較對照提高了50.45%、56.18%、29.55%和34.60%。細菌群落組成分析表明，在沒有鹽脅迫的條件下，NCD-2菌株處理后番茄根際放線菌門（Actinobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）和綠彎菌門（Chloroflexi）菌群的相對豐度分別較清水對照（CK0）提高了7.28%、15.14%和23.03%；節(jié)桿菌屬（）、鞘氨醇單胞菌屬（）、微枝形桿菌屬（）和鏈霉菌屬（）菌群的相對豐度分別較CK0提高了50.88%、15.31%、11.32%和16.41%。在100 mmol·L-1NaCl鹽脅迫下，經(jīng)NCD-2菌株處理，番茄根際變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門、厚壁菌門（Firmicutes）和芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）菌群的相對豐度分別較單獨NaCl處理（CK100）提高了6.08%、8.19%、14.11%和4.70%；節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬（）、鞘氨醇單胞菌屬和微枝形桿菌屬菌群的相對豐度分別較CK100提高了5.54%、31.80%、23.39%和23.08%。真菌群落組成分析表明，在沒有鹽脅迫的條件下，NCD-2菌株處理后番茄根際被孢菌門（Mortierellomycota）、球囊菌門（Glomeromycota）和壺菌門（Chytridiomycota）菌群相對豐度分別提高至CK0的186%、477%和1 650%；小被孢霉屬（）、木霉屬（）和光黑殼屬（）菌群分別提高至CK0的186%、108%和120%。在100 mmol·L-1NaCl鹽脅迫下，NCD-2菌株處理后番茄根際被孢菌門、球囊菌門和壺菌門菌群分別提高至CK100的345%、154%和921%；小被孢霉屬較CK100提高了246%。鹽脅迫環(huán)境下NCD-2菌株處理后通過提高番茄體內(nèi)抗逆相關酶的活性、ABA的含量，增加番茄根際有益微生物的種群數(shù)量，從而提高了番茄對鹽脅迫的耐受能力，顯著促進了番茄的生長發(fā)育。

枯草芽孢桿菌；鹽脅迫；抗氧化酶活性；高通量測序；土壤微生物群落結(jié)構(gòu)

