間作下根際微生物控制土傳病害的研究進展

楊 陽，姚槐應*，2

1.武漢工程大學環境生態與生物工程學院，湖北 武漢430205；2.中國科學院城市環境研究所，福建 廈門361021

一個地區長期種植單一農作物會出現嚴重的連作障礙問題，主要表現為土傳病害頻繁發生，作物生長情況差、產量低等問題。使用農藥可以暫時緩解連作障礙帶來的不利影響，但是長期施用農藥會導致病菌產生耐藥性，從而降低農藥的抑菌能力。不僅如此，農藥的濫用會嚴重污染土壤生態，增加土壤中有毒化合物的含量，導致土壤養分結構失衡，土壤性狀惡化。所以，從根本上防治土傳病害，并解決連作障礙問題，必須改變作物的長期單作模式，采取對環境友好的種植制度。

間作是指按照指定的行距在同一田塊同時種植兩種不同作物品種的種植管理方法［1］，如圖1所示。作為一種傳統有效的生態農業種植制度，間作具有高效利用光照、熱能、土壤、養分、水資源以及其他自然資源的優勢，這種優勢不僅能夠促進植物的生長發育，在有限的耕地下提高作物的單位面積產值和土地當量比，同時還能避免長期單一化種植帶來的連作障礙問題，有效抑制多種病蟲害，促進農田生物的多樣性，維持農田生態系統的持續種植能力。因此，間作具有顯著的經濟價值和生態促進作用［2］。近年來，多種間作方法和間作作物組合方式在增產抗病方面的作用已經被世界各國學者所認可。例如，西瓜和小麥［3］或水稻［4］間作能夠明顯抑制了枯萎病對西瓜的侵害，玉米和大豆間作能有效控制大豆的紅冠根腐病等［5］。但是，不同的間作模式達到的抗病效果不同，只有深入研究間作抗病機理，合理地設計間作組合和間作方法，才能有效提高作物的抗病能力。

針對間作抗病的各種機制，學者們已經取得了多方面的成果［6-8］，如圖1所示。間作作物之間存在的隔擋效應和稀釋效應，能有效控制病菌孢子的傳播。此外，不同作物之間對生存空間和養分的競爭會增強作物對病害的抵抗能力，而且間作時不同株高和作物間距會增加植物的光合利用效率，降低空氣濕度，損害病菌的生存空間。間作除了改變作物間的微環境之外，還能促進根系分泌物的多樣化，直接影響高感作物或者影響作物根際微生物，從而促進高感作物的抗病作用。間作甚至能激發宿主植物的抗性基因表達，提高防御酶活性，從而增加對病害的抗性。

目前，大量國內外關于間作抗病機理的研究主要是針對地上部分的討論。然而，對于間作抗病的地下部機理，研究尤其是根際土壤微生物和間作作物的相互作用方面的報道十分有限（圖1）［9］。這可能是由于植物根際效應復雜、根際分泌物的收集受限、可培養微生物所占比例極低，根際微生物多樣性分析不夠深入等原因造成。但是，根際微生物的群落結構、種群豐度以及特定代謝功能的探究是研究間作系統抗病機理的重要一環。隨著DNA測序技術精確度的不斷提高，成本不斷下降，越來越多的學者開始利用高通量測序技術分析土壤微生物的群落分布，此技術有助于深入開展對間作模式下土壤微生物層面抗病機理的研究。

本文綜述了間作系統對微生物群落結構和代謝功能的影響，介紹了間作作物組合、品種選擇和間作方式對土壤根際微生物的影響，并且從根際微生物層面總結了間作模式下的植物地下部抗病機理，為未來間作抗病研究提供新的角度，也為間作模式的合理運用提供理論基礎。

