博士学位论文开题报告

产生嗜铁素
许多根际有益微生物能够在土壤铁的生物有效性下 降时自身合成并且分泌嗜铁素，释放到土壤中的嗜铁素 通过配合基的螯合反应，使难溶性的铁得以释放出来， 并且形成螯合物，从而增加了土壤中铁的生物有效性， 并以特异的转动系统将铁转移到体内，满足微生物自身 的生长需要，从而使环境中的铁浓度被降低，这样病原 微生物由于缺乏铁而不能生长繁殖，最终导致致病性下 降。
三.试验设计和研究方法 --稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系
试验设计：在南昌市附近的进贤县、南昌县以及江西农大科技园等地，分不 同种类不同肥力进行耕作层（0~15cm）取土（见表1），每种类型取土20份， 装好带回学校，称取其中200g左右土壤鲜样 ，于4℃冰箱保存用于微生物测 定。余下的土样处理后进行养分和土壤酶活分析 。 表1 不同土壤类型的编号 不同类型 1 2 3 4 红壤(HR) 母质类型 肥力状况 肥沃（I） 中等(II) 贫瘠(III) 肥沃（I） 编号 HR-I-(1~20) HR-II-(1~20) HR-III-(1~20) CJ-I-(1~20)
竞争作用
竞争作用也是是生防微生物发挥作用的重要机制 之一。竞争作用包括营养物质的竞争，物理位点、生 态位点的抢占以及氧气的竞争。有益微生物在植物根 际、体表或体内及土壤中快速、大量繁衍和定殖,有效 地排斥、阻止和干扰植物病原微生物在植物上的定殖 与侵染,从而达到抑菌控病效果。营养竞争只在少数菌 株中发现, 这些菌株可在营养条件好的植物口和温湿 度适宜、比较隐蔽的、微环境相对稳定的叶面凹陷处、 绒毛基部等定殖,表现出较强的竞争能力。
1微生物特性分析 1.1微生物数量和种类分析
采用平板计数法测定三大类群微生物数量。
1.2微生物生理类群分析
采用稀释法（最大可能数法）测定不同生理类 群微生物的数量。
1.3微生物C.N.P的分析
液氯熏蒸浸提-水浴法 提取测定土壤中的微生 物碳、微生物氮、微生物磷。
三.试验设计和研究方法
--稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系
当前研究存在的问题
目前关于土壤微生物与水稻优质高产高效之间关系的 研究不多，现有研究表明土壤微生物能够提高土壤肥力、 提高水稻肥料利用率、促进水稻生长和增强水稻病虫害 抗性，并没有对土壤微生物与水稻优质高产高效之间的 关系进行更深入系统地研究。微生物是怎么样影响水稻 生长发育？土壤微生物和根际微生物影响水稻生长的生 理机制以及分子机制是什么？这些问题都是需要我们去 解答的。
***级** 专业博士研究 生开题报告
土壤及根际微生物与水稻高产关 系的研究
报 告 人： 指导老师： 研究方向：
报告内容
1 2 3 4
研究背景及选题依据 研究内容及预期结果 试验设计和研究方法 论文结构及可能创新点
5
论文实验进展安排
一 研究背景及选题依据
1. 研究背景 2. 选题依据
3. 研究目的和意义
2土壤养分测定 2.1有机质的测定 采用高温外加热重铬酸钾氧化法—容量法 2.2全氮分析——凯氏定氮法 2.3水解性氮的测定——碱解扩散法 2.4磷的测定——钼锑抗比色法 2.5速效钾的测定 采用乙酸铵提取--火焰光度计法
三.试验设计和研究方法
--稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系
2.土壤酶活分析 2.1蔗糖酶活性测定 用3,5-二硝基水杨酸比色法测定 2.2磷酸酶活性测定 用磷酸苯二钠（4-氨基安替比林）比色法测定 2.3脲酶活性活性测定 苯酚-次氯酸钠比色法
联合固氮作用
近几年，研究联合固氮菌特性与植物之间的相互关系及田间 接种效益等方面，已成为各国科学家关注的热点。虽然固氮菌固 定的氮大部分为自身利用，提供给植物的氮素很少，只有菌体裂 解后的氮素才能被植物吸收，但由于细菌的生命周期比植物短得 多，细菌死亡后释放的有机氮能逐步为植物吸收。 Alam等研究发现接种固氮菌( Azotobacter sp.)使水稻干物 质量，水稻产量及氮的积累量增加6%～24%。研究表明，接种 Azospirillum sp.固氮螺菌属微生物后，小麦的生物量、产量、蛋 白质含量、植物含氮量明显增加。研究测得每季水稻根际的固氮 能力为：早稻N： 3.00~3.45kg/( hm· 66d)，晚稻N：4.50~6. 00kg/( hm· 72d)。