0 引言

【研究意義】番茄是我國主要的蔬菜品種，年種植面積約133萬公頃，產(chǎn)量約5 500萬噸，占蔬菜總量的7%。為追求產(chǎn)量，種植者往往大量施用化肥，致使栽培土壤鹽堿化現(xiàn)象逐年加重，抑制了番茄的正常生長[1]。目前微生物菌劑的施用成為緩解鹽脅迫最有效的選擇之一[2-3]。有些植物根際細菌不僅具有防治作物土傳病害的能力，同時具有增強植物耐鹽性和促進植物生長的效果。評價生防細菌對番茄的耐鹽促生效果，揭示生防細菌對根際微生物組的影響，不僅有助于生防菌的廣泛應用，同時利于番茄的健康生長。【前人研究進展】接種根際促生菌（PGPR）可有效提高植物的耐鹽性，增強植物對非生物脅迫的抗性[4]。目前報道具有抗逆促生效果的微生物種類有固氮螺菌（）、假單胞菌（）、伯克霍爾德菌（）、芽孢桿菌（）、節(jié)桿菌（）、固氮菌（）和腸桿菌（）[5-7]。接種假單胞菌（sp.）M30-35通過促進根系的生長和對營養(yǎng)的吸收顯著提高了高鹽脅迫下多年生黑麥草的生長性能[8]。接種液化沙雷氏菌（）KM4通過誘導玉米生物量的提高，增強了其耐鹽性[9]。巨大芽孢桿菌（）BOFC15可誘導擬南芥脫落酸（abscisic acid，ABA）的合成，提高了擬南芥的耐鹽性，促進擬南芥的光合效能和生長能力[10]。接種地衣芽孢桿菌（）AP6和變形假單胞菌（）PB5能產(chǎn)生吲哚乙酸和生物膜，溶解無機磷，提高鹽脅迫下向日葵的株高、干物質(zhì)量、根長等，抵抗鹽脅迫造成的危害[11]。根際細菌可誘導植物抗逆相關酶活性的提高而促進作物的抗逆能力[11]，例如接種圓褐固氮菌（）和糞產(chǎn)堿桿菌（）可提高抗氧化物酶的活性，增加蛋白質(zhì)、可溶性糖的含量，減少丙二醛、H2O2的含量，提高油菜的耐鹽性[12]。大量研究報道，不同微生物菌劑還可改變土壤理化性質(zhì)，促進作物生長。趙丹丹[13]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑可降低土壤pH和電導率，使土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量增加，并提高了包括脲酶、過氧化氫酶、蛋白酶、硝酸還原酶在內(nèi)的土壤酶活性，從而促進番茄的生長。此外，外源施入微生物菌劑后，有益微生物定殖于植物根際，通過改變土壤優(yōu)勢種群而調(diào)控整個根際微生物群落結(jié)構(gòu)[14]，達到提高土壤肥力、改善土壤質(zhì)量的作用，從而調(diào)控植物的抗逆促生能力[15]。王小慧等[16]利用從土壤中分離得到的西瓜枯萎病拮抗菌將其制成生物肥料，盆栽試驗結(jié)果表明施用由生防菌制成的生物有機肥能改變土壤中微生物的數(shù)量和組成，提高有益細菌、枯草芽孢桿菌（）在土壤中的比例，同時對真菌的生長有較為明顯的抑制作用；黃亞麗等[17]發(fā)現(xiàn)施用枯草芽孢桿菌使設施甜瓜土壤中擬桿菌門（Bacteroidetes）的豐度顯著降低，放線菌門（Actinobacteria）和酸桿菌門（Acidobacteria）豐度顯著提高，增加了甜瓜株高、莖粗、葉面積，進而促進甜瓜生長；邱勤等[18]以根瘤菌、聯(lián)合固氮菌、硅酸鹽細菌和巨大芽孢桿菌制成復合菌劑接種于紫花苜蓿后，顯著增加了土壤細菌、真菌、放線菌、根瘤菌、硅酸鹽細菌和固氮菌數(shù)量，且提高了微生物生物碳、氮含量?！颈狙芯壳腥朦c】枯草芽孢桿菌NCD-2菌株能有效防治多種作物土傳病害，已被廣泛應用于番茄移栽前的根際處理。本研究進一步明確NCD-2菌株是否能提高番茄的耐鹽促生能力，評價其對根際微生物組的影響?！緮M解決的關鍵問題】評價在鹽脅迫的環(huán)境下NCD-2菌株對番茄的促生效果，揭示NCD-2菌株對土壤微生物多樣性的影響，為生防菌的安全使用和評價提供依據(jù)，為設施栽培可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

枯草芽孢桿菌NCD-2菌株在含有30%甘油的LB培養(yǎng)基中于-80℃長期保存，使用前在LB固體培養(yǎng)基上37℃活化。

1.2 菌體制備及對番茄幼苗的處理

將NCD-2菌株在LB培養(yǎng)基中37℃、160 r/min培養(yǎng)過夜，次日按照1﹕100（體積比）接種量轉(zhuǎn)接到100 mL營養(yǎng)肉湯（NB）培養(yǎng)基中，37℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)36 h。發(fā)酵液經(jīng)5 000 r/min離心5 min，收集菌體，用無菌水懸浮并調(diào)整濃度至1.0×109cfu/mL，為NCD-2菌株菌懸液。

