博士学位论文开题报告.pptx

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1、报告内容报告内容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实验进展安排论文结构及可能创新点12345第1页/共44页 研究背景及选题依据一一1.1.研究背景研究背景2.2.选题依据选题依据3.3.研究目的和意义研究目的和意义4.4.国内外研究动态国内外研究动态第2页/共44页粮食安全问题日益突出耕地面积的不断减少提高粮食单产是关键1.研究背景第3页/共44页提高单产提高单产品种选育品种选育栽培技术2.选题依据第4页/共44页化肥和农药的大量使用土壤条件恶化水体和土体污染 农药残留 制约了水稻可持续生产？代替微生物 促进作物生长增强农作物抗病性 活化土壤中难以利用的营养元素 提

2、高土壤养分供应能力 提高土壤保水、保肥能力 第5页/共44页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。第6页/共44页4.国内外研究动态1.1.根际土壤微生物促进植物的生长根际土壤微生物促进植物的生长2.2.菌根对植物生长的影响菌根对植物生长的影响3.3.根际土壤微生物对植物的生物防治作用根际土壤微生物对植物的生物防治作用第7页/共44

3、页 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）改善土壤养分根际土壤微生物促进植物的生长第8页/共44页联合固氮作用 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

4、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：3.003.45kg/(hm66d)，晚稻N：4.506.00kg/(hm72d)。第9页/共44页 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

5、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()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。合成生物活性物质第10页/共44页 根际土壤微生物在有机质矿化、腐殖质的形成和分解、根际土壤微生物在有机质矿化、腐殖质的形

6、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，也是生态系统中壤微生物作为土壤微生物的一部分，也是生态系统中C C、N N、P P、K K等元素的转换因子和重要库源。等元素的转换因子和重要库源。SinghSingh等研究表明，在营养等研究表明，在营养贫乏的系统中贫乏的系统中,微生物生物量起着营养贮蓄库的作用微生物生物量起着营养贮蓄库的作用,并且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、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

7、养分的有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。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、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，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。有利于提高养分利用率，对农作物的生长发育有促进作用。改善土壤养分第11页/共44页 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；每穗总

8、粒数平均比对照增加粒；每穗实粒数增加粒；千粒重增加；增产稻谷亩，增产率6.96%。第12页/共44页 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。菌根对植物生长的影响第13页/共44页 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

9、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。第14页/共44页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：拮抗作用 竞争作用 产生嗜铁素 诱导系统抗性第15页/共44页 拮抗作用主要指两种或两

10、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。拮抗作用第16页/共44页 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

11、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。竞争作用第17页/共44页 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

12、终导致致病性下降。产生嗜铁素第18页/共44页 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。诱导系统抗性 第19页/共44页 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

13、 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第20页/共44页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

14、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。第21页/共44页论文拟解决的问题 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。第22页/共44页二二研究内容及预期结果研究内容及预期结果1.研究内容2.预期结果第23页/共44页研究内容 稻田土壤微生物特征与土壤肥力的关系 13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

15、的影响 2施肥方式对土壤微生物的影响 第24页/共44页预期结果 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 第25页/共44页三.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（015cm）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 1 不同土壤类型的编号不同类型不同类型母质类型

16、母质类型肥力状况肥力状况编号编号1红壤(HR)肥沃（I）HR-I-(120)2中等(II)HR-II-(120)3贫瘠(III)HR-III-(120)4河流冲积土(CJ)肥沃（I）CJ-I-(120)5中等(II)CJ-II-(120)6贫瘠(III)CJ-III-(120)7湖田土(HT)肥沃（I）HT-I-(120)8中等(II)HT-II-(120)9贫瘠(III)HT-III-(120)第26页/共44页微生物特性分析养分分析酶学分析1.1.微生物数量微生物数量和种类分析和种类分析2.2.微生物生理微生物生理类群分析类群分析3.3.微生物微生物C.N.PC.N.P的分析的分析1.1.

