兰州百合（Lilium davidii var.Unicolor）属于甘肃省特有药食同源的道地药材之一,由于兰州百合种植区域分布的有限性与市场需求间的矛盾,连作障碍已成为制约兰州百合产业可持续发展的重要瓶颈。自毒物质的积累是导致兰州百合连作障碍的主要原因之一。本研究基于植物-土壤-微生物互作关系,采用盆栽试验,通过外源施加DBP和2,4-DTBP两种自毒物质（前期研究证实邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和2,4-二叔丁基苯酚（2,4-DTBP）是兰州百合根系分泌物的主要自毒物质）,研究了不同浓度DBP和2,4-DTBP胁迫下,兰州百合生理特性、抗氧化防御途径、渗透调节途径等的变化,明确两种典型自毒物质对兰州百合生长及氧化胁迫的作用机制,并且重点通过BIOLOG微平板及高通量测序技术对兰州百合土壤微生物多样性进行研究。两种典型自毒物质导致兰州百合鳞茎发育和土壤微生物群落结构和功能发生变化,探讨两种典型自毒物质在百合根际微生态系统中的作用,对于揭示自毒物质对土壤微生物区系的化感效应及自毒物质介导后土壤微生态失衡机理具有重要意义。通过解析两种典型自毒物质对兰州百合生理生化及微生态的作用机制,主要结果如下:在不同浓度DBP和2,4-DTBP处理下,两种自毒物质对兰州百合生长发育（株高、根长和地下部干物质重等）影响显著,但DBP和2,4-DTBP对不同指标的影响因浓度和自毒物质种类的不同而存在差异,总体表现出低浓度促进,高浓度抑制的现象。高浓度DBP（5.0 m M）和2,4-DTBP（2.0 m M）处理下,兰州百合的株高、茎粗和根长表现出明显的自毒作用,较对照相比均显著下降,最高分别下降39.65%和24.42%、19.75%和40.16%、45.88%和52.27%。两种典型自毒物质显著降低鳞茎鲜重和干重的增加量。通过分析不同处理下兰州百合的化感响应指数（RI）发现,DBP对根长的抑制作用最大,说明自毒胁迫可能导致兰州百合根部生长受阻,进而影响地上部分生长发育和生物量的积累,显著降低兰州百合采收部位鳞茎鲜重和干重的增加量。同时,在不同浓度DBP和2,4-DTBP处理下,两种自毒物质对兰州百合的品质影响显著,兰州百合总糖含量显著下降,粗纤维含量最高增幅达41.06%。两种自毒物质均使兰州百合根部和地上部分的生长受阻,导致兰州百合生物量降低和品质下降。自毒胁迫通过降低植株保护酶活性引起活性氧代谢失调,导致活性氧积累和膜脂过氧化损伤。在DBP和2,4-DTBP处理下,兰州百合叶片中O2-和H2O2含量显著增加,说明两种自毒物质造成O2-和H2O2的产生和清除失去平衡,导致叶片中O2-和H2O2过量积累,引起抗氧化酶系统的紊乱,出现氧化应激反应。氧化应激反应也会调动抗氧化酶系统发生变化,兰州百合叶片中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性及抗坏血酸（As A）和谷胱甘肽（GSH）的含量均在自毒物质的影响下发生不同程度的变化,且这些指标的变化趋势与自毒物质的种类和浓度相关。其中,活性氧的变化最终会导致丙二醛（MDA）含量显著增加,造成膜质过氧化和兰州百合叶片膜系统破坏,高浓度DBP（5.0 m M）和2,4-DTBP（2.0 m M）处理下MDA含量较对照分别增加67.19%和50.67%。DBP和2,4-DTBP也显著影响渗透调节物质的积累,脯氨酸含量在自毒物质处理下显著增加,可溶性蛋白含量显著下降,可溶性糖含量随浓度的增加先增后降。