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結香患根腐病植株根際土壤微生物群落組成與多樣性

2024-02-08 00:00:00胡子賢許慧鄧鵬飛王佳琪杜子滔徐小牛
江蘇農業學報 2024年12期

摘要:" 根腐病是影響結香產業可持續發展的重要病害之一,為了探明結香根腐病的發病機制,篩選潛在病原菌,研發有效防治藥劑,本研究以安徽省潛山市根腐病高發的結香林作為研究對象,采用高通量測序技術(Illumina MiSeq),分析和比較了結香健康植株和患病植株根際土壤理化性質、細菌和真菌的群落結構及多樣性。結果表明,患病植株根際土壤細菌和真菌豐富度指數(Chao1指數)分別較健康植株顯著降低13.74%和45.83%,細菌多樣性(Shannon指數)沒有顯著變化,但真菌多樣性(Shannon指數)顯著高于健康植株。與健康植株根際土壤相比,患病植株根際土壤黏細菌屬(Byssovorax)相對豐度顯著增加(P<0.05),真菌葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)和蠟殼耳目(Sebacinales)未定屬相對豐度極顯著增加(P<0.01)。患病植株根際土壤有機碳含量顯著高于健康植株根際土壤。綜上,結香在感染根腐病后,根際土壤細菌和真菌豐富度下降,真菌群落多樣性升高,初步確定黏細菌屬菌、葡萄座腔菌屬菌和蠟殼耳目未定屬菌可能是引起結香患根腐病的病原菌,本研究結果為后續開展結香致病菌的分離和培養提供了候選菌群。

關鍵詞:" 結香;根腐病;根際土壤;高通量測序;細菌;真菌;多樣性

中圖分類號:" S435.671""" 文獻標識碼:" A""" 文章編號:" 1000-4440(2024)12-2254-12

收稿日期:2023-12-28

基金項目:安慶市科技攻關項目(KJ2021119);潛山市林業科技創新項目(KJ20200439)

作者簡介:胡子賢(1993-),男,安徽馬鞍山人,碩士研究生,研究方向為森林培育。(E-mail)344106912@qq.com

通訊作者:徐小牛,(E-mail)xnxu2007@ahau.edu.cn

胡子賢,許" 慧,鄧鵬飛,等. 結香患根腐病植株根際土壤微生物群落組成與多樣性[J]. 江蘇農業學報,2024,40(12):2254-2265.

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2024.12.008

Composition and diversity of microbial community in rhizosphere soil of Edgeworthia chrysantha Lindl. with root rot disease

HU Zixian," XU Hui," DENG Pengfei," WANG Jiaqi," DU Zitao," XU Xiaoniu

(School of Forestry amp; Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China)

Abstract:" Root rot is one of the important diseases affecting the sustainable development of Edgeworthia chrysantha Lindl. industry. To explore the pathogenesis of root rot of Edgeworthia chrysantha Lindl., screen potential pathogens, and develop effective control agents, this study took the Edgeworthia chrysantha Lindl. forest with high incidence of root rot in Qianshan City, Anhui province as the research object, and used high-throughput sequencing technology (IlluminaMiSeq) to analyze and compare the rhizosphere soil physical and chemical properties, bacterial and fungal community structure and diversity of healthy plants and diseased plants. The results showed that compared with healthy plants, the bacterial richness index (Chao1 index) and fungal richness index (Chao1 index) in rhizosphere soil of diseased plants were significantly reduced by 13.74% and 45.83%, respectively, and the bacterial diversity (Shannon index) did not change significantly, but the fungal diversity (Shannon index) was significantly increased. Compared with the rhizosphere soil of healthy plants, the relative abundance of Byssovorax in the rhizosphere soil of diseased plants increased significantly (Plt;0.05), and the relative abundance of Botryosphaeria and Sebacinales_unclassified increased significantly (Plt;0.01). The organic carbon content in rhizosphere soil of diseased plants was significantly higher than that of healthy plants. In summary, after the infection of root rot, the richness of bacteria and fungi in rhizosphere soil decreased, and the diversity of fungal community increased. It was preliminarily determined that Byssovorax, Botryosphaeria and Sebacinales_unclassified may be the pathogens causing root rot. The results of this study provide a candidate flora for the subsequent isolation and culture of pathogenic bacteria.

