白芍根腐病病株與健株根際土壤微生物群落及酶活性變化

張英英,吳之濤,楊憲忠,魏玉杰,吳 芳,杜雷超

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院,甘肅 武威 733006;2.甘肅省特種藥源植物種質(zhì)創(chuàng)新與安全利用重點實驗室,甘肅 武威 733006;3.武威市祁連山區(qū)道地中藥材生態(tài)栽培技術(shù)創(chuàng)新中心,甘肅 武威 733006)

【研究意義】白芍是毛茛科植物芍藥(Paeonialactiflora. pall)的干燥根,芍藥以根入藥,為多年生藥用植物,具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗氧化等作用,芍藥性溫和,喜陽光充足,且耐寒性強。目前已在甘肅河西地區(qū)推廣種植,隨種植年限不斷增加,病原微生物不斷積累,特別是多種病菌混合侵染引起根腐病等病害發(fā)生逐漸加重[1-2],嚴(yán)重影響芍藥品質(zhì)和產(chǎn)量,因此,探明藥用植物根際微生物多樣性,對于揭示土壤根際微生物與藥用植物的互作機制、抑制土壤病原微生物活動,及篩選和挖掘有益微生物防治根腐病具有重要意義。【前人研究進展】目前對白芍的研究主要集中在藥理成分、臨床試驗、加工炮制等方面[3-5],而對于藥用植物根腐病的研究主要集中在三七、人參、黃精等中藥材[6-8],特別是高通量測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用,從分子層面揭示土壤微生物群落多樣性的變化已成為研究熱點,根腐病致病原因復(fù)雜,當(dāng)下研究認(rèn)為在常用大宗道地藥材中鐮刀菌(Fusariumoxysporum)、立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)、腐霉菌(Pythium)等是連作土壤中的主要病原菌[9]。陳士寧等[10]研究認(rèn)為,芍藥根腐病主要是由腐皮鐮刀菌引起,而尖孢鐮孢菌、串珠鐮刀菌、立枯絲核菌等也是引起牡丹根腐病的重要病原。連作可能引起土壤養(yǎng)分失衡、酶活性下降,進而促使微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,病原微生物數(shù)量增加,最終導(dǎo)致植株發(fā)病率增高。土壤pH、硝態(tài)氮等土壤化學(xué)性質(zhì)改變也是引起連作土壤微生物群落變化的重要影響因素[11-13]。【本研究切入點】白芍在河西地區(qū)種植過程中出現(xiàn)的根腐病及土壤微生物群落多樣性變化缺乏系統(tǒng)深入的研究,因此,深入探索土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異、土壤養(yǎng)分與酶活性變化以及三者之間的相互關(guān)系,明確可能引起該地區(qū)白芍根腐病的主導(dǎo)因子,對該地區(qū)白芍病害防治和品質(zhì)提升具有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究以白芍根腐病病株和健株根際土壤為研究對象,運用Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)研究白芍植株根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化,并探明土壤微生物群落、根際環(huán)境因子與酶活性之間關(guān)系,揭示河西地區(qū)白芍根腐病的土壤微生物與環(huán)境之間的互作機制,為該地區(qū)藥用芍藥病害綠色防控和土壤微生態(tài)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況與樣品采集

試驗區(qū)位于甘肅省武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)“國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系河西綜合試驗站試驗基地”(102°50′58′′ E,37°40′31′′ N),屬溫帶大陸性氣候,年平均降雨量154.3 mm,多年平均氣溫7.8 ℃,土壤類型為灌漠土,0～30 cm土層有機質(zhì)15.75 g/kg、pH 8.41、全氮0.97 g/kg、堿解氮70.16 mg/kg、有效磷61.0 mg/kg、速效鉀290.0 mg/kg。試驗供試材料為安徽亳芍,種苗購置于安徽中藥材市場,試驗于2018年10月移栽,于2022年7月上旬對已移栽4年的芍藥進行取樣,健株與病株分別取3個點,每個取樣點隨機選擇3株,用取樣鏟分別將健株和病株整個根系完整挖出,采集根際表面0～4 mm根際土壤,裝入低溫冰盒中帶回實驗室后,立即保存至-80 ℃超低溫冰箱,用于高通量微生物多樣性分析,采集距離根莖3 cm內(nèi)的土壤,去除殘根與石礫后,自然風(fēng)干用于土壤酶活性及土壤理化性質(zhì)分析。

