苍术为常见大宗中药材,是菊科多年生草本植物茅苍术Atractylodes lancea（Thunb.）DC.或北苍术Atractylodes chinensis（DC.）Koidz.的干燥根茎,具有健脾燥湿,祛风寒之功效。近年来苍术药材市场需求量大,供不应求,致使苍术野生变家种成为必然。本课题组经过前期研究发现,野生变家种后苍术植物表型变异较大,药材质量不稳定,严重影响了临床疗效,因此选育性状稳定的北苍术优良品系更为急需。在北苍术栽培过程中,根腐病是影响产量和品质的最大制约因素,而土壤微生物的变化直接影响根腐病的发生。本文从北苍术优良种质资源筛选和北苍术根际土壤微生物两方面进行研究,为北苍术优良品种选育提供基础,为解决北苍术的根腐病提供理论依据。目的:确定北苍术的野生资源适宜分布区;建立北苍术种质资源圃;筛选优质种质资源;建立基于高效液相色谱法（HPLC）同时检测苍术药材两种成分的检测方法,对初选种质资源进行农艺指标,有效成分、种子质量等指标评价。分析北苍术土壤微生物的多样性,为探索和解决北苍术根腐病的发病机理和防治提供理论依据。方法:1.收集河北省北苍术野生种质资源并实地调查栽培地北苍术资源信息,确定北苍术的分布区范围。在分布区集中范围内采集北苍术活体种根栽于资源圃中,建立北苍术种质资源圃,对北苍术进行保护,采收种子播于选育田。对生长性状一致的北苍术进行单株挂牌,从生长一致性、叶片形态、根茎等外观性状进行观察记录,对优良种质品系进行初步筛选。2.在初选北苍术品系的各生长期内,采用每隔20d一次进行田间生长状况的观察记录,测定叶绿素、光合速率含量,并结合北苍术鲜根茎中丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）酶活性及根际土壤的土壤蔗糖酶（S-SC）、土壤中性磷酸酶（S-NP）和土壤碱性磷酸酶（S-AKP）、土壤纤维素酶（S-CL）酶的活性,对五个品系潜在选育优势进行分析评价。3.采用高效液相色谱法（HPLC）建立苍术药材中苍术素、苍术酮含量的检测方法,并进行方法学考察,同时结合药材水分、灰分检测对收集的种质资源和初选苍术品系进行质量评价。选取每个品系10株北苍术,采收鲜根,分别测定单根干鲜重。采收种子,利用SPSS22.0及Origin2021软件对初选苍术种子的净度、千粒重、发芽率等数据进行相关性分析及质量评价。4.利用Illumina HiSeq高通量测序技术,比较分析根腐病苍术与健康植株根际土壤细菌和真菌群落多样性,并对土壤理化性质与酶活性进行分析。结果:1.在北苍术野生资源分布区和栽培地实地调查中,共收集到406条北苍术的分布信息,确定北苍术的分布区域范围;在集中分布区的承德、张家口、秦皇岛。采集北苍术活体种根59份栽种于资源圃中,建立北苍术种质资源圃。初步筛选出五个品系的北苍术优良种质:北苍1号（BCZ1）、北苍2号（BCZ2）、北苍3号（BCZ3）、北苍4号（BCZ4）、北苍5号（BCZ5）。2.初选北苍术田间生长特性:北苍术苗期最佳生长温度为20～24℃。5月中旬到8月上旬为北苍术的生长高峰。其中BCZ4的株高、叶绿素含量、光合速率均为最高。9月初开始,各品系的北苍术叶片逐渐枯萎,植株开始老化。各品系的北苍术鲜根酶活测定中:BCZ4丙二醛（MDA）含量最小,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）酶活性最高,BCZ2的POD活性最低。各品系的土壤酶活测定中:BCZ3的土壤中性磷酸酶、土壤纤维素酶和土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶活性最高,BCZ4的土壤酶活性相对较低。3.