1 間作系統對根際微生物的影響

1.1 間作系統對根際微生物群落結構的影響

植物根際定殖的微生物群落結構多樣性很大程度上受植物種類的影響。當玉米和馬鈴薯間作以及圓蔥和番茄間作時，土壤微生物群落的α多樣性和β多樣性明顯增加，香農指數、豐富度以及均勻度都高于單作作物［10-11］。此外，具體的優勢微生物類群也發生改變。當百合與玉米間作時，微生物多樣性在屬水平上發生顯著變化，病菌如尖孢鐮刀菌、摩西斗管囊霉菌和柱孢菌的豐度減少，而抑制病害，促進植物生長的菌群如鞘氨醇單胞菌屬和溶桿菌豐度增加［12］。圓蔥和番茄間作時，有益菌如酸桿菌亞組-6、節桿菌、芽孢桿菌和假單胞菌的相對豐度增加，而病菌如枝孢霉菌的數量減少［11］。因此，間作模式下根際土壤微生物的數量與群落結構多樣性發生的變化能夠影響土傳病害的發生。辣椒和玉米間作時，酸桿菌門和浮霉菌門的相對豐度顯著提高，黃單胞菌目相對豐度顯著下降。并且研究發現，酸桿菌門和浮霉菌門和土壤抑病功能相關，而黃單胞菌目部分細菌屬于植物病原菌，因此間作時根際微生物的改變影響了土壤的抑病能力［13］。在和毛苕子或小麥間作時，黃瓜根際土壤的微生物群落多樣性有效提高，并且顯著降低了病原菌尖孢鐮刀菌的數量，緩解了黃瓜的枯萎病、角斑病等多種病害［14］。蘇世嗚等［15］通過盆栽實驗研究水稻/西瓜間作時發現，西瓜根際的土壤微生物群落大幅改變，通過對磷脂脂肪酸（PLFAs）的檢測和對可培養微生物的平板計數得知，革蘭氏陽性菌和放線菌相比單作明顯增多，而真菌數量減少，病原菌數量顯著降低，西瓜枯萎病也得到有效抑制。

在間作系統下，多種植物的根系交織在一起，構成錯綜復雜的根際環境。不同植物品種的根系分泌的代謝產物存在差異，因此間作時植物的根系分泌物種類和含量遠高于單作水平。這為微生物提供了更多類型的碳源，拓寬根際生態位，減少了各個物種間的生態位重疊，使更多菌群能夠共同生存，從而改善根際微生物群落的生存環境（圖2）［16］。由于生存環境的改善，作物根際土壤中微生物群落的整體數量和多樣性增加，降低了單一病菌品種在單位體積土壤中的占比，并且根際微生物豐度和多樣性越高，能夠占據病菌的生存空間越大，病菌的生存環境越惡劣，也就很難作為優勢菌種占據主要生態位，從而降低對作物的侵害能力。除此之外，有益微生物種群如假單胞菌、芽孢桿菌和木霉菌等豐度增加，也會通過競爭、拮抗等作用有效抑制病原菌的生長，從而在防治植物土傳病害方面發揮關鍵性的作用（圖3）［17］。因此，在間作模式下，根際微生物數量和群落結構多樣性的增加是抑制植物土傳病害的主要原因之一。

圖2 單作和間作系統下的根系分泌物和微生物多樣性的關系Fig.2 Relationship between root exudates and microbial diversity under monocropping system and intercropping system

圖3 間作系統下微生物控制植物病害的途徑Fig.3 Pathways of microbial control of plant diseases under intercropping systems

1.2 間作系統對根際微生物代謝功能的影響

在間作系統下，除了根際微生物的群落結構發生改變外，其代謝活性和代謝功能也會受到影響。在采用Biolog ECO微平板法檢測土壤微生物群落代謝功能多樣性時，通常用平均顏色變化率（average well color development，AWCD）來表征微生物利用碳源的能力和代謝活性的大小［18］。董艷等［19］指出，間作模式下作物根際微生物群落對糖類和氨基酸類碳源的利用增加，微生物活性和單作相比更高，而病原菌數量和單作相比顯著減少，從而有效抑制了病害。玉米和馬鈴薯間作和單作相比，增加了玉米根際微生物對羧酸類、氨基酸類和聚合物類碳源的利用，降低了對糖類的利用，而馬鈴薯根際微生物對糖類、氨基酸和胺類碳源的代謝強度降低［10］。Wahbi等［20］通過測定原位分解代謝潛能來評估土壤微生物群落代謝功能的多樣性時發現，相對于單作，間作模式下微生物對糖類、羧酸的代謝性能明顯增強。研究表明，在間作模式下，作物根系高度互作，增加了根系分泌物中的各種糖類、氨基酸和羧酸等物質的種類和含量，為根際微生物群落中利用不同基質的菌群的生長提供充足的能源，從而增強了多種土壤微生物的代謝活性，促進微生物群落結構的多樣化［21］。

