藥用植物與根際微生物互作的研究進展

張寶華

（朔州師范高等專科學校，山西朔州 036000）

根際是指圍繞在植物根系附近、受植物生長影響的土體，該區域也是植物和外界進行物質交換的重要場所。在根際區域內還生存著許多的微生物，即根際微生物，其對于植物根系發育、植物生長有著非常重要的影響。通過梳理藥用植物和根際微生物之間的相互作用，不僅有利于研究活動的進一步深入，而且對于合理利用相互作用機制也有著積極的作用。

1 藥用植物根際微生物的主要研究方法

1.1 微生物平板培養法

微生物平板培養法是一種很傳統的研究方法，它使用不同營養成分的培養基對土壤可培養微生物進行培養分離，然后通過各種微生物菌落形態及其菌落數來測定微生物的數量及其類型。微生物平板培養法廉價、易于操作，可以提供活的、異養類型的種群信息。

1.2 磷脂脂肪酸法

磷脂脂肪酸（簡稱PLFA）是構成活體細胞膜的重要組成部分，其含量在正常生理條件下相對穩定且具有特異性，可作為微生物群落標記分析物，因此可以用 PLFA 的變化情況，對于待測樣品中根際微生物種類、具體數量等內容進行測定，實驗結果的準確性相對較高。在實際應用過程中，利用 PLFA法可以對許多藥用植物進行檢測，如紅花根、黨參等，而且該方法在使用過程中，不需要利用培養基進行微生物培養，可直接利用相關儀器測定群落的具體動態，操作過程的便捷性較強。但是方法在使用期間很容易受到外界環境干擾，這也需要在測定中按要求完成抽樣工作，以提高測定結果的準確性。

1.3 分子生物學技術

在現階段的發展過程中，分子生物學技術的成熟度也在不斷提升。目前應用較多的分子生物學技術包括PCR擴增技術、變性梯度凝膠電泳技術、DNA限制分析技術等，以PCR擴增技術為例，該技術在應用過程中的檢測原理在于，利用已知微生物基因序列來制作對應的匹配序列，利用該序列的特定性來識別根際中的微生物種類和數量，具備檢測精準度高、兼容性強等優勢，在很多藥用植物檢測中有著良好 應用。

2 藥用植物對根際微生物的影響

2.1 不同品種植物

在對該內容進行分析時，需要組建相應實驗來完成測定，在實驗過程中，將不同品種植物作為實驗中的自變量，如可以準備黃芪、黨參、芍藥等要用植物作為實驗材料，而需要檢測的內容為植物根際微生物數量、微生物分布、微生物豐富度，根據藥用植物生長習性對其植物進行培養，采集樣本后依次進行分析，采集數據進行后續分析。基于數據資料可以了解到，不同品種植物根際微生物豐富度存在著非常明顯的差異，導致此類情況出現的主要原因在于，不同藥用植物在生長過程中，對于根際環境中的溫度、水分、營養物需求存在差異，根系完成目標物質吸收后，殘留物質所提供的生長環境具備選擇性，從而造成上述情況的出現。

2.2 不同生長時期

在對該內容進行分析時，也需要組建相應實驗來完成測定，在實驗過程中，將某一品種藥用植物不同生長周期，如幼苗期、生長期、開花期等作為實驗中的自變量，而需要檢測的內容為植物在不同生長階段根際微生物數量、微生物分布、微生物豐富度變化情況，整理數據后進行下一階段的數據分析。基于數據資料可以了解到，植物在不同的生長階段，其根際微生物豐富度存在著非常明顯的差異，導致此類情況出現的主要原因在于，在藥用植物生長初期，其分泌能力相對較弱，根際還沒有完全形成，微生物豐富度較低；在生長期內，藥用植物的分泌能力越來越強，相對應根際微生物豐富度也快速增長，在某個時間達到最大值；進入到結果期后，根際微生物豐富度開始下降，維持在某一穩定水平。

2.3 不同種植模式

在對該內容進行分析時，也需要組建相應實驗來完成測定，在實驗過程中，將某一品種藥用植物不同種植模式，如輪作、套作、間作等作為實驗中的自變量，而需要檢測的內容為植物在不同種植模式下，根際微生物數量、微生物分布、微生物豐富度變化情況，整理數據后進行數據分析。基于數據資料可以了解到，植物在不同種植模式下，其根際微生物豐富度存在著非常明顯的差異，導致此類情況出現的主要原因在于，土壤中有機質在無外力（人工施肥）作用下，會處于一個消耗和自然補充的階段，不同的種植模式對于土壤中有機質消耗速度和補充速度存在較大差異，如連作模式下補充速度小于消耗速度，這樣便會造成根際營養物不足，隨后降低了根際微生物的豐富度。

3 根際微生物對藥用植物的影響

3.1 植物生長

在實驗過程中，將不同梯度根際豐富度的土體作為培育環境，同時也將其作為實驗中的自變量，對于不同梯度情況下植物生長情況進行觀察，參考數據包括根部生長情況、生長速度等，整理數據后進行數據分析。基于數據資料可以了解到，根際微生物對于植物生長有著非常重要的影響，植物的根系會從土壤中吸收營養物和水分，而根際微生物在新陳代謝的過程中，所產生的代謝物有利于土壤中元素的釋放，從而營造出良好的植物生長環境，幫助其生長。但是在根際微生物濃度過高時，也會對植物根系發育進行抑制，導致植株生病的情況。