Key words:" Edgeworthia chrysantha Lindl.;root rot;rhizosphere soil;high-throughput sequencing;bacteria;fungi;diversity

結香(Edgeworthia chrysantha Lindl.)是瑞香科(Thymelaeaceae)結香屬(Edgeworthia)的一種落葉灌木,別名三椏皮,也叫黃瑞香和打結花,在中國分布于河南、陜西及長江流域以南諸省(市),安徽省大別山區的岳西、潛山、金寨和霍山等地有廣泛種植。結香具有較高的藥用價值,其花有明目功效,根和葉可治療風濕性關節痛、腰痛和跌打損傷等。近年來,隨著種植規模的不斷擴大,結香病害發生越來越嚴重,其中以根腐病最為常見。結香根腐病是由多種病原細菌或真菌引起的一種土傳性病害,該病造成根部腐爛,使根部吸收養分和水分的功能逐漸喪失,最后導致整株死亡,嚴重發生時會導致大面積結香林枯萎,對結香產業的可持續發展造成巨大影響。相關研究結果表明,植物根腐病的病原菌種類主要有腐皮鐮刀菌(Fusarium solani)、尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)和立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)等。尖孢鐮刀菌可致多種植物患根腐病,陳玉涵等在患根腐病的山藥中通過對病原菌進行分離和培養,發現鐮孢屬真菌是導致陜西省榆林市山藥患根腐病的主要病原菌種類。立枯絲核菌是絲核菌屬真菌,是一種常見的土傳病原真菌,可侵染多種作物,如棉花、馬鈴薯、水稻和甜菜等,嚴重影響植株的健康生長。目前,土傳病害仍然是農業生產上的一個嚴重問題,控制土傳病害的傳統方法是從土壤中找到病原菌并根除。例如引起煙草患青枯病的青枯雷爾氏菌(Ralstonia solanacearum),導致苜蓿患根腐病的尖孢鐮刀菌以及引發花生患白絹病的齊整小核菌(Sclerotium rolfsii)。

國內外對于根腐病的研究方法逐漸成熟,如從芍藥、丹參和大白菜等多種植物上對根腐病的病原菌進行分離、鑒定和防治。當前,對結香的研究主要集中在生長特性、種質資源開發利用、生理生態特性等方面,對于結香根腐病的研究尚未見報道。土壤中微生物的多樣性對維持土壤健康和質量至關重要。姬俊華等研究發現,與健康牡丹相比,患根腐病牡丹植株根部細菌和真菌的豐度均有下降趨勢,其中真菌群落的豐度顯著降低,在真菌功能預測中患病牡丹中腐生菌類群和病原菌類群都顯著高于健康植株。韓鳳等采用高通量測序技術研究發現,根際土壤細菌群落結構和土壤酶活性的變化可能是導致多花黃精感染根腐病的重要原因。由此可見,植物根腐病與土壤微生物多樣性結構變化密切相關,因此,研究植物根際土壤微生物的變化,對農業生產有重要的指導作用。

本研究采集安徽省潛山市結香根腐病發生區的根際土壤,采用高通量測序技術對健康及患根腐病的結香根際土壤中細菌和真菌進行分析,對比健康和患病植株根際土壤中細菌和真菌群落結構的差異,探究土壤微生物多樣性及組成變化,并分析土壤理化性質,篩選結香患根腐病的潛在病原菌,為根腐病發病機制和研發防治藥劑提供理論依據,促進結香產業可持續發展。

1" 材料與方法

1.1" 研究區概況

試驗地位于安徽省潛山市水吼鎮結香栽培基地(31°4′12″N,116°46′12″E),該基地建于2015年,面積350 hm2,平均海拔400 m,屬亞熱帶季風氣候,四季分明,光照充足,氣候溫和,年均氣溫16.8 ℃,年均降水量1 400 mm;土壤多為紅壤和黃棕壤;結香株距1 m,行距2.5 m,株高1~2 m。