DBP和2,4-DTBP改变兰州百合生理代谢及膜系统的稳定性,可能是兰州百合生长和发育受阻的原因之一。在DBP和2,4-DTBP两种自毒物质的影响下,兰州百合土壤环境变化复杂,这可能由于DBP和2,4-DTBP发生底物诱导,从而影响土壤酶活性发生改变。在DBP和2,4-DTBP处理下,兰州百合土壤脲酶和多酚氧化酶均呈现下降趋势,在DBP（5.0 m M）和2,4-DTBP（2.0 m M）处理下最高降幅分别达38.09%和33.22%、55.23%和50.57%;在DBP和2,4-DTBP处理下,土壤过氧化氢酶呈现逐渐上升趋势,在DBP（5.0 m M）和2,4-DTBP（2.0 m M）处理下分别增加32.42%和50.46%;而其他几种土壤酶均呈现先增后降的趋势。酶活性变化最终引起土壤微生物量变化。在两种自毒物质作用下,微生物量氮（MBN）呈现低浓度促进、高浓度抑制的现象;而微生物量碳（MBC）呈现不同的变化趋势,MBC和MBN互相具有显著的相关性。在DBP处理下,MBC与β-葡萄糖苷酶)（BG）、脲酶和纤维素水解酶（CBH）蔗糖酶呈显著正相关,与过氧化氢酶和β-n-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）呈显著负相关;MBN与BG、CBH、NAG和蔗糖酶呈显著正相关。在2,4-DTBP处理下,MBC与脲酶、NAG、多酚氧化酶、CBH、NAG和蔗糖酶呈显著正相关;MBN与蔗糖酶和NAG呈显著正相关。大多数酶活性的降低限制土壤微生物代谢过程的碳源,抑制微生物的生长和繁殖,进而刺激土壤微生物的失活。Biolog-ECO分析结果显示,随着两种自毒物质浓度的增加,土壤微生物群落结构和碳源代谢特征均发生显著变化。平均颜色变化率（AWCD）随着DBP和2,4-DTBP浓度的增加呈现先增后降的趋势,主成分分析表明,自毒物质改变兰州百合根际土壤微生物碳源利用状况,使微生物群落代谢发生变化,干扰土壤微生物群落的结构和功能,显著改变土壤微生物群落组成和结构多样性。DBP和2,4-DTBP对土壤和百合鳞茎中的微生物具有明显的自毒效应,且这种效应随浓度和自毒物质的种类的不同而产生差异。不同浓度下土壤和鳞茎中“共有”和“独有”微生物群落差异显著;真菌随着自毒物质浓度增加而增加,细菌则表现出强烈的抑制作用。DBP（5.0 m M）和2,4-DTBP（2.0 m M）促进土壤和鳞茎中病原真菌类的产生,镰刀菌属和子囊菌属对DBP和2,4-DTBP的响应最为明显,且和自毒物质浓度的增加呈现正相关。分别对抗氧化系统酶活性、土壤酶活性和土壤和鳞茎中微生物进行RDA分析,结果表明,微生物的丰度、组成和多样性均与酶活性具有相关性。土壤中微生物变化较植株中更快。典型自毒物质DBP和2,4-DTBP改变了根际微生物系统,间接改变了兰州百合鳞茎中的微生物群落;病原菌数量的增加可能导致兰州百合品质和产量下降。综合以上研究结果,通过植物-土壤-微生物之间的关联分析,得到自毒物质造成兰州百合连作障碍的机制可能是多种因素综合作用的结果。一方面自毒物质不断积累,造成兰州百合植株自我调节能力降低,通过氧化应激、渗透胁迫等导致植株生长发育不良,最终造成百合品质下降。另一方面通过改变土壤酶活性以及根际微生态结构恶化,刺激土壤微生物区系某些病原菌的增殖,使致病菌不断积累,进而侵染宿主植物,诱导鳞茎中微生物的结构组成及多样性发生变化。由此推测根系受到自毒物质作用后,细胞膜系统被破坏,使病害更易于侵入植株,进而导致兰州百合品质和产量下降。这对了解兰州百合长期连作过程中自毒与障碍物的关系具有重要意义。