此外，Lian等［22］研究發現，間作顯著影響了原核生物的固碳作用、細菌的檸檬酸循環過程和木質腐生菌的作用，間作過程中微生物這些代謝功能的過度表達會大量積累代謝產物和養分，這不僅能促進有益微生物的生長，還能夠抑制病菌的繁殖。Guo等［23］發現，玉米和花生間作時，一些和病害免疫有關的代謝通路增加，如谷胱甘肽代謝、類黃酮生物合成、細菌趨化性等，可能和間作模式下的病害控制存在關聯。因此，間作模式能夠增加微生物的代謝活性，促進多種代謝功能的表達，并對植物病害的控制起到重要作用。

1.3 不同間作模式對根際微生物的影響

在不同的間作模式和條件下，根際微生物的群落結構會發生顯著的變化，從而影響間作作物對病害的抵抗能力。不合理的間作方法設計，不僅不能起到增產抗病的作用，還可能使間作喪失抗病作用，甚至造成土傳病害惡化。因此，不同作物的搭配組合以及同一作物的品種選擇都是影響根際微生物群落的重要因素。例如將豆科作物綠豆、大豆和燕麥間作后，燕麥根際固氮微生物多樣性明顯提高，nifH基因拷貝數相比于單作情況下增加了1倍［24］。通過田間實驗發現，黍和紅豆間作時，根際土壤中放線菌屬的豐度明顯少于和其他豆類（如紅蕓豆、黃豆）間作，而變形菌屬的情況則相反。此外，在同一種間作模式下，在作物的開花期和灌漿結實期，擬桿菌屬的豐度少于其他生長時期。通過功能多樣性分析也發現，代謝通路豐度的差異性和微生物群落結構類似，說明微生物群落結構的變化、不同的作物間作組合以及作物生長階段高度相關［25］。在以花生為主要作物，與蕎麥、高粱和黃米構成3種組合的研究中，根際細菌群落多樣性明顯高于單作，其中花生蕎麥間作擁有最高的多樣性指數［26］。

不僅不同植物間作時根際微生物群落結構存在差異，同一作物不同基因型的植物間作時，根際的微生物群落結構也會發生顯著變化［27］。例如小麥跟蠶豆間作時，小麥的品種差異對實驗結果造成明顯的影響。云麥42品種、云麥47品種和蠶豆間作，相比綿陽29品種，顯著提高蠶豆根際微生物群落的多樣性，并且緩解了蠶豆枯萎病［28］。除此之外，作物的間作方式也會對根際微生物群落結構造成一定的影響。在小麥和蠶豆間作的溫室盆栽實驗中，相比于條帶間作制度，完全混合間作模式下作物根際的細菌真菌多樣性顯著提高［29］。玉米/大豆以2∶1方式間作（每排大豆作物之間種植兩排玉米作物）時，根際真菌OTUs數量明顯超過其他比例，玉米產量也明顯增加［30］。綜上所述，選擇好作物的品種、間作搭配組合以及間作的方式，能更好地改善根際土壤微生物的生長環境，從而發揮間作增產抗病的優勢。

2 基于根際微生物的間作抗病機理

根際微生物能夠通過多種方式抑制病原菌的定殖，進而增強植物對土傳病害的抵抗能力。其中，主要的抗病機理包括養分和宿主感染位點的競爭、生防菌對病原菌的拮抗作用、化感自毒作用的緩解以及激發植物的誘導系統抗性（圖4）。植物間作時，這些機理可以同時存在，協同產生抗病作用［31］。