1.2" 土壤樣品的采集與處理

病害調查與樣本采集于2022年8月初進行,根據結香根和葉的形態判斷是否患根腐病,選擇6株健康植株和6株患病植株分別采集土壤樣品,健康植株隨機選擇,一般距離患病植株10 m左右,所有健康植株和患病植株均選自同一林分,因此兩類結香植株生長的立地環境基本一致。確定采樣植株后,每棵各取2份根際土壤,1份用于微生物分析,另1份用于測定土壤理化性質,土壤樣品去除植物殘留物并做好標記,病株根際土樣分別標記為D1、D2、D3、D4、D5、D6,健康根際土樣分別標記為H1、H2、H3、H4、H5、H6。將樣品放入保溫箱中低溫保存,并快速送回實驗室。1份土樣經冷凍后快遞至杭州聯川生物技術股份有限公司進行16S rDNA和ITS rDNA高通量測序,另1份土樣風干壓碎后過孔徑為2 mm篩去除雜質后用于土壤理化性質的測定。

1.3" 土壤理化性質的測定

土壤電導率(EC)和pH分別用電導儀和pH計測定;土壤含水率(SWC)采用恒溫烘干法測定;土壤中銨態氮(NH+4-N)和硝態氮(NO-3-N)含量使用1 mol/L的KCl溶液浸提,取上清液,用FOSS公司的FIAStar 5000連續流動注射分析儀測定;土壤中全磷(TP)含量用連續流動分析儀測定;土壤中全氮(TN)含量和有機碳(SOC)含量使用意大利Vector公司的EA3 000元素分析儀測定。

1.4" 土壤微生物DNA的提取與測序

選擇CTAB法提取土壤微生物的總DNA,通過瓊脂糖凝膠電泳分析DNA提取質量,同時采用紫外分光光度計對DNA進行定量。使用帶Barcode的特異引物,細菌引物選擇341F(5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′)/805R(5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′)對16 S rDNA堿基序列的V3~V4高變區進行擴增,真菌引物選擇ITS-F(5′-GAACCWGCGGARGGATCA-3′)/ITS-R(5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′)對ITS 1~2區進行PCR擴增。PCR產物由AMPure XT beads (美國貝克曼庫爾特公司產品)純化,Qubit(美國英杰生命技術有限公司產品)定量,將合格的文庫按梯度稀釋后,根據測序需要按相應比例混合,并經NaOH變性為單鏈后使用NovaSeq 6000測序儀進行2×250 bp的雙端測序。

1.5" 數據質控與統計分析

使用Flash v 1.2.8將每1對進行雙端讀序,根據重疊區拼接合并成一條更長的序列,之后去除嵌合體序列得到高質量的序列。通過QIIME 2軟件分析流程,調用DADA 2對序列進行過濾和去噪,獲得擴增子序列變體(ASV)特征序列及其豐度表格,然后采用物種分類學注釋,細菌數據采用SILVA數據庫中的NT-16S數據庫進行物種注釋;真菌數據則采用RDP數據庫中的Unite數據庫進行物種分類學注釋,并根據ASV特征豐度表對各物種在各樣本中的豐度進行多樣性分析和微生物群落差異性分析。

1.6" 數據處理

本研究應用QIIME 2對微生物數據進行分析,應用Excel 2016和Rv4.2.1軟件對土壤的理化性質、細菌和真菌的α多樣性及β多樣性進行分析,應用SPSS 26.0單因素方差法進行差異性比較,用Kruskal-Wallis非參數法檢驗顯著性,并計算平均值和標準差,結香患病與健康植株根際土壤細菌和真菌物種差異性采用Mann-Whitney U test進行差異性檢驗。

2" 結果與分析

2.1" 土壤理化特性

土壤理化性質檢測結果見表1,結香患病植株根際土壤SOC含量顯著高于健康植株根際土壤(P<0.05),根際土壤pH值、TP含量、NH+4-N含量、EC、SWC、TN含量、NO-3-N含量、鉀含量與健康植株根際土壤相比差異不顯著。