1.2 土壤理化性質(zhì)及酶活性測定方法

土壤測定指標(biāo):有機質(zhì)、pH、水溶性總鹽、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀均參照鮑士旦[14]的土壤農(nóng)化分析(第三版)相關(guān)方法進行測定。

土壤酶活性測定:用土壤脲酶(Solid-Urease,S-UE)試劑盒(JC0901-M)、土壤蔗糖酶(Solid-Sucrase,S-SC)試劑盒(JC0907-M)、土壤堿性磷酸酶(Soil alkaline phosphatase,S-AKP/ALP)活性測定試劑盒(JC0917-M)(南京集測生物科技有限公司生產(chǎn))提取,通過紫外可見分光光度計(上海元析UV-8000)測定。

1.3 土壤DNA提取和高通量測序

土壤微生物DNA提取:用HiPure Soil DNA Kits 土壤 DNA專用試劑盒進行土壤微生物基因組總DNA提取。設(shè)計ITS1區(qū)特定引物擴增特異區(qū)域,得到310 bp左右擴增片段,加接頭,采用Illumina Novaseq6000平臺,測序得到2×250 bp的paired-end數(shù)據(jù),通過拼接得到較長序列,再進行16S和ITS分析。所有土壤樣品的細(xì)菌擴增用引物338F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′)和引物 806R(5′-GGACTACHVTWTCTAAT-3′)進行, 所有土壤樣品的真菌擴增用引物ITS1-1F-F(5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′)和ITS1-1F-R(5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′)進行。

1.4 測序數(shù)據(jù)處理與分析

將拼接測序得到的原始數(shù)據(jù)(Raw data)去噪過濾,得到有效數(shù)據(jù)(Clean data),基于有效數(shù)據(jù)進行聚類和物種分類分析。測序序列首先需要根據(jù)barcode得到所有樣品的有效序列;用pandaseq軟件根據(jù)PE reads之間的overlap關(guān)系,將成對reads拼接(merge)成一條序列;用PRINSEQ軟件過濾read平均質(zhì)量值20以下的堿基,過濾掉N堿基長度占序列總長5%的序列,最后得到每個樣本的優(yōu)質(zhì)序列。進行多樣性分析、差異分析、相關(guān)性分析。建庫和測序工作委托南京集思慧遠(yuǎn)生物科技有限公司完成。

1.5 統(tǒng)計分析

利用SPSS 19.0軟件,采用獨立T檢驗分析方法,檢驗土壤化學(xué)性質(zhì)、酶活性及高通量測序得到的微生物豐富度、多樣性指數(shù)之間的差異。檢驗水平為α<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 白芍根腐病病株和健株根際土壤養(yǎng)分和酶活性變化特征

由表1可知,與健株相比,白芍根腐病病株土壤有機質(zhì)顯著增加,速效鉀含量顯著降低,pH、水解性氮、水溶性鹽含量均增加,全氮、有效磷含量均降低,但差異不顯著。白芍根腐病病株根際土壤堿性磷酸酶、過氧化物酶較健株顯著增加,對β-葡萄糖苷酶、脲酶、蔗糖酶沒有顯著影響,但β-葡萄糖苷酶活性升高,脲酶、蔗糖酶活性下降。由此可知,白芍根際土壤養(yǎng)分失衡及酶活性變化可能是促進白芍根腐病發(fā)病的重要原因之一。