苗期試驗于2019年7—9月份在河北省農(nóng)林科學院植物保護研究所溫室進行，將番茄種子（品種為合作918粉紅番茄）用2%次氯酸鈉表面消毒3—4 min，無菌水洗滌5遍后，在無菌濾紙上吸干種子表面水分，于25℃培養(yǎng)箱中催芽過夜。將露白的種子播種到裝有滅菌蛭石的育苗盤中，待子葉完全展開后選擇健康、一致的幼苗，移栽到裝有培養(yǎng)基質(zhì)（土壤﹕蛭石﹕草炭=2﹕2﹕1，體積比）的花盆（直徑8 cm，高度為13 cm）中，每盆16株，3次重復。移栽后在每株番茄根部滴加3 mL NCD-2菌株菌懸液，5 d后再次滴加3 mL/株NCD-2菌株菌懸液，2 d后在每株番茄根部加入100 mL濃度為100 mmol·L-1的NaCl溶液。番茄于25℃，16 h/8 h光/暗周期培養(yǎng)，NaCl處理2周后測定番茄株高、地上部和根部的干重及鮮重。試驗分為4個處理，NCD-2菌株菌懸液處理（NCD0）、100 mmol·L-1NaCl處理（CK100）、NCD-2菌株菌懸液+100 mmol·L-1NaCl處理（NCD100）、清水處理作為對照（CK0）。

1.3 番茄生長量的測定

番茄苗經(jīng)100 mmol·L-1的NaCl溶液處理2周后，用剪刀緊貼培養(yǎng)基質(zhì)處剪斷植株，測量番茄株高（莖基部到生長點的距離）和鮮重；將番茄根輕輕拔出，抖掉根上附著的土壤，再用流水輕輕將根部土壤沖洗掉，用吸水紙吸干水分后測量根部鮮重。將番茄地上部和根部分別烘干至恒重，稱量地上部和根部干重。根部抖去與根系松散結(jié)合的土壤后，用小毛刷輕輕刷下與根系緊密結(jié)合的土壤為根際土壤。稱取10 g新鮮根際土樣于無菌管中用于微生物組分析，每處理3次重復，并于-80℃保存。

1.4 酶活性及脫落酸（ABA）含量測定

番茄苗經(jīng)100 mmol·L-1的NaCl溶液處理2周后取樣，每個處理稱0.3 g新鮮番茄葉片，干冰速凍于-80℃保存，每處理3次重復，送蘇州科銘生物技術(shù)有限公司進行酶活性測定。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑藍（NBT）光化還原法測定[19]，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[20]，過氧化氫酶（CAT）活性采用過氧化氫氧化還原法測定[21-22]，脫落酸含量采用高效液相色譜法測定[23]。

1.5 土壤微生物多樣性分析

每個處理3次重復，分別取10 g根際土壤送交上海美吉生物公司進行微生物多樣性分析。

按照FastDNATMSPIN Kit for Soil（MP Biomedicals，Solon，OH，USA）試劑盒說明書進行土壤微生物群落總DNA提取。DNA 的純度和濃度由NanoDrop 2000分光光度計（Thermo Fisher Scientific Inc.，Waltham，MA，USA）進行檢測，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的提取質(zhì)量。使用338F（5′-ACTC CTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R（5′-GGACTA CHVGGGTWTCTAAT-3′）對16S rRNA基因V3—V4 可變區(qū)進行PCR擴增[24]，真菌ITS rDNA的ITS1區(qū)采用ITS1F（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2R（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）[24]進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物通過2%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測，并對其目標片段進行切膠回收，純化后利用Illumina公司的Miseq PE300平臺進行測序（上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）。原始數(shù)據(jù)上傳至NCBI SRA數(shù)據(jù)庫。使用Trimmomatic軟件對原始測序序列進行質(zhì)控，使用FLASH軟件進行拼接，使用UPARSE軟件（version 7.1，http://drive5.com/uparse），根據(jù)97%的相似度對序列進行OTU 聚類并剔除嵌合體。利用RDP classifier（http://rdp.cme.msu.edu/）對每條序列進行物種分類注釋，比對Silva數(shù)據(jù)庫（SSU128）和Unite數(shù)據(jù)庫，設置比對閾值為70%。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010進行整理，IBM SPSS Statistics Version 20進行單因素方差分析，Duncan法進行顯著性檢驗（＜0.05），采用OriginPro8.6進行繪圖。