2.2" 結香患病植株與健康植株根際土壤微生物多樣性

對12份結香根際土壤樣品16 S rDNA堿基序列的V3~V4高變區進行擴增后,共獲得原始序列1 007 922個,其中有效總序列850 590個,總有效率為84.39%。在對土壤樣品基因序列的ITS 1和ITS 2區進行擴增后,共獲得原始序列961 575個,其中有效總序列922 123個,總有效率為95.90%。

Venn圖分析結果(圖1)顯示,健康結香根際土壤樣本中細菌和真菌數量分別為9 718個和1 791個OTU,特有細菌和真菌數量分別為6 432個和1 508個OTU;患病結香根際土壤樣本中細菌和真菌數量分別為7 348個和864個OTU,特有細菌和真菌數量分別為3 972個和581個OTU。

α多樣性指數表明,患病植株根際土壤細菌Observed-OTU和Chao1指數較健康植株根際土壤顯著降低13.76%和13.74%(P<0.05),而Shannon、Simpson和Goods-coverage指數兩者間均無顯著差異(表2)。患病植株根際土壤真菌Observed-OTU和Chao1指數較健康植株根際土壤顯著降低45.75%和45.83%(P<0.05),Shannon指數顯著提高了3.7%,Simpson和Goods-coverage指數兩者間均無顯著性差異。

基于Weighted-unifrac的主坐標分析(PCoA)結果顯示(圖2A),PCoA1和PCoA2解釋率分別為67.73%、15.43%,共同解釋了83.16%的差異。從樣點分布來看,健康植株根際土壤細菌群落與患病植株根際土壤細菌群落空間分布較為離散且重合率不大,說明兩者根際土壤細菌群落可能存在差異性。基于OTU水平的非度量多維尺度(NMDS)分析結果(圖2B)顯示,患病植株根際土壤真菌群落與健康植株根際土壤真菌群落沒有明顯聚集,真菌群落空間分布較均勻,無重疊現象,表明患病植株根際土壤真菌群落與健康植株根際土壤真菌群落可能存在差異性。對患病植株和健康植株根際土壤細菌和真菌群落組成進行組間差別分析(ANOSIM)和多元方差分析(ADONIS)(表3),細菌群落總體組成沒有顯著變化,而真菌群落總體組成有顯著變化(P<0.05)。

2.3" 結香患病植株與健康植株根際土壤微生物群落結構組成

2.3.1" 根際土壤細菌群落結構組成" 在門水平上(圖3 A),結香健康植株與患病植株根際土壤主要優勢細菌門(平均相對豐度>6%)為:變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteriota)、放線菌門(Actinobacteriota)、綠彎菌門(Chloroflexi)、疣微菌門(Verrucomicrobiota),這5個細菌門在健康植株和患病植株根際土壤中占比達80%以上。在屬水平上(圖3 B),結香健康植株與患病植株根際土壤細菌主要優勢屬(平均相對豐度>2%)有8個,分別為Subgroup_2未定屬、酸桿菌目(Acidobacteriales)未定屬、芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae)未定屬、AD3綱未定屬、Elsterales目未定屬、α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)未定屬、伯克霍爾德氏菌屬(Burkholderia caballeronia paraburkholderia)、嗜酸桿菌屬(Acidibacter)。

對前14優勢細菌屬相對豐度進行單因素方差分析和兩兩比較(圖4A),結果顯示健康植株根際土壤中芽單胞菌屬(Gemmatimonas)、KF-JG30-B3未定屬、S085未定屬、黃色單胞菌目(Xanthomonadales)未定屬、CCD24未定屬、Rhizobiales_Incertae_Sedis未定屬、SWB02屬、Subgroup_11未定屬、農霉菌屬(Agromyces)、多囊菌屬(Polyangium)、DS-100未定屬、厭氧繩菌綱(Anaerolineae)未定屬、Abditibacterium屬相對豐度顯著大于患根腐病植株根際土壤;患根腐病植株根際土壤黏細菌屬(Byssovorax)相對豐度是健康植株根際土壤的2.67倍。