表1 白芍健株和根腐病病株根際土壤養(yǎng)分和酶活性變化

2.2 白芍根腐病病株和健株根際土壤微生物α-多樣性指數(shù)比較

α-多樣性指數(shù)能很好地反映微生物群落的豐度和多樣性。由表2可知,土壤細(xì)菌和土壤真菌goods_Coverage指數(shù)均達(dá)到1,說明本次測序結(jié)果能全面代表白芍根際土壤微生物多樣性的真實情況。白芍健株根際土壤細(xì)菌ACE、Chao1、Simpson、Shannon指數(shù)顯著高于病株,與健株相比,病株分別減少11.6%、11.5%、2.2%和9.9%;白芍健株根際土壤真菌ACE、Chao1、Simpson、Shannon指數(shù)均低于病株,較健株分別增加15.9%、15.9%、8.7%和19.4%,但差異不顯著。因此,白芍根際土壤細(xì)菌群落a-多樣性指數(shù)下降和真菌a-多樣性指數(shù)上升是導(dǎo)致白芍根腐病發(fā)生的重要原因。

表2 白芍健株和根腐病病株根際土壤微生物α-多樣性指數(shù)

2.3 白芍根腐病病株和健株根際土壤微生物不同分類水平組成

由表3可知,白芍病株根際土壤細(xì)菌各分類學(xué)水平數(shù)量與健株相比均有所下降。其中,病株根際土壤細(xì)菌減少3個門、6個綱、19目、24科、13屬和366個OTU。病株根際土壤真菌各分類學(xué)水平數(shù)量與健株相比均有所增加。病株根際土壤真菌增加1個門、2個綱、2個目、4個科、13個屬、16個種和140個OTU。白芍健株與病株根際土壤樣品中在屬分類水平共有細(xì)菌屬254個,其中健株根際土壤特有121個屬,病株根際土壤特有99個屬。真菌群落中,共有真菌屬84個,健株根際土壤特有真菌屬32個,而病株根際土壤特有真菌屬49個。

表3 白芍健株和根腐病病株根際土壤不同分類水平微生物群落數(shù)

2.4 白芍根腐病病株與健株根際土壤細(xì)菌在門水平和屬水平的群落組成

白芍根際土壤細(xì)菌門水平上的群落組成及相對豐度如圖1-a所示,相對豐度前3位的細(xì)菌門分別是變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteriota)、浮霉菌門(Planctomycetota),白芍健株根際土壤的相對豐度分別為21.4%、18.4%、14.4%,病株根際土壤的相對豐度分別為30.0%、20.8%、12.7%。其中變形菌門在病株中的相對豐度顯著高于健株,與健株相比,病株相對豐度增加40.2%。擬桿菌門(Bacteroidota)、Sumerlaeota在健株中的相對豐度分別為3.4%、0.01%,在病株中的相對豐度分別為8.2%、0.2%,病株顯著高于健株,與健株相比,分別增加141%、1900%。而綠彎菌門(Chloroflexi)、放線菌門(Actinobacteriota)、ethylomirabilota、厚壁菌門(Firmicutes)、Latescibacterota、NB1-j在健株中的相對豐度分別為10.1%、9.8%、2.1%、1.1%、0.7%、0.5%,在病株中的相對豐度分別為4.8%、3.3%、0.6%、0.3%、0.2%、0.1%,健株顯著高于病株,病株與健株相比,相對豐度分別減少52.5%、66.3%、73.4%、72.7%、71.4%、80.0%。

圖1 白芍健株和根腐病病株際土壤細(xì)菌群落組成在門和屬水平上的相對豐度Fig.1 Relative abundance of bacterial community composition in the rhizosphere soil of healthy and diseased P. lactiflora at the level of phylum and genus