17、有机质分析有机质分析2.2.全氮分析全氮分析3.3.碱解氮分析碱解氮分析4.4.有效磷分析有效磷分析5.5.速效钾分析速效钾分析1.1.蔗糖酶分析蔗糖酶分析2.2.脲酶分析脲酶分析3.3.磷酸酶分析磷酸酶分析4.4.过氧化氢酶过氧化氢酶分析分析水稻土三.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第27页/共44页1微生物特性分析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。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。微生物的分析 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

18、物特征与土壤肥力的关系第28页/共44页2土壤养分测定有机质的测定 采用高温外加热重铬酸钾氧化法容量法全氮分析凯氏定氮法水解性氮的测定碱解扩散法磷的测定钼锑抗比色法 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第29页/共44页三.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.土壤酶活分析蔗糖酶活性测定 用3,5-二硝基水杨酸比色法测定磷酸酶活性测定 用磷酸苯二钠（4-氨基安替比林）比色法测定脲酶活性活性测定 苯酚-次氯酸钠比色法第30页/共44页三.试验设计研究方法 -施肥方式对土壤微生物以及土壤肥力的的影响 试验设计

19、：在农学院施肥方式长期定位试验田进行取样，每个处理区用五点法区耕作层（015cm）土样进行土壤养分、微生物数量、微生物生理类群、土壤酶活的测定。各项指标测定方法按照第一章的方法进行。第31页/共44页试验设计：本试验拟从水稻品种、施肥方式、土壤肥力等三个方面来设计盆栽试验。在不同的品种、施肥方式以及土壤肥力下，分不同时期取样，测定水稻根际微生物以及根内微生物的数量和种类，总结出微生物在水稻根际和根内的定殖规律。主要研究内容：1不同品种对微生物在水稻根际定殖的影响 不同产量水平品种的根际及根内微生物特征 不同养分效率品种的根际及根内微生物特征2不同土壤肥对水稻根际及根内微生物的影响3不同施肥方式

20、对水稻根际及根内微生物的影响 三.试验设计和研究方法 -水稻根际与根内微生物定殖特性 分别取超级稻、常规稻不同产量类型的水稻品种在相同水肥管理条件下，在生长的各个时期取根际土样进行根际土壤微生物的分析。分别取养分利用效率高、中、低三种养分利用效率类型的水稻在相同水肥管理条件下，在生长的各个时期取根际土样进行根际土壤微生物的分析。土壤微生物的分析参照前面的方法进行。分别取不同肥力水稻土进行同一品种水稻的盆栽种植，采取相同的水肥管理，各时期进行水稻农艺性状的观察记录和根际及根内微生物的分析，分析方法同前。设计不同施肥方式进行水稻盆栽种植，各时期进行水稻农艺性状的观察记录和根际及根内微生物的分析，分

21、析方法同前。第32页/共44页不同养分效率品种的根际及根内微生物特征 不同肥力土壤对水稻根际及根内微生物的影响 不同施肥方式对水稻根际及根内微生物的影响 不同产量水平品种的根际及根内微生物特征 微生物在水稻根际与根内的定殖特性三.试验设计和研究方法 -水稻根际与根内微生物定殖特性 第33页/共44页三.试验设计和研究方法 -土壤微生物对水稻生长发育的影响及其机理试验设计：试验拟通过设计在不同的微生物条件下（土壤灭菌与不灭菌；土壤中添加不同微生物）进行同一品种水稻的盆栽试验，进行相同的水肥管理，各个时期考察其各个生理生态指标和经济性状，并同时进行根际微生物和水稻蛋白质表达的分析。探索土壤微生物影

22、响水稻生长发育的内在机理。土壤微生物对水稻生长发育的影响及其机理 土壤微生物对水稻养分吸收利用的影响土壤微生物对水稻蛋白质表达的影响土壤微生物对水稻农艺性状和产量构成因素影响第34页/共44页三.试验设计和研究方法 -土壤微生物对水稻生长发育的影响及其机理1根际土壤微生物的分析土壤微生物的分析参照前面章节的方法进行2水稻各生理生态指标的观察记录与测定干物质和养分含量测定 每个处理根据各期调查获得的平均每丛茎蘖数或穗数，在分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期，分别选择单丛茎蘖数与平均茎蘖数或穗数相近的5丛取样用于测定叶面积，分离叶片、叶鞘、茎、穗等器官，分别测定干物质重。利用干物质重的样品，分别测定各