2 結(jié)果

2.1 NCD-2菌株在鹽脅迫下對番茄幼苗的促生作用

為評價NCD-2菌株在NaCl脅迫下對番茄生長的影響，分別測定了番茄幼苗株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重和根部干重，發(fā)現(xiàn)無NaCl脅迫下，NCD-2菌株處理后番茄的株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重和根部干重分別較對照提高了9.08%、10.37%、16.64%、15.42%和16.78%，在100 mmol·L-1NaCl脅迫下，NCD-2菌株處理后番茄的株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重和根部干重分別較對照提高了16.86%、18.96%、21.32%、10.50%和23.99%。同時，在100 mmol·L-1NaCl脅迫下，NCD-2菌株處理后株高、地上部鮮重、地上部干重、根部鮮重、根部干重分別恢復到清水對照的103.62%、98.52%、100.60%、82.87%和89.38%（圖1）。以上結(jié)果表明，在鹽脅迫環(huán)境下NCD-2菌株對番茄幼苗具有明顯促生作用。

2.2 NCD-2菌株對番茄抗逆相關酶活性及脫落酸（ABA）含量的影響

NaCl脅迫下，接種NCD-2菌株后提高了番茄抗逆相關酶的活性和ABA含量，經(jīng)NCD-2菌株處理番茄葉片中SOD、POD、CAT活性和ABA含量分別較對照提高了50.45%、56.18%、29.55%和34.60%。無NaCl脅迫下，接種NCD-2菌株反而降低了番茄抗逆相關酶活性和ABA含量，與未接種NCD-2相比，接種NCD-2后SOD、POD、CAT活性和ABA含量分別降低了6.00%、20.16%、23.18%和24.20%。在100 mmol·L-1NaCl脅迫下，NCD-2菌株處理后，與清水對照相比，POD、SOD、CAT活性和ABA含量分別恢復到清水對照的106.97%、99.35%、96.34%和106.74%（圖2）。以上結(jié)果表明，在鹽脅迫環(huán)境下NCD-2菌株促進番茄幼苗抗逆相關酶的活性，進而抵抗鹽脅迫的傷害。

圖1 NCD-2菌株在NaCl脅迫下對番茄生長的影響

圖2 番茄抗逆相關酶活性和脫落酸含量

2.3 土壤細菌群落結(jié)構(gòu)比較

土壤微生物組測序分析獲得細菌有效序列為812 284條，每個樣本測序去除低質(zhì)量序列后，選出與代表序列相似性在97%以上的序列進行主坐標（PCOA）分析。土壤細菌群落在門水平下的PCOA分析（圖3-a）可觀察到不同處理間的3次重復可以在坐標軸上顯著分開，說明不同處理對番茄根際細菌組成影響明顯。進一步分析發(fā)現(xiàn)，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分別可以解釋所有變量的61.98%和14.72%，兩個主成分方差貢獻率累計達到76.70%；屬水平下PCOA分析表明（圖3-b），提取到兩個主成分，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分別可以解釋所有變量的38.08%和21.81%，兩個主成分方差貢獻率累計達到59.89%。

a：門水平細菌群落結(jié)構(gòu)PCOA分析PCOA analysis of bacterial community structure at phylum level；b：屬水平細菌群落結(jié)構(gòu)PCOA分析PCOA analysis of bacterial community structure at genus level

門水平不同處理土壤細菌群落組成結(jié)果表明（圖4），NaCl處理和NCD-2菌株處理后獲得的前11個豐度較高的菌群分別為變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、綠彎菌門（Chloroflexi）、厚壁菌門（Firmicutes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、藍細菌（Cyanobacteria）、Pateecibacteria、Rokubacteria和尤微菌門（Verrucomicrobia），其相對豐度分別介于30.37%—32.59%、15.24%—18.23%、11.96%—17.11%、6.62%—9.93%、7.60%—9.35%、4.75%—7.87%、3.36%—4.01%、2.01%—3.20%、1.68%—2.00%、1.27%—1.62%和0.96%—1.51%。其中，NCD-2菌株處理（NCD0）與清水對照（CK0）相比，相對豐度在放線菌門、酸桿菌門和綠彎菌門均高于CK0，平均增幅分別為7.28%、15.14%和23.03%。NaCl脅迫下NCD-2菌株處理（NCD100）與單獨NaCl處理（CK100）相比，相對豐度在變形菌門、放線菌門、厚壁菌門和芽單胞菌門顯著高于CK100，平均提高了6.08%、8.19%、14.11%和4.70%。