細(xì)菌屬水平上的群落組成及相對豐度如圖1-b所示,相對豐度前3位的分別是鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)及未知菌屬WD2101_soil_group、RB41,白芍健株中的相對豐度分別為4.2%、6.0%、5.2%,病株中的相對豐度分別10.2%、8.1%、4.1%,但均沒有顯著差異。Vicinamibacteraceae、KD4-96、S0134_terrestrial_group、Rokubacteriales、MND1、S085、JG30-KF-CM45、OM190、Tepidisphaerales在健株根際土壤中的相對豐度分別為4.9%、2.2%、2.2%、2.1%、2.2%、1.9%、1.3%、1.5%、1.0%,在病株中的相對豐度分別為2.9%、0.7%、0.6%、0.6%、0.3%、0.6%、0.6%、0.2%、0.4%,健株顯著高于病株,與健株相比,病株分別減少40.8%、68.2%、71.4%、72.7%、86.4%、68.4%、53.8%、86.7%、60.0%。而Chthoniobacter、Subgroup7、Saccharimonadales在白芍健株中的相對豐度分別為0.7%、0.8%、0.8%,在病株中的相對豐度分別為2.3%、1.7%、1.6%,病株顯著高于健株,與健株相比,病株相對豐度分別增加229%、113%、100%。

2.5 白芍根腐病病株與健株根際土壤真菌在門水平和屬水平的群落組成

白芍根際土壤真菌門水平上的群落組成及相對豐度如圖2-a所示,前3位優(yōu)勢門分別是子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、接合菌門(Zygomycota),白芍健株中的相對豐度分別為64.2%、15.6%、0.7%,病株中相對豐度分別為76.3%、4.0%、3.1%,其中Basidiomycota、Chytridiomycota在健株中的相對豐度顯著高于病株,與健株相比,病株減少74.4%、91.7%。病株中Zygomycota的相對豐度顯著高于健株,與健株相比,病株相對豐度增加342%。病株中Ascomycota相對豐度高于健株,但差異不顯著。

圖2 白芍健株和根腐病病株根際土壤真菌群落組成在門和屬水平上的相對豐度Fig.2 Relative abundance of fungal community composition in the rhizosphere soil of healthy and diseased P. lactiflora at the level of phylum and genus

真菌屬水平上的群落組成及相對豐度如圖2-b所示,白芍病株根際土壤中土赤殼屬(Ilyonectria)、白粉菌屬(Erysiphe)、毛殼菌屬(Chaetomium)為優(yōu)勢菌屬,其相對豐度分別18.0%、14.5%、4.8%。白芍健株根際土壤中籃狀菌屬(Talaromyces)、隱球菌屬(Cryptococcus)、葡萄孢菌屬(Botrytis)為優(yōu)勢菌屬,其相對豐度分別為28.8%、10.2%、3.7%。Ilyonectria、Erysiphe在白芍病株中的相對豐度顯著高于健株,分別是健株的166.5和53.3倍。健株中Talaromyces、Cryptococcus、Botrytis的相對豐度顯著高于病株,分別是白芍病株根際土壤的13.3、4.30、4.1倍。在白芍病株中,被孢霉屬(Mortierella)、明梭孢屬(Monographella)、鐮刀菌屬(Fusarium)、蠟蚧菌屬(Lecanicillium)的相對豐度分別為3.0%、1.7%、1.7%、1.3%,顯著高于健株,與健株相比,病株提高329%、325%、467%和550%。

2.6 白芍根腐病病株與健康植株根際土壤微生物群落PCoA分析

細(xì)菌群落PCoA分析結(jié)果(圖3-a)表明,群落組成的變異受11個主坐標(biāo)成分的控制,其中前2個主坐標(biāo)成分影響最大,PC1和PC2分別解釋72.22%和13.07%的方差變異,二者累計貢獻率為85.29%。真菌群落PCoA分析結(jié)果(圖3-b)表明,群落組成的變異受11個主坐標(biāo)成分的控制,其中前兩個主坐標(biāo)成分影響最大,PC1和PC2分別解釋55.26%和21.33%的方差變異,二者累計貢獻率為76.59%,細(xì)菌群落與真菌群落中PC1主坐標(biāo)成分均可將白芍病株和健株明顯區(qū)分開。