細菌線性判別分析(LEfSe)結果(圖5A)顯示,在預設值為3.0時,健康植株與患根腐病植株根際土壤中細菌豐度具有差異性的有芽單胞菌屬、芽單胞菌屬未定種、小單孢菌目(Micromonosporales)、小單孢菌科(Micromonosporaceae)和游動放線菌屬(Actinoplanes);而患根腐病植株根際土壤中細菌豐度與健康植株根際土壤相比具有差異性的有慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)、慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)。這些差異性細菌可能是患病植株和健康植株根際土壤微生物群落的關鍵菌群。

2.3.2" 根際土壤真菌群落結構組成" 在門水平上(圖6 A),結香植株根際土壤主要優勢真菌門為:子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、接合菌門(Zygomycota)和球囊菌門(Glomeromycota)。在健康植株根際土壤中,這5個真菌門平均相對豐度分別為77.34%、10.69%、4.28%、2.58%和1.49%,而患根腐病植株根際土壤中這5個真菌門平均相對豐度分別為60.03%、16.54%、5.29%、1.84%和3.82%。在屬水平上(圖6B),健康植株根際土壤主要優勢真菌屬有6個(平均相對豐度>4%),分別為棍孢屬(Clavispora)、假裸囊菌屬(Pseudogymnoascus)、念珠菌屬(Candida)、子囊菌門未定屬、傘菌綱(Agaricomycetes)未定屬、小叢殼屬(Glomerella)。患病植株根際土壤優勢屬有4個(平均相對豐度>5%),分別為葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)、子囊菌門未定屬、壺菌門(Chytridiomycota)未定屬、蠟殼耳目(Sebacinales)未定屬。

對前10個優勢真菌屬相對豐度進行單因素方差分析和兩兩比較(圖4B)可見,患病植株根際土壤葡萄座腔菌屬和蠟殼耳目未定屬相對豐度是健康植株根際土壤的12.89倍和127.25倍,差異均達極顯著水平(P<0.01);根內球囊霉屬(Rhizophagus)和假霉樣真菌屬(Pseudallescheria)相對豐度顯著高于健康植株根際土壤(P<0.05)。而健康植株根際土壤中刺毛四枝孢屬(Tetracladium)、亞隔孢殼屬(Didymella)、Thyridariaceae未定屬、根生壺菌屬(Rhizophydium)、Polyschema和Rhizopycnis相對豐度顯著高于患病植株根際土壤(P<0.05)。

LEfSe差異分析結果顯示(圖5B),在預設值為3.0時,健康植株與患根腐病植株相比根際土壤中真菌豐度具有差異性的有子囊菌門(Ascomycota)、小叢殼屬(Glomerella)未定種、煤炱目(Capnodiales)、柔膜菌目(Helotiales)未定科、刺毛四枝孢(Tetracladium)、叉四枝孢(Tetracladium_furcatum)、外擔菌綱(Exobasidiomycetes)、海球殼菌科(Halosphaeriaceae)、土隱球菌(Cryptococcus_terreus)、曲霉菌屬(Aspergillus)、擬盤多毛孢屬(Pestalotiopsis)未定種、棉革菌屬(Tomentella)和Metulocladosporiella。而患病植株與健康植株相比根際土壤中真菌豐度具有差異性的有波氏假阿利什菌(Pseudallescheria_angusta)、假霉樣真菌屬(Pseudallescheria)、Mortierella_macrocystis、Rhizophagus、蠟傘科(Hygrophoraceae)、腐皮鐮刀菌(Fusarium_solani)、散囊菌綱(Eurotiomycetes)、刺盾炱菌目(Chaetothyriales)、蠟殼耳目(Sebacinales)、蠟殼耳目(Sebacinales)未定種、蠟殼耳目(Sebacinales)未定屬、蠟殼耳目(Sebacinales)未定科、Lasiodiplodia_iraniensis、葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria)。上述類群可能是與結香根腐病發生關聯程度較大的核心真菌。