屬水平不同處理土壤細菌群落組成的研究結(jié)果表明（圖5），NaCl處理和NCD-2菌株處理后獲得的前9個豐度較高的菌群分別為節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬、RB41、鞘氨醇單胞菌屬（）、、微枝形桿菌屬（）、鏈霉菌屬（）、類芽孢桿菌屬（）和，其相對豐度分別介于2.28%—3.81%、2.39%—3.83%、1.75%—2.37%、1.71%—2.26%、1.63%—2.34%、1.59%—2.08%、0—1.51%、0—1.60%和0—1.39%。其中NCD-2菌株處理（NCD0）與清水對照（CK0）相比，節(jié)桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、微枝形桿菌屬和鏈霉菌屬菌群相對豐度均高于CK0，分別增加了50.88%、15.31%、11.32%和16.41%。NaCl脅迫下NCD-2菌株處理較單獨NaCl處理（CK100）相比，節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、微枝形桿菌屬和屬菌群相對豐度均高于CK100，分別增加了5.54%、31.80%、23.39%、23.08%和10.32%。

圖4 門水平下細菌群落組成相對豐度變化

圖5 屬水平下細菌群落組成相對豐度變化

2.4 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)比較

土壤微生物組測序分析獲得真菌有效序列為1 176 439條，每個樣本測序去除低質(zhì)量序列后，選出與代表序列相似性在97%以上的序列進行PCOA分析。土壤真菌群落在門水平下的PCOA分析可觀察到不同處理間的3次重復可以在坐標軸上顯著分開，說明不同處理對番茄根際真菌組成影響明顯。進一步分析發(fā)現(xiàn)，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分別可以解釋所有變量的95.00%和1.58%，兩個主成分方差貢獻率累計達到96.58%（圖6-a）；屬水平下PCOA分析表明，提取到兩個主成分，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分別可以解釋所有變量的60.31%和17.40%，兩個主成分方差貢獻率累計達到77.71%（圖6-b）。

a：門水平真菌群落結(jié)構(gòu)PCOA分析PCOA analysis of fungus community structure at phylum level；b：屬水平真菌群落結(jié)構(gòu)PCOA分析PCOA analysis of fungus community structure at genus level

門水平不同處理土壤真菌群落組成的研究結(jié)果表明（圖7），NaCl處理和NCD-2菌株處理后獲得的前8個豐度較高的菌群分別為子囊菌門（Ascomycota）、被孢菌門（Mortierellomycota）、擔子菌門（Basidiomycota）、球囊菌門（Glomeromycota）、壺菌門（Chytridiomycota）、芽枝菌門（Blastocladiomycota）、油壺菌門（Olpidiomycota）和Entomophthoromycota，其相對豐度分別介于49.45%—84.59%、4.68%—16.14%、2.20%—3.43%、0.22%—1.05%、0.04%—1.29%、0.15%—0.28%、0—0.15%和0—0.26%。其中，與NCD-2菌株處理（NCD0）相比，清水對照（CK0）在被孢菌門、球囊菌門和壺菌門相對豐度較低，降幅分別為46.24%、79.05%和93.94%。與NaCl脅迫下接種NCD-2菌株處理（NCD100）相比，單獨NaCl處理（CK100）在被孢菌門、球囊菌門和壺菌門菌群相對豐度較低，降幅分別為71.00%、35.09%和89.15%。