圖3 土壤微生物群落PCoA分析Fig.3 PCoA analysis of soil microbial community

2.7 白芍根腐病病株和健康植株根際土壤環(huán)境因子、酶活性與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性分析

由圖4可知,土壤有機質(zhì)與pH、堿性磷酸酶呈極顯著正相關(guān),與過氧化物酶呈顯著正相關(guān),水解性氮與蔗糖酶呈顯著正相關(guān),速效鉀與堿性磷酸酶、過氧化物酶呈顯著負(fù)相關(guān),堿性磷酸酶和過氧化物酶、β-葡萄糖苷酶與脲酶呈顯著正相關(guān),其余土壤化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與酶活性之間均無顯著相關(guān)性。

圖4 土壤環(huán)境因子、酶活性與土壤微生物群落的相關(guān)性Fig.4 Correlation between soil environmental factors, enzyme activity and soil microbial community

芍藥根際土壤細(xì)菌群落門水平相對豐度前10位與土壤化學(xué)性質(zhì)、酶活性相關(guān)分析表明,土壤有機質(zhì)與Chloroflexi、Methylomirabilota、Actinobacteriota相對豐度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān);水溶性鹽與Patescibacteria、Proteobacteria呈顯著或極顯著正相關(guān),而與Planctomycetota、Chloroflexi呈顯著負(fù)相關(guān)。堿性磷酸酶與Chloroflexi、Actinobacteriota、Methylomirabilota呈顯著負(fù)相關(guān),而與Bacteroidota呈顯著正相關(guān);脲酶與Acidobacteriota、Verrucomicrobiota呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān);過氧化物酶與Actinobacteriota、Methylomirabilota、Chloroflexi呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān);蔗糖酶與Bacteroidota、Patescibacteria呈顯著正相關(guān),與Chloroflexi、Methylomirabilota呈顯著負(fù)相關(guān)。

白芍根際土壤優(yōu)勢真菌群落門水平相對豐度與土壤環(huán)境因子、酶活性相關(guān)分析表明,土壤pH與Chytridiomycota呈顯著負(fù)相關(guān);有機質(zhì)與Chytridio-mycota呈極顯著負(fù)相關(guān);有效磷與Rozellomycota呈極顯著正相關(guān);速效鉀與Basidiomycota呈顯著正相關(guān);水溶性鹽與Ascomycota呈顯著正相關(guān),與Basidiomycota呈顯著負(fù)相關(guān);堿性磷酸酶與Chytridiomycota呈極顯著負(fù)相關(guān);脲酶與Glomeromycota呈極顯著負(fù)相關(guān);過氧化物酶與Chytridiomycota、Basidiomycota呈極顯著負(fù)相關(guān);蔗糖酶與Ascomycota呈顯著正相關(guān)。

3 討 論

土壤微生物參與土壤養(yǎng)分循環(huán)、動植物殘體的降解與轉(zhuǎn)化,是維持土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的重要驅(qū)動力[15],土壤酶活性是反映土壤質(zhì)量狀況的重要指標(biāo),主要參與有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化與營養(yǎng)元素的生物循環(huán),而土壤理化性質(zhì)、酶活性和土壤微生物多樣性三者相互作用、相互制約,對維持土壤微生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用[16-17]。趙林艷等[11]研究發(fā)現(xiàn)健康白及根際土壤脲酶、蔗糖酶活性和有效鉀含量顯著高于發(fā)病土壤,pH、有機質(zhì)含量較低,這與本研究結(jié)果相似。原因可能是植物根表皮腐爛,細(xì)胞膜透性增大,細(xì)胞膜完整性被破壞,導(dǎo)致根腐病病株水分與養(yǎng)分吸收功能減弱,根際土壤有機質(zhì)、水溶性鹽含量增加,而鉀能促進蛋白質(zhì)、糖、淀粉的合成和運輸,協(xié)調(diào)碳氮代謝,對提高作物抗性具有重要意義[18-19],白芍根腐病病株鉀含量顯著降低,引起植株抗性下降。過氧化物酶能催化過氧化氫、氧化酚類和胺類化合物,消除過氧化氫和酚類、醛類等物質(zhì)的毒害作用,而堿性磷酸酶與微生物群落結(jié)構(gòu)和組成變化關(guān)系密切[20]。白芍根際土壤養(yǎng)分失衡及酶活性變化可能是促進白芍根腐病發(fā)病的重要原因之一。