2.4" 土壤微生物與土壤理化指標的RDA分析

細菌與土壤理化指標的RDA分析結果(圖7A)顯示,RDA1解釋率為65.62%,RDA2的解釋率為7.70%,共同解釋了73.32%的物種-環境變異累積比,結香植株根際土壤中AP和TP與芽單胞菌科未定屬呈正相關,TN與酸桿菌目未定屬、伯克霍爾德氏菌屬等6種細菌屬呈正相關,SOC與α-變形菌綱未定屬、酸棲熱菌屬(Acidothermus)等9種細菌屬呈正相關,EC和K與圖中所有細菌屬均呈正相關。

真菌與土壤理化指標的RDA分析結果(圖7B)顯示,RDA1解釋率為21.60%,RDA2的解釋率為20.49%,共同解釋了42.09%的物種-環境變異累積比。結香植株根際土壤pH與傘菌綱未定屬、子囊菌門未定屬等呈正相關,AP與壺菌門未定屬、葡萄座腔菌屬等4個真菌屬呈正相關,TP和TN與葡萄座腔菌屬、壺菌門未定屬等3個真菌屬呈正相關,EC與念珠菌屬、棍孢屬等6個真菌屬呈正相關,K與假裸囊菌屬、棍孢屬等6個真菌屬呈正相關,SOC與雙擔菌屬(Geminibasidium)、子囊菌門未定屬等6個真菌屬呈正相關。

3" 討論與結論

結香根腐病發生后,患病植株根際土壤細菌和真菌豐富度較健康植株根際土壤顯著降低,細菌多樣性沒有顯著變化,但真菌多樣性顯著高于健康植株根際土壤。與健康植株根際土壤相比,患病植株根際土壤黏細菌屬相對豐度顯著升高;真菌葡萄座腔菌屬和蠟殼耳目未定屬相對豐度極顯著升高。在土壤理化特性方面,患病植株根際土壤有機碳含量顯著高于健康植株根際土壤。

3.1" 結香根腐病對根際土壤細菌和真菌群落多樣性的影響

微生物在土壤生態系統中扮演著重要角色,長期受到病原菌侵染會導致植物根際土壤微生物多樣性發生變化。本研究中患根腐病結香植株根際土壤真菌多樣性顯著高于健康結香植株根際土壤,但是細菌多樣性沒有顯著變化。趙林艷等研究發現患根腐病的白及病株根際土壤真菌α多樣性呈升高趨勢;劉艷等也發現患根腐病毛黃堇根際土壤真菌多樣性顯著高于健康植株根際土壤;Yang等研究結果表明土壤微生物多樣性對煙草枯萎病的發生有較大影響。這些研究結果與本研究結果相一致,可能是由于土壤特異微生物如拮抗微生物和病原微生物的變化導致微生物群落不平衡,土壤微生物群落結構多樣性及其活動與植物的土傳病害關系密切。

3.2" 結香根腐病對根際土壤細菌和真菌群落結構的影響

在門水平上,結香健康植株和患病植株根際土壤中細菌和真菌優勢門類組成基本相同,但患病植株根際土壤子囊菌門平均相對豐度有所減少。文永均等研究發現,三七在患根腐病后根際土壤子囊菌門平均豐度要低于健康植株根際土壤;余妙等也發現患根腐病的西洋參根際土壤子囊菌門的豐度相較健康植株根際土壤顯著降低,這些研究結果與本研究結果相一致。本研究中患病結香植株根際土壤子囊菌門相對豐度比健康植株根際土壤低17.31%。子囊菌門相關微生物在土壤中扮演分解者的重要角色,在土壤有機物分解過程中發揮著重要作用,若其相對豐度過低,土壤有機物分解會變慢,可能影響植物根系對養分的吸收,導致抗病性下降。