屬水平下不同處理土壤真菌群落組成的研究結(jié)果表明（圖8），NaCl處理和NCD-2菌株處理后獲得的前9個豐度較高的菌群分別為曲霉菌屬（）、小被孢霉屬（）、青霉屬（）、木霉屬（）、鐮孢菌屬（）、赤霉菌屬（）、癬囊腔菌屬（）、綠僵菌屬（）和光黑殼屬（），其相對豐度分別介于10.13%—34.90%、4.67%—16.14%、5.43%—9.12%、3.66%—8.75%、2.11%—4.86%、0.67%—4.63%、1.07%—2.37%、0.93%—2.40%和0.86%—2.13%。其中，與清水對照（CK0）相比，接種NCD-2菌株（NCD0）后小被孢霉屬、木霉屬和光黑殼屬菌群相對豐度顯著增加，增幅分別為86.27%、7.92%和20.34%。與NaCl處理（CK100）相比，NaCl脅迫下NCD-2菌株處理（NCD100）小被孢霉屬相對豐度顯著提高，為CK100的3.46倍。

圖7 門水平下真菌群落組成相對豐度變化

圖8 屬水平下真菌群落組成相對豐度變化

3 討論

3.1 NCD-2菌株對番茄生物量和抗逆相關酶的影響

土壤鹽漬化是設施栽培面臨的重要障礙，限制了作物的健康生長?？莶菅挎邨U菌NCD-2菌株能有效防治多種土傳病害，并且在田間應用過程中對植物表現(xiàn)促生效果。本研究在溫室系統(tǒng)評價了NCD-2菌株在NaCl脅迫下對番茄的促生效果，結(jié)果表明，NCD-2菌株具有促生效果，并且在100 mmol·L-1NaCl脅迫下對番茄的促生效果更明顯，說明NCD-2菌株可以緩解NaCl脅迫給番茄造成的抑制。鹽漬化抑制植物生長的主要原因之一是增加植物根際的滲透勢和離子脅迫[25-26]。為應對鹽脅迫，植物增加體內(nèi)抗逆相關酶（SOD、POD、CAT）的活性，從而減少植物體內(nèi)水分和養(yǎng)分的流失、生物量的減少、保護膜脂免受過氧化作用以及減少H2O2的合成[27-29]。此外，ABA作為植物重要的激素和信號，主要介導植物保衛(wèi)細胞的離子通道活性和氣孔關閉[30-31]，ABA的合成可以減少離子脅迫帶來的傷害。某些植物促生菌可通過誘導植物體內(nèi)抗性相關酶的活性，從而提高植物的耐鹽性。鄭娜等[32]篩選獲得4株在鹽脅迫下顯著促進番茄生長的有益菌，發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下，4株有益菌能提高番茄體內(nèi)SOD和POD的活性。某些菌根真菌能提高番茄的耐鹽性，He等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在NaCl脅迫下，菌根真菌摩西球囊霉（）能促進番茄生長，減少番茄細胞膜的透性，進一步研究發(fā)現(xiàn)，菌根真菌通過提高番茄體內(nèi)SOD、POD和抗壞血酸過氧化物酶（APX）的活性，減少活性氧對細胞的損壞，從而提高了番茄的耐鹽性。本研究比較了在100 mmol·L-1NaCl脅迫下，NCD-2菌株對番茄體內(nèi)抗逆相關酶（SOD、POD、CAT）的活性以及ABA含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，NCD-2菌株處理后誘導了番茄體內(nèi)抗逆相關酶的活性，表明提高抗逆相關酶活性是NCD-2菌株提高番茄耐鹽性的機制之一。本研究同時發(fā)現(xiàn)，在沒有鹽脅迫下，NCD-2同樣具有促生效果，但并沒有提高番茄體內(nèi)抗逆相關酶活性，說明提高抗逆相關酶活性是提高番茄耐鹽性的指標，但與番茄促生沒有直接相關性。