閆歡等[21]研究認(rèn)為土壤細(xì)菌多樣性降低是引起黃芪根腐病加重的重要原因。趙林艷等[11]研究發(fā)現(xiàn),白及患根腐病后,真菌α-多樣性指數(shù)增加,這與本研究結(jié)果相似。但盧圣鄂等[22]研究認(rèn)為黃精根腐病根際土壤真菌OTUs數(shù)顯著少于健康土壤,病株種群多樣性指數(shù)最低,這與本研究有差異。大多數(shù)研究認(rèn)為,土壤微生物群落多樣性和組成與土傳病害發(fā)生關(guān)聯(lián)密切,豐富的微生物群落多樣性能維持土壤微生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,同時抑制土傳病害的發(fā)生[23-24],但二者關(guān)系十分復(fù)雜,還有待進一步研究。

孫蘭平[25]研究表明4種芍藥根際微生物多樣性優(yōu)勢菌群主要是Proteobacteria、Acidobacteriota,唐濤等[26]研究認(rèn)為酸桿菌門和綠彎菌門在健康黃連根際土壤中相對豐度顯著高于根腐病病株,而變形菌門和擬桿菌門的相對豐度顯著低于根腐病病株,敖金成等[27]研究認(rèn)為烤煙連作后變形菌門相對豐度呈明顯增加,且在根腐病煙株的相對豐度明顯高于健株,這均與本研究結(jié)果相一致。變形菌門包含大量的動植物致病菌,病原菌侵染植物后相對豐度增加,可能引起土壤抗逆性下降,而放線菌門、綠彎菌門、厚壁菌門中含有大量有益微生物,特別是放線菌門包含的細(xì)菌能產(chǎn)生抗生素、酶和有機酸等物質(zhì),可以作為土壤質(zhì)量的評價指標(biāo),其豐度下降,可能會導(dǎo)致植株發(fā)病率增加[28]。

本研究表明白芍病株根際土壤的Sphingomonas相對豐度高于健株,但差異不顯著。其他細(xì)菌屬Vicinamibacteraceae、Rokubacteriales、Tepidisphaerales在健株根際土壤中的相對豐度顯著高于病株,而Chthoniobacter、Subgroup7、Saccharimonadales在病株根際土壤中的相對豐度顯著高于健株。唐濤等[26]研究表明在感病黃連葉片樣品中鞘氨醇單胞菌屬相對豐度高于健康葉片,李華偉等[29]研究認(rèn)為馬鈴薯晚疫病根際土壤中鞘氨醇單胞菌屬的豐度高于健康植株,但未達(dá)到顯著差異,這與本研究完全一致。可能與鞘氨醇單胞菌屬能降解土壤有毒物質(zhì),提高植物抗逆性有關(guān)[30]。其他未知菌屬因現(xiàn)有分析手段有限,還需進一步進行研究。