3.2 抗病能力

在實驗過程中，將不同梯度根際豐富度的土體作為培育環境，同時也將其作為實驗中的自變量，植物生長期間將病菌添加到根際環境中，對于不同梯度情況下植物抗病能力進行觀察，整理數據后進行數據分析。基于數據資料可以了解到，根際微生物對于植物抗病能力有著非常重要的影響，根際環境中存在一些病原菌，其會對染病病菌起到一定的抑制作用，同時也會誘導植物自主形成相應的防御機制，這也在一定程度上提高了植物本身的抗病能力，減輕了病菌所帶來的危害性[1]。

3.3 抗逆能力

植物在生長過程中，所處的生長環境復雜程度較高，因此其本身也會建立各種類型的保護機制來適應復雜環境，具備了較強的抗逆能力。在實驗過程中，將不同梯度根際豐富度的土體作為培育環境，同時也將其作為實驗中的自變量，對于植物表現出的抗逆能力情況進行數據采集，整理數據后進行數據分析。基于數據資料可以了解到，根際微生物對于植物抗逆能力也有著非常重要的影響，根際環境中的微生物在新陳代謝過程中，會產生一些刺激物質，促進植物根系進行游離脯氨酸的積累、ACC裂解等代謝互動，從而使植物本身的抗逆能力得到進一步提升，使植物能夠適應干旱、高溫、重金屬等環境[2]。

3.4 連作障礙

在實驗過程中，將不同梯度根際豐富度的土體作為培育環境，在連作幾次后對于植物生長情況進行觀察，整理數據后進行數據分析。基于數據資料可以了解到，藥用植物在連作幾次后，存在著較為明顯的連作障礙，總結原因后可以發現，隨著連作次數的增長，根際環境中的有益微生物數量不斷減少，同時有害微生物豐富度會不斷提升[3]。有害微生物會對植物根系生長起到一定的抑制作用，而且還增加有害病菌的感染風險，而合理控制間作時間也是下一環節中需要重點關注的問題。

3.5 次生代謝產物

除了上述分析內容外，還需要做好次生代謝生物豐富度的分析工作，在實驗過程中，將不同梯度根際豐富度的土體作為培育環境，對于梯度環境下微生物生長情況進行分析。基于數據資料可以了解到，藥用植物的次生代謝產物種類繁多，其藥用成分多數情況下都是這些次生產物帶來的。例如，紅豆杉樹皮中含有的紫杉醇具備了良好的抗癌作用，但是含量稀少，平均13.6kg的樹皮中才能提煉出1g紫杉醇。而根際環境豐富度的提升，可以對這些次生代謝產物的產生帶來積極地影響，而且根際微生物新陳代謝產物有利于藥用植物代謝所需，從而起到增加代謝產物的作用。

4 藥用植物與根際微生物互作機制分析

4.1 藥用植物作用于根際微生物

藥用植物存在作用根際微生物的關系，而維持該關系的物質以藥用植物代謝后產生的化學物質為主。根系在生長過程中所產生的代謝物主要以有機物和無機物為主，這些物質在根際環境中，能夠為根際微生物提供新陳代謝期間所需要的小分子物質（如氨基酸、有機酸等）和較為復雜的化合物（如蛋白、黏液等），這些營養物質會吸引更多的微生物在根際環境中停留，產生相應的次生產物。例如，許多根際微生物會以氨基酸作為營養物質，同時也會代謝出其他次生產物，反作用于藥用植物，從而影響到根際環境的穩定性。

4.2 根際微生物作用于藥用植物

在實際應用中，根際微生物也作用于藥用植物，對于藥用植物生長而言，需要利用根際微生物代謝時產生的有益物質來加快植物生長速度。在根際微生物當中，其內容包括根際促生菌、生防微生物等，這些微生物在生長過程中，具備了良好的促生作用，并且還可以提升植物本身的抗逆能力，使植物處于穩定的生長環境中，減少一些病害帶來的負面影響。

5 藥用植物與根際微生物研究展望

從目前的發展情況來看，在未來的研究過程中，傾向于以下幾方面：第一，目前在關系研究中，主要集中在藥用植物的根、莖研究中，在研究活動不斷深入的過程中，也需要拓展該方向，增加研究內容豐富度。第二，目前使用到的檢測方法具備了一定的應用優勢和不足，在未來發展過程中，檢測方法的豐富度和完善性也將提升，以滿足不同情況下的檢測需求。第三，對于連作障礙問題進行更加深入的分析處理，從而找出突破障礙的具體方向，以提升兩者相互關系的應用價值。

6 結束語

藥用植物和根際微生物之間存在著較為密切的關聯性，相互之間的作用機制比較復雜，需要在后續分析中進行更加細致的分析。需要注意的是，在兩者關系的分析過程中，也需要找到相互之間的平衡位置，以此來提升此組關系的應用價值，為研究的進一步深入積累有用數據。