在屬水平上,結香健康植株和患病植株根際土壤細菌和真菌菌群之間存在顯著差異,黏細菌屬在患病結香植株根際土壤中相對豐度較健康結香植株根際土壤顯著增加,葡萄座腔菌屬和蠟殼耳目未定屬在患病結香植株根際土壤中相對豐度較健康結香植株根際土壤極顯著增加,說明這些菌群可能是造成結香患根腐病的關鍵菌群。相關研究結果表明,植物纖維素會被黏細菌屬細菌分解,植物抗病性減弱與其纖維含量減少有關。林馬水等在患干腐病山核桃的木質部中發現黏細菌屬是優勢菌屬,說明黏細菌屬在土壤中相對豐度過高可能會分解植物根系組織中的纖維素,而纖維素是植物細胞壁的主要成分,細胞損傷會對植物健康造成影響,可能會增加植株的發病率。由此推斷黏細菌屬細菌可能是導致結香患根腐病的致病菌之一。Slippers等研究結果表明葡萄座腔菌屬真菌是木本植物中最廣泛和常見的真菌病原體之一,王璠等研究發現,葡萄座腔菌屬能造成多種林木發生病害,引起枝葉枯萎,是多種果樹常見的病原菌。由此推測葡萄座腔菌屬相對豐度的升高導致結香根腐病發生,樹勢衰弱。唐燕靜等研究發現,蠟殼耳目真菌能與植物體現出較高的相互作用,該類真菌受植物種類、營養類型、地理環境等多種因素影響,因此推測蠟殼耳目真菌可能與結香植株根際土壤內的某些致病菌產生相互作用,加劇結香根腐病的發生。腐皮鐮刀菌是導致多種植物患根腐病的主要病原菌,如在黃精和大豆等患根腐病植株根際土壤中均發現鐮刀菌的存在。楊瑾等從丹參患根腐病植株中分離出層出鐮刀菌(Fusarium proliferatum)、尖孢鐮刀菌和腐皮鐮刀菌。因此推測腐皮鐮刀菌可能也是結香根腐病的主要致病菌之一,真菌LEfSe分析結果也表明,葡萄座腔菌屬、蠟殼耳目、蠟殼耳目未定種、蠟殼耳目未定屬、蠟殼耳目未定科、腐皮鐮刀菌在結香患根腐病植株根際土壤中影響程度較大,說明這些真菌與結香根腐病發生關系密切,在今后可將這些病原菌進行分離和鑒定,進一步深入研究。

3.3" 土壤理化性質與結香根腐病的聯系

植物的健康與其生長的土壤條件密切相關,土壤理化性質決定著植物的生長發育狀況。土壤pH會對土壤微生物群落產生一定的影響。本研究中患根腐病結香植株根際土壤pH低于健康植株根際土壤,這與前人研究結果一致,說明調控土壤pH對維持土壤中病原菌和有益菌的平衡至關重要。土壤pH下降會影響和改變土壤微生物的多樣性。劉鉞的研究結果認為根腐病的發生不僅會造成甘蔗根系腐爛,而且會導致其根系中養分流失,從而導致患病甘蔗植株根際土壤養分含量比健康甘蔗植株根際土壤要高。本研究結果表明,患病結香植株根際土壤有機碳含量顯著高于健康結香植株根際土壤,這可能與患病結香植株根際土壤特性及微生物群落結構的變化有關,土壤pH下降會抑制相關微生物的活性,動植物殘體的分解速率被削弱,導致患病植株根際土壤有機碳含量升高。

綜上所述,與健康結香植株相比,結香植株感染根腐病后根際土壤細菌和真菌豐度顯著下降,真菌群落多樣性(Shannon指數)顯著升高,而細菌群落多樣性(Shannon指數)沒有顯著變化。通過物種差異性分析初步確定引起結香根腐病的病原細菌可能為黏細菌屬菌,病原真菌可能為葡萄座腔菌屬菌和蠟殼耳目未定屬菌以及常見致病菌腐皮鐮刀菌。病原菌數量的積累、微生物群落結構的變化和土壤理化性質的改變可能是導致結香患根腐病的主要原因。后續研究應重點開展結香根部致病菌的分離和純化以確定致病菌,同時篩選結香根腐病的拮抗菌,研發防治藥劑,為結香根腐病的綠色防控提供科學依據。

參考文獻:

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(責任編輯:黃克玲)

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