余妙等[31]研究認(rèn)為根腐病西洋參土壤中的Zygomycota豐度顯著增加,Basidiomycota和Glomeromycota豐度均減少。有研究表明,擔(dān)子菌門微生物能分解木質(zhì)素、纖維素等,是土壤碳循環(huán)的重要分解者,能有利促進土壤碳循環(huán)[32]。但趙衛(wèi)松等[23]研究認(rèn)為,在馬鈴薯病株根際土壤中,子囊菌門、擔(dān)子菌門和壺菌門相對豐度顯著提高,接合菌門、球囊菌門相對豐度顯著降低,這與本研究有所差異。可能與作物屬性、地域差異,土壤類型等有關(guān)。

本研究表明白芍病株根際土壤真菌Ilyonectria、Erysiphe、Mortierella、Monographella、Fusarium、Lecanicillium的相對豐度顯著高于健株。健株根際土壤中Talaromyces、Cryptococcus、Botrytis的相對豐度高于病株。土赤殼屬真菌是西洋參銹腐病[33]、天麻褐腐病[34]、黃連根腐病[35]的主要致病菌。而Fusarium、Erysiph是引起白及根腐病與白粉病的主要致病菌[11]。Fusarium則是引起根和根莖類藥用植物病害的重要真菌,其中尖孢鐮刀菌和腐皮鐮刀菌會導(dǎo)致中藥材根腐病發(fā)生[8]。而Lecanicillium能寄生線蟲及銹病病菌、白粉病菌等多種植物病原真菌[36]。籃狀菌屬中部分種可以產(chǎn)生高活性的木質(zhì)纖維素酶類,對礦質(zhì)營養(yǎng)元素吸收、提高作物抗逆性有積極的促進作用[37]。基于現(xiàn)有分析手段,對部分真菌的生態(tài)功能有待進一步深入研究。因此,有害真菌Ilyonectria、Erysiphe、Fusarium等相對豐度增加,是導(dǎo)致河西地區(qū)白芍根腐病發(fā)生的重要原因之一。

張智浩等[12]認(rèn)為,pH、全氮、堿解氮、速效鉀、陽離子交換量是影響白菜健株與根腫病病株細(xì)菌群落和真菌群落的重要因子,張英英等[13]研究認(rèn)為,特殊藥材連作土壤中pH、電導(dǎo)率、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀是影響土壤微生物群落變化的主要因素。Actinobacteriota、Bacteroidetes與有機質(zhì)、全磷、堿解氮、速效鉀呈正相關(guān),Basidiomycota、Ascomycota、Chytridiomycota等與電導(dǎo)率和土壤硝態(tài)氮呈正相關(guān),這與本研究相似。植物根系與土壤微生物相互作用可能受到多面影響,土壤理化性質(zhì)與土壤微生物的互作關(guān)系還有待進一步深入研究。

4 結(jié) 論

與健株相比,白芍根腐病病株土壤有機質(zhì)含量顯著增加,速效鉀含量顯著降低,土壤堿性磷酸酶、過氧化物酶顯著增加,白芍病株根際土壤細(xì)菌豐富度和多樣性減少,真菌豐富度和多樣性增加。細(xì)菌門水平上Proteobacteria、Bacteroidota、Sumerlaeota在病株根際土壤中的相對豐度顯著高于健株,分別增加40.2%、141%和1900%,病株根際土壤細(xì)菌群落中Chthoniobacter、Subgroup7、Saccharimonadales等相對豐度顯著增加。真菌門水平上Zygomycota在白芍病株根際土壤中的相對豐度顯著高于健株,相對豐度增加342%。真菌群落中Ilyonectria、Erysiphe、Fusarium等有害真菌相對豐度顯著增加,分別是健株的166.5、53.3、5.7倍。土壤pH、有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、水溶性鹽、堿性磷酸酶、過氧化物酶、脲酶、蔗糖酶是影響白芍根際土壤微生物群落變化的重要因子,主要與細(xì)菌優(yōu)勢菌門Chloroflexi、Methylomirabilota、Actinobacteriota,真菌優(yōu)勢菌門Chytridiomycota、Basidiomycota、Ascomycota的變化密切相關(guān)。