促进作物生 长ຫໍສະໝຸດ Baidu
增强农作物 抗病性
制约了水稻可持续生产
3.研究目的
本论文拟通过对水稻土壤微生物与土壤肥力关系、
根际微生物在水稻根部的定殖特性、土壤微生物对水
稻生长发育及产量的影响及土壤微生物对水稻营养利 用率的影响等几个方面的系统研究，阐明土壤微生物
与土壤肥力之间的关系以及土壤微生物与水稻优质高
产高效之间的关系，为土壤微生物在水稻优质高产上 的应用提供依据。
合成生物活性物质
微生物能够合成的植物激素类物质，主要有：细胞分裂素、吲哚乙酸、 赤霉素、生长素等。这些物质可促进植物根系有效地吸收土壤中的水分和 养分，以促进植物的生长发育，同时对植物体其他生命活动进行调控。 研究表明微生物可以产生氨基环丙烷羧酸脱氨基酶，可以将乙烯转 变成其降解物，从而促进土壤中矿质元素和氮元素的吸收。研究发现微生 物产生的一些挥发物如2 ,3-丁二醇，三羟基二丁酮促进拟南芥的生长。 Fallik等发现接种Azospirillum的玉米苗比对照含有较高的游离态生长素及 吲哚丁酸；Bottini等用气- 质联用在Azospirillum培养物中检测到含有赤霉 酸和异赤霉酸；沈德龙从水稻植株中分离的内生成团肠杆菌YS19可以分 泌4种激素，分别是生长素、脱落酸、赤霉素和细胞分裂素；研究发现， 水稻根际的粪产碱菌(A.faecalis)能产生赤霉素、生长素及玉米素，不仅能 促进水稻根系生长发育，并能刺激水稻根的分泌作用。
郭勋斌等研究发现，施用硅酸盐细菌制剂能限制水 稻前期无效分蘖的生长和基部节间的伸长，促进后期 植株上部功能叶片生长，提高植株光合效率积累更多 的光合产物。硅酸盐细菌制剂处理的水稻株高比对照 高3.5cm；每穗总粒数平均比对照增加4.5粒；每穗实 粒数增加3.1粒；千粒重增加0.4g；增产稻谷30.9kg/亩 ，增产率6.96%。
4.3根际土壤微生物对植物的生物防治作用 根际微生物是土壤微生物的一部分，它可以在植物 根上定殖并促进植物的生长，并且现在已经作为关键 的生防因子，用于防治有害真菌、细菌、病毒引起的 病害。根际微生物的生物防治机制主要有以下4 种 ： 4.3.1拮抗作用 4.3.2竞争作用 4.3.3产生嗜铁素 4.3.4诱导系统抗性
4.国内外研究动态
1.根际土壤微生物促进植物的生长 2.菌根对植物生长的影响
3.根际土壤微生物对植物的生物防治作用
4.1根际土壤微生物促进植物的生长
根际微生物对植物的影响主要通过促进土 壤养分的改善、形成菌根、促进植物对营养物 质吸收利用以及防治病虫害等方面来实现的。 主要有以下三种： （1）联合固氮作用 （2）合成生物活性物质 （3）改善土壤养分
微生物特 性分析
养分分析
酶学分析
1.微生物数量 和种类分析 2.微生物生理 类群分析
1.有机质分析 2.全氮分析
1.蔗糖酶分析 2.脲酶分析 3.磷酸酶分析
3.碱解氮分析
4.有效磷分析 5.速效钾分析
3.微生物C.N.P 的分析
4.过氧化氢酶 分析
三.试验设计和研究方法
--稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系
5
6 7 8
河流冲积土(CJ)
中等(II)
贫瘠(III) 肥沃（I）
CJ-II-(1~20)
CJ-III-(1~20) HT-I-(1~20) HT-II-(1~20)
湖田土(HT)
中等(II)
9
贫瘠(III)
HT-III-(1~20)
三.试验设计和研究方法
--稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系
水稻土
4. 国内外研究动态
1.研究背景
粮食安全问题日益突出
提高粮食单产是 关键
耕地面积的不断减少
2.选题依据
品种选育
栽培技术
提高单产
代替
？？
