青枯菌是一种革兰氏阴性细germline epigenetic defects菌,可以通过土壤传播并感染超过50多科450种植物,引发灾难性的枯萎病害。青枯菌在全球范围内广泛分布,是植物细菌病害中危害最大、分布最广、最难控制的十大植物病原细菌之一。青枯菌主要通过宿主植物的根系进入,进而迁移到维管束导管内,此时,青枯菌快速生长并分泌大量粘稠的胞外多糖类物质,造成导管堵塞,影响水分和营养物质的运输,从而导致植物快速枯萎死亡。根际微生物在植物生长发育、抗逆胁迫、病害防御等方面发挥重要作用,如一些有益微生物通过诱导植物产生系统性防御反应从而降低病害发生;一些拮抗微生物则通过抑制病原微生物的定殖而降低病害发生。我们前期研究表明过量施用氮肥可提高青枯菌宿主侵染相关基因的表达水平、促进青枯菌对烟草根尖的侵蚀,进而导致烟草青枯病害更易爆发,但过量施用氮肥是否通过影响根际微生物而导致病害易于发生,仍有待进一步揭示。本文以此为出发点,研究不同施氮水平下(N3,N1,N0)、青枯菌侵染时烟草根际微生变化,通过低氮水下接种固氮促生菌等实验,以揭示高氮投入促进烟草青枯病易于爆发的根际微生态过程,具体结果如下:(1)对烟草根际微生物采用Pacbio的16S rDNA全长多样性测序,结果表明:无论是否接种青枯菌,高氮水平下微生物群落α多样性显著降低。β多样性分析结果表明施氮量是微生物组变异的最主要因素。根际微生物物种组成分析结果表明施氮量影响了变形菌门的相对丰度,而接种青枯菌主要影响拟杆菌门和酸杆菌门的相对丰度。差异OTU分析表明不同施氮量土壤微生物优势菌群组成有所不同,高氮水平(N3)相对于不施氮(N0)显著变化的OTU有31个,而N3相对于低氮水平(N1)显著变化的OTU有70个。共发生网络分析结果表明接种青枯菌时,相对于N3水平,N0和N1实验处理中差异OUT主要为芽孢杆菌,推测芽孢杆菌可能拮抗青枯病发生,COG注释表明,氮含量的改变可能影响了根际微生物的代谢特征和功能。(2)低氮水平(N0,N1)烟草发病较轻,但植株生长缓慢。接种固氮促生菌(贝莱斯芽孢杆菌XD-S1)可显著提高N0和N1水平下土壤全氮含量,分别升高20.51%和18.60%,显著促进N0和N1水平下烟草植株生长:最大叶面积分别增加了138.06和130.07%,株高分别增加了37.26%和37.71%,茎粗分别增加了61.16%和34.66%,但植株生长明显加速并不影响N0和N1水平下烟草青枯病害的发生程度,表明植株生长快慢不是青枯病害发生的重要因素。(3)研究青枯菌氮代谢相关基因(簇)是否响应外界氮水平并决定青枯菌对烟草的侵染:通过基因组扫描,青枯菌rscMK-48272037-2041基因簇可能和硝态氮代谢相关,rsc0379-0381基因簇可能和尿素代谢相关,rsc0343基因可能和铵态氮代谢相关。通过构建lac ZYA融合报告基因,酶活检测结果显示,该三个基因(簇)在丰富培养液中表达水平较低,但在营养贫瘠条件下会特异性上调。将硝态氮(rsc2037-2041基因簇)和尿素代谢(rsselleck NMRc0379-0381基因簇)、相关基因敲除后,突变体在N0、N1和N3水平下,展现出与野生型相同的致病能力,表明青枯菌内硝态氮、尿素代谢相关基因不响应外界氮水平、不影响青枯菌对烟草的侵染。