3.2 NCD-2菌株對土壤微生物菌群的影響

土壤微生物組在調(diào)控植物生長、抗逆抗病方面起重要作用[34-35]，微生物組的結(jié)構(gòu)受植物種類以及植物生長狀態(tài)影響。受到生物和非生物脅迫后，植物可通過調(diào)整根際微生物組的結(jié)構(gòu)而緩解脅迫所造成的危害[36]。通過改變微生物組的結(jié)構(gòu)可影響植物的生長和抗逆性。樊祖清等[37]研究表明，施用解淀粉芽孢桿菌菌劑改善了煙田土壤微生物結(jié)構(gòu)，增加了有益菌數(shù)量，尤其是鞘氨醇單胞菌屬的數(shù)量，促進煙株吸收根際土壤營養(yǎng)、釋放根際分泌物。微生物組包含的微生物種類繁多，其中某些種類組成核心微生物組（core microbiome），是影響植物生長、穩(wěn)定微生物組的關鍵組成，只有改變核心微生物組，才能徹底改變根際微生物組的結(jié)構(gòu)[33]。Qiao等[38]研究發(fā)現(xiàn)，外源施用生防枯草芽孢桿菌對番茄根際微生物組的改變是短暫的，對細菌多樣性的影響僅持續(xù)3 d，而對真菌多樣性的影響僅持續(xù)14 d，表明根際微生物組的結(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的。本研究在NCD-2菌株處理14 d后分析了番茄根際微生物的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)NCD-2菌株處理后對根際微生物的結(jié)構(gòu)影響較大。鹽脅迫環(huán)境下接種NCD-2菌株可以增加節(jié)桿菌屬、芽孢桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、鏈霉菌屬等細菌數(shù)量。芽孢桿菌、鏈霉菌和鞘氨醇單胞菌均為有益微生物菌群，其中芽孢桿菌可以產(chǎn)生多種抑菌活性物質(zhì)，抑制病原菌的生長，提高植物的抗病能力。有些芽孢桿菌具有解磷、固氮和產(chǎn)生植物激素的能力，因此，多個以芽孢桿菌為活性成分的微生物菌劑被應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[39]。鏈霉菌所產(chǎn)生的鏈霉素不僅具有抑菌防病的效果，還可以誘導植物產(chǎn)生抗性，是主要的有益微生物菌群之一[40]。鞘氨醇單胞菌屬可維持土壤中各元素循環(huán)[41]，穩(wěn)定土壤功能多樣性。Ali等[41]的研究表明分離到的一株鞘氨醇單胞菌可將安息香轉(zhuǎn)化為苯甲酰胺，通過對葉綠素的調(diào)節(jié)促進苯甲酰胺脅迫下植物的生長。因此，番茄根際芽孢桿菌、鏈霉菌和鞘氨醇單胞菌豐度的提高可能是NCD-2菌株提高番茄耐鹽性，促進番茄生長的機制之一。在真菌群體結(jié)構(gòu)方面，根際施用NCD-2菌株顯著增加了小被孢霉屬和木霉屬真菌的豐度，其中木霉是一類植物有益真菌，具有防病和促生的功能，El-Laithy等[42]研究表明，木霉菌處理可以提高花生SOD、APX、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）活性，從而提高花生在對黑曲霉（）的抗性。NCD-2菌株處理后減少了曲霉菌屬、青霉菌屬和鐮孢菌屬真菌的豐度，其中鐮孢菌屬中的一些種，例如尖鐮孢（）能引起作物枯萎病，從而影響作物的健康生長。因此，增加有益真菌數(shù)量，降低有害真菌數(shù)量，可能是NCD-2菌株提高番茄耐鹽性、促進生長的機制之一。

4 結(jié)論

鹽脅迫環(huán)境下枯草芽孢桿菌NCD-2菌株處理后通過提高番茄體內(nèi)抗逆相關酶的活性和脫落酸的含量，增加番茄根際有益微生物的種群數(shù)量，從而提高了番茄對鹽脅迫的耐受能力，顯著增強了番茄的生長發(fā)育。

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Effect ofNCD-2 on the growth of tomato and the microbial Community structure of rhizosphere soil under Salt stress

Shao Meiqi1,2, Zhao Weisong2, Su Zhenhe2, Dong Lihong2, Guo Qinggang2, Ma Ping2

1College of Plant Protection, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, Hebei;2Plant Protection Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences/IPM Centre of Hebei Province/Key Laboratory of IPM on Crops in Northern Region of North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Baoding 071000, Hebei