圖4 以根際微生物為中心的間作抗病機理Fig.4 Mechanisms of inhibiting diseases by intercropping centered on rhizosphere microorganisms

2.1 競爭養分與宿主感染位點

植物的病原菌需要吸收多種外源性營養物質如碳水化合物、氨基酸和鐵離子等才能順利萌發［32］。當根際土壤中的有益微生物和病原菌爭奪營養物質時，最終會減少病原菌生長所必需的養分，從而抑制病原菌的定殖和對植物的侵染。Borrero等［33］研究發現，番茄青枯病的發病率和Biolog ECO板中碳源的利用率呈負相關，當根際微生物大量消耗碳源時，通過競爭作用抑制了病原菌的生長。

而在間作系統下，當根際土壤微生物的數量、多樣性以及活性顯著增加時，對能源消耗量增加，從而加大了病原菌生長的競爭壓力，進而增強對病原菌的抑制效果，顯著緩解土傳病害。在蠶豆和小麥間作的地塊中，根際微生物能夠利用多種糖類和氨基酸類碳源，并且利用效率較高，大量消耗根際的能源和碳源，與病原菌產生競爭作用。此外抑氨基酸和總糖的分泌量減少，導致病原菌可利用的能源減少，生長繁殖受到抑制，從而使蠶豆枯萎病的病情指數顯著降低33%～48%［19］。

除此之外，間作時能夠促進根際土壤中多種促 生 菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）的生長繁殖，其中包括芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、木霉屬和放線菌屬等。這些生防細菌或真菌會搶先占領作物根系適合生長繁殖的有利位點，利用根際養分和根系分泌物大量繁殖，這不僅會搶奪病原菌所需的養分，還能阻止了病原菌在這些根系位點上的定殖，進而抑制病菌侵染［34］。何首烏和穿心蓮間作時，顯著提高了根際土壤中有益放線菌如北里孢菌屬和分枝桿菌屬的相對豐度，有力地擠壓了病原菌的生存空間，因此能夠有效控制土傳病害［35］。

病菌除了和有益菌發生養分競爭外，還要和同種病菌菌群的其他生理小種發生宿主感染位點的競爭。研究發現［36-37］，作物在受到病害侵染的過程中，會產生病原菌的無毒生理小種。這種菌株由于自身無毒的特性，所以對作物沒有危害，但由于和有毒的病原菌株有相同的生態位，更容易與其爭奪養分和宿主感染位點，從而抑制病原菌的侵染。當單一作物長期種植時，形成的病菌生理小種種類單一，以具有毒性的病原菌為主，因此受到的競爭壓力較小，不會影響病菌的生長和對作物的侵染；而多種作物間作時，會形成多種類型的生理小種，種間競爭壓力大，從而加強了對有毒病原菌的抑制能力。朱有勇等［38］發現，混合間作多品種水稻會產生很多稻瘟病無毒小種，無毒小種的增加阻隔了病原小種在水稻群體中大規模的傳播，一定程度上緩解了稻瘟病的發生。所以微生物相同物種之間不同的生理小種也會產生競爭關系，抑制病原小種的生長繁殖。

因此，在間作模式下，根際土壤中的各種菌群都會參與爭奪病菌生存必需的空間和資源，影響病菌的生長和定殖，最終將病菌擠出生態位，起到防治土傳病害的目的。

2.2 生防菌對病原菌的拮抗作用

生防菌不僅能爭奪病原菌的養分和生存空間，還能產生抗菌物質，抑制病原菌生長繁殖或者對病原菌直接進行殺滅。具有拮抗功能的微生物會產生抗生素（如藤黃綠膿菌素和鏈霉素），產生噬鐵素，剝奪病菌的鐵元素或者分泌溶菌酶（如幾丁質酶和蛋白酶）從而破壞病菌結構［39］，進而對病原菌產生拮抗作用，抑制病害。間作模式在豐富根際微生物的整體多樣性的同時，釋放了多種根系分泌物作為營養來源，吸引了大量拮抗微生物往根際聚集，增加了根際生防菌的數量、種類和活性，加強了拮抗性能，從而促進其對病原菌的拮抗作用［40］。

