《设施果菜低碳绿色生产的根区调控关键技术开发与应用》

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该项目针对中国河南、山东等设施蔬菜主产区生产中存在的根部病害频发、农药过量施用、根区低温逆境、大肥大水栽培方式及土壤退化等严重影响生产效益的“卡脖子”问题,建立了设施蔬菜根区土壤健康保持技术,研发出微生物诱导增抗、肥水气一体化技术、富有机土栽培技术、根区农药降解等增强蔬菜根区低温耐性、降低枯萎病以及根结线虫发生的产品及其配套应用技术,集成建立了低碳绿色根区生产技术体系并进行示范推广,取得了多项原创成果。所突破的关键技术包括:

(1)研究了哈茨木霉抑制黄瓜尖孢镰刀菌的拮抗机制,田间试验表明,木霉菌对病原菌的抑菌率达85%以上。木霉菌可通过减少根系细胞的死亡、激活与胁迫相关的基因表达、提高次生代谢相关酶活性、激活AsA-GSH循环和磷酸戊糖途径相关酶活性、降低亚硝基谷胱甘肽还原酶活性,从而提高黄瓜根系中抗氧化胁迫和活性氮胁迫的能力。项目基于木霉开发出蔬菜根部病害防治制剂,累计推广1.2万亩,取得了显著的经济和社会效益。

(2)发现木霉可诱导蔬菜根系产生对根结线虫的抗性,并与质外体ROS信号的产生及韧皮液miRNA差异表达密切有关。木霉通过激活活性氧产生,激活MAPK抗逆信号节链并进行传递,并产生抗性。项目基于木霉开发出蔬菜根结线虫防治制剂,累计推广1.5万亩,经济和社会效益显著。

(3)发现了棘孢木霉对提高蔬菜根区有机磷残留和有机氯类杀菌剂的降解有明显的促进作用,接种木霉显著降低了番茄、黄瓜、生菜、豇豆等根部辛硫磷残留量,提高了辛硫磷的降解效率。转录组和代谢组分析表明,这与氧化还原信号、GST酶的活力以及根部解毒基因CYP724B2、GST1等的表达量密切相关。木霉通过提高根系细胞生活力、调节细胞核DNA相对含量、上调细胞周期相关基因表达从而促进木霉对有机磷农药降解的增强。项目开发出蔬菜根区农药降解剂,累计推广1.5万亩。

(4)提出喷施EBR通过Rboh1-H2O2-MAPK信号途径激活根部水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)抗性途径,进而提高根系对线虫的抗性。项目基于油菜素内酯开发出蔬菜根结线虫防治制剂,累计推广1.5万亩,经济和社会效益显著。

(5)基于RNAseq和代谢谱、microRNA测序分析了AMF提高蔬菜根区低温的机制。发现AMF可有效提高蔬菜根系的低温抗性,缓解低温对黄瓜光合作用的非气孔限制和叶片光合电子传递的抑制作用,进而提高了植株的光合作用。AMF接菌促进了蔬菜幼苗根系中磷转运蛋白基因的表达,磷代谢在AMF缓解植株低温伤害作用起重要作用。项目开发出富菌根菌剂育苗基质,累计推广1.8万亩,经济和社会效益显著。

(6)建立了设施蔬菜肥水气一体化生产技术和富有机土栽培技术,显著提高了园艺产品产量、品质和水肥利用率,累计推广2.24万亩,经济和社会效益明显。

项目执行期间,发表论文52篇,其中SCI论文28篇,授权发明专利专利12项,获得河南省教育厅科技成果奖一等奖1项,近4年累计示范推广8.74万亩,新增产值35284万元,新增利润11250.8万元,培训农村技术人员2.29万人次,经济和社会效益显著。

成果说明

“设施果菜低碳绿色生产的根区调控关键技术研究与应用”研究成果,对解决河南、山东等设施蔬菜主产区生产中存在的根部病害频发、低温弱光逆境、大肥大水栽培方式及农药残留等严重影响生产效益的“卡脖子”问题具有非常重要的意义。项目成果在诱导增抗、肥水一体化技术、富有机土栽培技术、根区农药降解等设施蔬菜产业化核心技术集成与应用方面取得重大创新。项目创建了木霉菌防治枯萎病和根结线虫技术、棘孢木霉提高农药降解技术、AMF提高蔬菜根区低温技术、肥水气一体化和富有机土栽培技术6项核心技术,破解了根结线虫、枯萎病防控难题。设施果

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