不同连作年限丹参根际微生物多样性的研究

来源 :伊犁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong482
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丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)是一种广泛使用的大宗药材,其干燥的根和根茎具有极高的药用价值。随着医疗行业对其需求的不断增加,丹参种植面积逐渐扩大。然而,由于环境因素对药用植物的生长存在一定的制约性,适合丹参栽培的土地面积十分有限,导致道地产区逐渐开始出现连作障碍。连作障碍的发生严重制约着丹参的产量和品质。因此,本文旨在研究山东省平邑县丹参在不同生长阶段(开花期、根部快速生长期和采收期)以及不同连作年限(种植第1年、连作1年、连作2年和连作3年)的根际微生物变化规律和土壤理化性质的变化,以及根际微生物与土壤理化性质之间的相关性,为缓解连作障碍提供理论基础,为丹参产业的可持续发展提供一定的参考。研究的主要内容包括:(1)在本研究中,随着连作年限增加土壤p H逐渐降低,并且在丹参不同生长阶段表现出相同的变化趋势,均在在采收期表现出最小值分别为6.45、6.34和6.28,这可能与丹参根系所分泌的有机酸和酚类物质有关。采收期有机质的含量随着年限的增加逐渐降低,在DZ中表现出最大值,在C3中表现出最小值,这可能与丹参连作有关。土壤的肥沃程度与土壤养分含量密不可分,土壤中养分的含量对于植物的生长发育以及土壤的质量和肥力也存在着重要的影响。(2)本研究中,丹参根际的优势细菌菌门主要包括变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)和绿弯菌门(Chloroflexi)。丹参在采收期,厚壁菌门和放线菌门随着连作年限的增加逐渐降低,这一结果可能是丹参连作后土壤环境恶化的原因之一。鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的相对丰度在C3降低了35.79%,从而使得有毒物质积累,这可能与连作引起丹参产量降低有关。随着连作年限的增加,Candidatus_Solibacter和Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia的含量逐渐增加,相比DZ分别增加,而芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的比例逐渐减少。丹参根际细菌群落结构的改变不仅与土壤连作后理化性质的改变有关,可能还与丹参根际分泌物或残余物的积累有关。在开花期,DZ细菌群落的丰富度和多样性最高;根部快速生长期,C3细菌群落的丰富度表现出最小值,C2表现出最大值;采收期,C3细菌群落的丰富度和多样性明显降低。不同样本之间的差异性可能与丹参的生长和代谢特性有关。(3)本研究中不同连作年限优势真菌的菌门主要包括子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、罗兹菌门(Rozellomycota)和球囊菌门(Glomeromycota)。在属水平上,随着连作年限的增加,丹参根际真菌镰刀菌属(Fusarium)和链格孢属(Alternaria)也随之增加,镰刀菌属是丹参根腐病发生的主要致病菌属,有害微生物的增加可能与丹参分泌物的积累有关。在丹参的开花期,丹参真菌多样性和丰富度随着连作年限的增加表现出先增加后降低的趋势;在丹参根部快速生长期和采收期,ACE指数和Chao1指数随着连作年限的增加表现出先增加后降低的趋势,而Shannon指数和Simpson指数是随着连作年限的增加表现出先降低后增加的趋势,C3的丰富度和多样性是显著高于其他三个年限的。不同植物根际微生物多样性和丰富的差异不仅与种植年限有关,可能还与气候、植物类型和施肥条件等因素有关。(4)在对土壤因子与根际细菌群落结构和多样性的相关性分析可以看出,全钾、PH、全氮、硝态氮和有效磷对丹参根际细菌的多样性和丰富度的影响最大,而全钾、全氮、有效磷、p H和有机质对细菌群落结构的影响最大。其他因子对微生物环境也存在一定的影响。因此,说明丹参根际细菌微生物群落结构的改变与土壤因子有着密切的关系。在对土壤因子与根际真菌群落结构的相关性分析中可以看出,全钾、全氮、全磷和p H对丹参真菌多样性指数的影响最大,而p H、速效钾、全氮、全钾和铵态氮对真菌群落的影响最大,其他因子对微生物环境也存在一定的影响。因此,说明丹参根际真菌微生物群落结构的改变与土壤因子有着密切的关系。丹参根际微生物群落结构的改变不仅与土壤连作后理化性质的改变有关,可能还与丹参根际分泌物或残余物的积累有关。
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