例如在玉米和魔芋間作時，生防菌芽孢桿菌的種群數量始終比病原菌尖孢鐮刀菌高，并且玉米和魔芋的種植距離越小，生防菌對病菌的拮抗效果越佳。原因可能是芽孢桿菌定殖于根表面，隨著根的生長而逐漸富集，最后在根外分泌一層由黏膠物質組成的天然物理屏障，將病原菌阻擋在外，從而抑制了植物病害的發生［41］。在連作障礙的果園土中，利用不同小麥品種和佳麗果種植，能夠改善土壤中的熒光假單胞菌的數量以及拮抗性能，有效抑制土壤中的病原菌，緩解連作障礙［42］。田晴等［43］利用小麥和西瓜根系分泌物的共同作用，有效地增加了西瓜根際中木霉菌的相對豐度，由于木霉菌是一種能夠分泌針對真菌細胞壁的裂解酶的生防真菌，能夠分泌針對真菌細胞壁的裂解酶，因此木霉菌的增加，促進了對病原菌的拮抗作用，降低了尖孢鐮刀菌和腐生菌的相對豐度。

除此之外，叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhizae，AM）真菌作為一種特殊的有益真菌菌群，也能夠拮抗多種由真菌、細菌和線蟲等病原體引起的土傳病害，緩解黃瓜、西紅柿、玉米和馬鈴薯等植物受危害的程度。研究表明，AM真菌能改變宿主植物根系形態結構，加速植物細胞壁的木質化，阻礙病原菌穿透植物細胞組織并進一步侵染植物根系［44］。另外AM真菌自身細胞壁上存在的物質也能抑制病原菌，球囊霉屬的AM真菌菌絲細胞壁上存在β-1，3-葡聚糖，對病原菌起到一定的屏障作用［45］。AM真菌不僅自身能夠對病原菌起到拮抗作用，還能改善根際微生物群落結構，激發其他具有拮抗作用的微生物活性，增加如木霉屬、鏈霉菌屬和放線菌等有益微生物的數量［46］。例如，利用青蒜、羅勒作為番茄的間作搭配后，能夠發揮出AM真菌的生物保護作用。隨著根際土壤中的叢枝菌根真菌數量的增加，枯萎病病情的嚴重程度得到緩解［47］。旱作水稻和西瓜間作時，AM真菌幼套球囊霉提高了細菌和放線菌的數量，降低了病原菌尖孢鐮刀菌和其他真菌的數量，從而改善了根際微生物群落結構，使之從真菌型向細菌型轉化，因此有效抑制了西瓜的枯萎病，并且促進了旱作水稻的生長［48］。

然而，拮抗細菌只對特定的土傳病原菌有抑制作用，并且這種抑制作用會受到環境的限制［49］。比如種群數量達不到一定規模［50］，或者對養分或根系分泌物的競爭力不如病原菌［51］，會導致其對病菌的拮抗作用較弱。抑制植物土傳病害需要根際微生物的群體作用，因此，少數拮抗菌難以達到抗病的目的，只有增加根際微生物的多樣性，將不同微生物的拮抗功能集中起來，才能更有效地控制根際病原菌［52］。

2.3 緩解化感自毒作用

化感作用是植物或微生物向環境中分泌生化物質，促進或者抑制自身或其他生物生長的一種生態現象，其中植物自身分泌抑制自身的生長被稱為化感自毒作用［53］。自毒物質的種類多樣，但都能對植物生長直接起到抑制作用或刺激土傳病原菌生長進而侵害植物。如黃芩在連作時的根系提取物黃苓苷不僅誘發了自毒作用，而且刺激了兩種土傳病原菌的生長［54］。酚酸類物質是學者們公認的化感自毒物質，因為活性較強而且被廣泛研究，對抑制植物生長、誘發土傳病起到了關鍵的作用［55］。