23、器官的氮、磷、钾含量。测定方法采用前面章节方法。产量构成因素及产量的测定 成熟期每区取植株5丛，用于考察产量构成因子，成熟时实割测定实际产量。根系活力的测定-奈胺法叶片光合生理参数测定（1）净光合速率测定：用便携式光合作用测定仪，分别在移栽期、分蘖期、孕穗期、齐穗期、灌浆期、成熟期测定。（2）叶绿素含量测定：用日产SPAD-502型叶绿素计分别在移栽期、分蘖期、孕穗期、齐穗期、灌浆期、成熟期测定。第35页/共44页三.试验设计和研究方法 -土壤微生物对水稻生长发育的影响及其机理3蛋白质双向电泳分析参照农业生物蛋白组学的方法3.1蛋白质提取3.2双向电泳3.3染色3.4蛋白质表达图谱的建立3.5

24、蛋白质的鉴定 第36页/共44页四.论文结构和可能的创新土壤及根际微生物与水稻高产关系的研究第一章 文献综述土壤及根际微生物研究进展 土壤微生物与土壤肥力关系的研究进展 不同耕作栽培措施对土壤微生物影响的研究进展 根际微生物对作物生长发育的影响及其机理的研究进展土壤及根际微生物与水稻优质高产关系研究存在的问题与进一步研究的意义 土壤及根际微生物与水稻优质高产关系研究存在的问题 研究的内容 研究的目的意义第37页/共44页第二章 不同施肥方式对土壤微生物的影响 材料与方法 试验材料和试验设计 测定项目和方法结果与分析 土壤微生物量与土壤中氮的关系 土壤微生物量与土壤中磷的关系 土壤微生物量与土壤

25、中钾的关系 土壤微生物量与土壤中有机质的关系 土壤微生物碳与土壤中有机质的关系 土壤微生物氮与土壤中氮的关系 土壤微生物磷与土壤中磷的关系 土壤中酶活与土壤肥力关系 土壤微生物与土壤中酶活关系 土壤中微生物生理类群与土壤肥力关系小结与讨论第38页/共44页第三章不同施肥方式对土壤微生物及肥力的影响材料与方法 试验材料和试验设计 测定项目和方法结果与分析 不同施肥方式对微生物数量的影响 不同施肥方式对微生物生理类群的影响 不同施肥方式对土壤有机质的影响 不同施肥方式对土壤中酶活的影响 不同施肥方式对水稻产量的影响小结与讨论第39页/共44页第四章 微生物在水稻根际与根内定殖特性 材料与方法 试验

26、材料和试验设计 测定项目和方法结果与分析 不同产量的水稻品种对水稻根际和根内微生物的影响 不同养分效率的水稻品种对水稻根际和根内微生物的影响 不同肥力土壤对水稻根际和根内微生物的影响 不同施肥方式对水稻根际和根内微生物的影响小结与讨论第五章土壤及根际微生物对水稻生长发育的影响极其机理材料与方法 试验材料和试验设计 测定项目和方法结果与分析 不同微生物条件下秧苗素质及生理生化特性 不同微生物条件下水稻群体的干物质积累 不同微生物条件下水稻的产量表现及构成 不同微生物条件下水稻根系性状、叶绿素含量、光合效率和叶面积指数的变化 不同微生物条件下水稻的养分需求和生产效率 不同微生物条件下水稻生长发育的

27、比较蛋白组学分析小结与讨论第40页/共44页论文可能的创新：(1)阐明土壤微生物与稻田土壤肥力之间的关系以及土壤微生物在水稻根部的定殖特点。(2)本论文从生理生态、养分吸收利用和比较蛋白组学三个不的角度分析了土壤微生物对水稻优质高产的产生的原因，阐明土壤微生物促进水稻优质高产的生理机理。第41页/共44页序号任务名称任务名称2010年年2011年年2012年年345678910111212345678910111212341 1文献调研文献调研2 2微生物与肥力关系微生物与肥力关系研究研究3 3微生物在定殖特性微生物在定殖特性研究研究4 4微生物对水稻生理微生物对水稻生理生态的影响生态的影响5 5微生物对水稻营养微生物对水稻营养利用率的影响利用率的影响6 6微生物对水稻蛋白微生物对水稻蛋白表达的影响表达的影响7 7论文撰写论文撰写五.试验进度安排第42页/共44页敬请各位评审敬请各位评审老师提出宝贵建议！老师提出宝贵建议！第43页/共44页感谢您的观看！第44页/共44页