活化土壤中 难以利用的 营养元素 土 壤 条 件 恶 化
化肥和农药的大量使用
提高土壤养分 供应能力 水 体 和 土 体 污 染
微生物
农 药 残 留
提高土壤 保水、保 肥能力
诱导系统抗性
诱导系统抗性就是采用非亲和性的病原物或其它 因素诱导植物产生抗性。生防微生物不但能抑制植物 病原菌，而且能通过诱发植物自身抗病机制从而增强 植物的抗病性能，即诱导植物抗病性作用，是生防菌 发挥生防作用的一个重要方面。
国内外研究表明 ，有些根际微生物可以诱导一些 农作物如大豆、康乃馨、黄瓜、萝卜、烟草、西红柿和 拟南芥产生系统抗病性，抵制多种病原菌。Bacillus subtilis FZB24 (r)产生与植物抗性蛋白合成基因表达相关 的信号蛋白，诱导植物抗性，也通过分泌相关蛋白如丝 氨酸专性肽链内切酶(Serinespecific endopeptidases)直接 诱导植物抗性 。Bacillus subtilis IN937也能诱导黄瓜对 Erwiniatracheiphila的抗性，水稻纹枯病生防菌B2916能 诱导水稻叶鞘细胞PAL、PO、PPO和SOD活性增强， Tang等研究也发现Bacillus subtilis B3能诱导小麦PO活 性的增加并产生新的PO
Sander 等证明,菌根吸磷的速率为根毛的六倍。以三 叶草为供试植物，在低磷土壤中接种菌种,结果发现外生菌 丝吸收的磷可占宿主植物吸磷总量的90%。郑伟文等以翼 豆为供试材料，接种菌根菌后,显著增加了翼豆的结瘤数、 鲜瘤重、固氮酶活性和固氮量并明显提高了翼豆植株的生 物量和根部含磷量。因此,菌根能在一定程度上改善植物的 营养状况。许多研究表明,植物感染菌根后可以提高宿主的 抗旱性、抗盐碱及酸性、抗极端温度、湿度和pH值、抗重 金属毒害等能力，提高宿主植物在这些不利环境条件下的 生存能力。
论文拟解决的问题
本论文拟通过对水稻土壤微生物与土壤肥力关系、 根际微生物在水稻根部的定殖特性、施肥方式对根际 土壤微生物以及根际土壤微生物对水稻生长发育及产 量的影响等几个方面的研究，系统研究土壤微生物与 水稻优质高产高效之间的关系并力图阐明其产生影响 的生理机制。
二
研究内容及预期结果
1. 研究内容
2. 预期结果
研究内容
1 稻田土壤微生物特征与土壤肥力 的关系 施肥方式对土壤微生物的 影响
2
3
水稻根际与根内微生物定殖特性
4
根际微生物对水稻生长发育的 影响
预期结果
阐明土壤微生物与稻田土壤肥力之间的关系
找出土壤微生物在水稻根部定殖的规律
阐明土壤微生物促进水稻优质高产的生理机理
在A类核心期刊以上发表研究论文2篇以上
拮抗作用
拮抗作用主要指两种或两种以上的微生物共同生长 时,一种微生物在同化作用中产生某种或某几种特异的 次生代谢产物(如抗菌素等)，改变其微环境，从而抑制 甚至杀死另一种微生物的现象。产生的抗菌物质主要通 过溶解细胞壁或细胞膜，造成原生质泄漏使菌丝断裂或 畸形，同时抑制孢子萌发。有些抗菌物质还能在植物的 根部形成一层生物膜，该膜能保护植物根部免受病原菌 的入侵。结构不同的抗菌物质抑菌机理也不同，而某些 菌株同时分泌的多种结构相似的抗菌物质还表现协同的 抑菌效果。
4.2菌根对植物生长的影响
菌根真菌与植物之间建立相互有利、 互为条件的生理整体。菌根真菌对植物的 作用主要有：扩大宿主植物根系的吸收面 积、增加宿主植物对磷及其它营养的吸收 和提高植物的抗逆性等。菌根促进生长的 主要原因是对宿主植物磷营养水平的改善, 其机制在于根上菌丝对土壤磷的高效吸收 和利用。
改善土壤养分
根际土壤微生物在有机质矿化、腐殖质的形成和分解、植物 营养元素的转化等过程中起着不可替代的作用。根际土壤微生物 作为土壤微生物的一部分，也是生态系统中C、N、P、K等元素的 转换因子和重要库源。Singh等研究表明，在营养贫乏的系统中, 微生物生物量起着营养贮蓄库的作用, 并且调节着对植物养分的 供应。微生物活动能加快土壤中有机磷、有机氮的分解及其它矿 质元素的活化，从而提高了养分的有效性。 根际土壤中的含有的硅酸盐细菌具有促进土壤中含磷、钾矿 物的不溶性磷、钾向作物能吸收的可溶性磷、钾转化，有利于提 高养分利用率，对农作物的生长发育有促进作用。