Liu等［51］發現，煙草根際的病原菌青枯菌能更好地適應酚酸物質的積累，進而在低酚酸濃度下比其拮抗細菌短芽孢桿菌更加有效地利用酚酸，這也是單作模式下煙草青枯病爆發的根本原因。在花生長期連作的土壤中，酚酸物質如羥基苯甲酸、香草酸和香豆酸的含量明顯增加，與此同時，花生的干鮮重降低，保護酶活性增加，病菌感染率增加［56］。這說明，酚酸類物質會刺激病原菌的繁殖，同時對植物本身也會產生極大的毒性，損傷植物組織。除此之外，酚酸物質也會影響土壤微生物的群落結構，土壤中酚酸類物質的加入會大幅改變根際微生物的群落結構，同時也誘發病原菌大量生長繁殖［57-58］。

由此可見，降低酚酸含量是間作模式下通過根際微生物抑制土傳病害、緩解連作障礙的重要機理之一。將中藥材蒼術和花生間作后，細菌的豐度明顯增加，革蘭氏陰性菌的數量明顯增加，有益微生物的增加促進了對香草酸、對羥基苯甲酸、以及對香豆酸的降解效果，因此減少了病原菌的數量。隨著間作距離的縮短，酚酸降解的越多，抑制花生病害增加產量的效果越好［59］。小麥/蠶豆間作下，微生物的豐度和多樣性在不同時期都顯著提高，從而加速分解阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸等酚酸的含量，顯著降低了蠶豆病原鐮刀菌的數量［19］。在間作模式下，非宿主植物會分泌大量養分物質到根際土壤中，增加根際土壤整體微生物的豐度和活性。豐富的根際微生物群落能夠更加有效地降解利用土壤中的酚酸類物質，減輕其對土傳病原菌的刺激，從而抑制病害。

但不是所有酚酸物質都會對植物起到自毒作用，酚酸物質的類型和濃度不同，對病原菌的作用也不同。楊瑞秀等［60］利用高效液相色譜法鑒定甜瓜的根系分泌物發現，阿魏酸、肉桂酸和苯甲酸會加速病菌孢子萌發，而水楊酸會起到抑制作用。黃豆和玉米間作時，肉桂酸反而會抑制寄生帚梗柱孢菌的生長，緩解大豆的紅冠腐病病情，并且抑制效果跟肉桂酸濃度成正比［5］。在西瓜和水稻的間作系統下，非宿主植物水稻和宿主植物西瓜根系產生的化感物質具有完全不同的作用。水稻分泌的對香豆酸促進了根際有益微生物的生長，緩解了西瓜病害，而西瓜分泌的阿魏酸卻刺激了鐮刀菌孢子的萌發［4］。除此之外，酚酸物質表現出典型的“低促高抑”現象，丁香酸和阿魏酸在0.05～0.1 mmol/L處理濃度下促進菌絲生長，在濃度達到0.5 mmol/L時開始起抑制作用。水稻和西瓜間作時，根系分泌的水楊酸在低濃度下促進了病菌孢子萌發，在高濃度下卻抑制孢子萌發［4］，鄭倩等［61］的研究也出現類似結果。

總體來說，不同植物根系分泌的酚酸物質對病原菌的作用存在差異，因此只有降低能夠刺激病原菌生長、具有化感自毒作用的酚酸物質含量，并且保證特定酚酸物質濃度在促進植物生長的范圍內，才能發揮抗病增產的最佳效果。此外，由于微生物研究方法有限，尚且無法準確判斷在根際中分解自毒物質的具體微生物菌群以及特定的微生物對特定酚酸物質的代謝分解過程。