】The objective of this study is to evaluate the growth promotion effect ofstrain NCD-2 on tomato seedlings under salt stress, as well as the effect of strain NCD-2 on soil microbial community diversity. The results will be useful for expanding the application of strain NCD-2 in agricultural system.【】The pot experiments were conducted to evaluate the effects of strain NCD-2 treatment on stem length, aboveground fresh weight, aboveground dry weight, root fresh weight and root dry weight. The activity of resistance-related enzymes such as peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and the content of abscisic acid (ABA) were measured. High-throughput sequencing (Illumina MiSeq) technique was used to determine the bacterial and fungal community structures in the rhizosphere soil. The four treatments were set as NCD-2 strain suspension treatment (NCD0), 100 mmol·L-1NaCl treatment (CK100), NCD-2 strain suspension + 100 mmol·L-1NaCl treatment (NCD100) and water treatment as control (CK0).【】Under normal conditions, strain NCD-2 treatment significantly increased the biomass of tomato. The plant height, aboveground fresh weight, aboveground dry weight, root fresh weight and root dry weight were increased by 9.08%, 10.37%, 16.64%, 15.42% and 16.78%, respectively, when compared with the control. Under salt stress, compared to the control, the plant height, aboveground fresh weight, aboveground dry weight, root fresh weight and root dry weight were increased by 16.86%, 18.96%, 21.32%, 10.50% and 23.99% after treated with strain NCD-2, respectively. The activity of resistance-related enzymes SOD, POD, CAT and the content of ABA were increased by 50.45%, 56.18%, 29.55% and 34.60% after treated with strain NCD-2, respectively, when compared with the control. For bacteria community composition analysis, compared to CK0, the relative abundance of bacteria phylum Actinobacteria, Acidobacteria and Chloroflexiwasincreased by 7.28%, 15.14% and 23.03% after treated with strain NCD-2 without salt stress, respectively. The relative abundance of bacteriagenus,,andwasincreased by 50.88%, 15.31%, 11.32% and 16.41% after treated with strain NCD-2, respectively. Under 100 mmol·L-1NaCl stress, compared to CK100, the relative abundance of bacteria phylum Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Gemmatimonadetes wasincreased by 6.08%, 8.19%, 14.11% and 4.70% after treated with strain NCD-2, respectively. The relative abundance of bacteriagenus,,andwas increased by 5.54%, 31.80%, 23.39% and 23.08% after treated with strain NCD-2, respectively. For fungal community composition analysis, compared to CK0, the relative abundance of fungalphylumMortierellomycota, Glomeromycota and Chytridiomycota was increased to 186%, 477% and 1 650% of CK0, respectively. The relative abundance of fungalgenus,andwas increased to 186%, 108%, and 120% of CK0 after treated with strain NCD-2 without salt stress, respectively. Under 100 mmol·L-1NaCl stress, compared to CK100, the relative abundance of fungalphylumMortierellomycota, Glomeromycota and Chytridiomycota was increased to 345%, 154%, 921% of CK100 after treated with strain NCD-2, respectively. The relative abundance of fungalgenuswas increased by 246% after treated with strain NCD-2.【】After the treatment of strain NCD-2 under salt stress, the activity of stress-resistant enzymes and the content of ABA in tomato were increased, and the population of beneficial microorganisms in tomato rhizosphere was increased, thus improving the tolerance of tomato to salt stress and significantly increasing the growth and development of tomato.

; salt stress; activity of antioxidant enzymes; high-throughput sequencing; soil microbial community structure

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.21.008

2021-03-17；

2021-03-31

國家自然科學基金（31572051）、河北省重點研發(fā)計劃（19226510D）、河北省農(nóng)林科學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（2019-1-2-3）、河北省自然科學基金（C2019301101）

邵美琪，E-mail：18849208821@163.com。通信作者郭慶港，Tel：0312-5915678；E-mail：gqg77@163.com

（責任編輯 岳梅）