2.4 誘導植物系統抗性

植物誘導系統抗性（induced systemic resistance，ISR）是指由于病原菌或草食昆蟲的威脅而激發的一種植物自我防御系統，它能為植物形成物理或化學屏障，從而使植物獲得抗性［31］。由于誘導的抗性不只是表達于誘導區域，而是在整個植物體內系統性表達，因此稱為誘導系統抗性。很多根際促生微生物類群，如假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、類芽孢桿菌屬、木霉屬、放線菌以及叢枝菌根真菌，都和植物誘導系統抗性的激發高度相關［62］。例如熒光假單胞菌WCS417除了能夠直接拮抗病原菌以外，還能有效激發植物的系統抗性［63］。Niu等［64］研究發現，促生菌芽孢桿菌AR156能同時激活水楊酸、茉莉酸和乙烯的信號通路，誘導植株抗性相關基因PR1、PR2、PR5和PDF1.2的快速表達，提高植物對病害的抵抗能力。當植物受到病菌侵染時，這些有益菌群能刺激轉錄調節基因NPR1表達，從而激發與植物防御基因表達高度相關的激素乙烯（ethylene，ET）和茉莉酸（jasmonic acid，JA）的代謝通路，調節植物分泌病程相關蛋白（抗菌酶如幾丁質酶和葡聚糖酶，氧化酶如過氧化物酶），或者在植物細胞壁外形成胼胝質沉積物，阻礙病菌入侵，提高植物對多種病原體侵害的抵抗能力，從而控制土傳病害［63，65］（圖5）。

圖5 促生細菌誘導植物系統抗性的代謝通路模型［63］Fig.5 Model for ISR metabolic pathway triggered by PGPR［63］

Chen等［66］發現，間作時鄰近的木薯產生的氰化物會激發花生根部植物激素乙烯的產生，從而改變花生根際的微生物群落組成，增加了放線菌類群的相對豐度，調節了根際微生物的共生網絡，改善了植物的生長情況，激發了植物的系統抗性。此外，在受到間作植物辣椒病原菌以及根系分泌物的刺激時，玉米自身防御基因的表達會被激活，從而加強自身對玉米小斑病的抗性［67］。植物ISR通過植物自身免疫產生，抗菌范圍廣泛，效力持久，并且能對病菌特異性免疫，因此能有效提高植物的抗病性［68］。然而目前對植物ISR抗病的研究大多集中在討論人為添加已知的生物菌劑來提高植物的抗病能力，間作的相關研究有限，并且很多能激發植物ISR的微生物種群還沒有被發現，值得進一步的研究［9］。

3 結 論

間作作為一種生態農業種植制度，能夠有效地抑制植物的土傳病害。在間作過程中，間作植物類型的多樣性能夠有效增加根際微生物群落結構和代謝功能的多樣性，從而改善根際微生物生態，促進植物抗病增產，解決連作障礙產生的問題。但是，不同的間作搭配組合會產生不同的種植成效，為了提高間作抗病的效果，對參與間作的植物組合和植物品種進行深入研究是有必要的。然而，這需要間作抗病機理研究提供理論支撐。目前，間作機理研究尤其是根際微生物層面的研究逐漸得到重視。已有研究表明，在間作系統下，微生物能通過對土壤養分或宿主侵染位點的競爭、對病原菌的拮抗作用、減輕植物化感自毒作用及激發植物誘導系統抗性等途徑控制土傳病害。

然而，現階段由于根際效應情況復雜，根系分泌物采集困難，研究局限性大，實驗效果不佳。此外，微生物影響病原菌和間作植物的方式復雜，所以針對某種機理的研究是不全面的，未來需要結合多種機理研究，綜合考慮具體微生物群落在間作抗病中的地位以及對病害的綜合防效。雖然現在微生物多樣性研究方法已經取得很大進步，在間作研究中的運用日益廣泛，但仍需要從以下方向繼續深入探究：1）將穩定同位素示蹤技術（stable isotope probing，SIP）和 核 酸 探 針 技 術（DNA/RNA）結合起來，研究具體微生物群落特定的結構和功能在間作抗病中起到的作用；2）原位收集與檢測根系分泌物的組成，研究植物—土壤—微生物互作媒介在抗病機理研究中的作用；3）利用生物微矩陣芯片技術，研究參與間作抗病的根際有益微生物的抗病基因表達過程。隨著上述研究的深入，我們可以從微觀角度進一步了解作物抗病的地下部機理，從而有助于對間作抗病的具體措施進行宏觀調控，使間作種植模式在可持續發展的生態農業中不斷發揮重要作用。