建立了基于高效液相色谱法（HPLC）同时测定苍术药材中苍术素和苍术酮含量的方法:采用Discovery（?）C18色谱柱（4.6 mm×250 mm,5μm）,以0.2%磷酸水（A）-乙腈（B）为流动相进行梯度洗脱,检测波长为220 nm,流速为1.0 m L·min-1,柱温为25℃,进样量为10μL;苍术素的线性关系为:y=10.543x+0.1889（R~2=0.9999）,平均加样回收率为105.20%;苍术酮的线性关系为:y=1.615x-0.007（R~2=0.9975）,平均加样回收率为92.72%;对35份栽培苍术药材进行测定,苍术素含量为0.02%～0.84%,苍术酮含量为0.06%～1.74%;五个品系苍术药材干、鲜重由高到低以此为BCZ3＞BCZ2＞BCZ4＞BCZ1＞BCZ5＞CK,其中BCZ3苍术药材干重比对照组提高了54.86%。北苍术五个品系种子的质量评价中,种子宽度为2.6～2.17 mm。种子厚度为1.29～1.75 mm。发芽率由高到低为:BCZ3＞BCZ2=BCZ5＞BCZ1＞BCZ4,最大是86%,最小为49%。4.对发生根腐病北苍术的根际土壤及健康根际土壤的理化性质测定得出:根腐病土壤的p H（5.1）低于健康土壤p H（5.9）;根腐病土壤的速效N、速效P、速效K、及土壤中性磷酸酶、土壤碱性磷酸酶、土壤脲酶、土壤纤维素酶、土壤蔗糖酶活性均高于健康土壤,且存在显著差异。根际微生物多样性分析:从细菌门分类层面来看:根腐病北苍术根际土壤的放线菌门（Actinobacteriota）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、Myxococcota、甲基单胞菌（Methylomirabilot a）、硝化螺旋菌门（Nitrospirota）的丰度低于健康北苍术根际土壤;根腐病土壤中的变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）的丰度高于健康土壤;假单孢杆菌目（Pseudomonadales）在根腐病土壤样本中丰度平均为:6.34%,而在健康土壤样本中未发现。从真菌门分类层面来分析:根腐病土壤中子囊菌门丰度高于健康土壤,被孢霉亚门和担子菌门的丰度低于健康土壤;从真菌属分类层面来分析:赤丛壳菌（Nectriaceae）、镰刀菌属（Fusarium）在根腐病土壤中丰度高于健康土壤,毛壳属（Cheatomium）在根腐病土壤中比健康土壤丰度分别降低了6.83%。结论:1.河北省野生北苍术和家种北苍术集中分布区为:承德、秦皇岛和张家口;在此区域采集北苍术种质资源59份（野生24份,栽培35份）,建立北苍术种质资源圃一个,保存活体北苍术种质。初步筛选出北苍术优良品系五个:BCZ1为花色变异型;BCZ2为叶片重分裂型;BCZ3为主茎粗壮总花序扇形;BCZ4为下部叶片少分裂型;BCZ5为植株分支呈团簇型。2.五个北苍术品系的农艺指标中BCZ4与其它品系存在显著差异。在对新鲜药材的生理生化指标检测中,SOD和POD作为抗逆性的主要指标,在BCZ4中的含量最高,其次为BCZ3,BCZ4的MDA含量最低。根际土壤参与植物生长的各种生理反应,实验发现BCZ3的根际土壤酶活S-NP、S-SC、S-CL、S-AKP均为最高。初步推断BCZ4,BCZ3抗逆性强。3.建立了基于HPLC法的苍术药材中苍术素和苍术酮的含量检测方法,该方法重复性好,准确度高,可用于苍术药材的质量评价。不同生长年限的北苍术的质量存在显著差异,筛选的五个北苍术品系的药材质量与种子质量均合格,初选的五个北苍术品系药材质量合格,品质较好,BCZ4的苍术素含量为最高,且BCZ3的苍术酮含量最高,产量增长明显,可根据不同需求进行选育。五个品系的种子评价中,BCZ2的千粒重最大,BCZ3发芽率最高,具有种子型选育潜质。4.北苍术发生根腐病的根际土壤的p H低于健康土壤,土壤其它理化指标及土壤酶活含量显著高于健康土壤。北苍术植株根际土壤微生物多样性分析:根腐病土壤中的细菌多样性高于健康土壤,放线菌作为常见的土传病害拮抗菌,在根腐病土壤中的丰度少于健康土壤;真菌丰富度低于健康土壤,镰刀菌可以促进致病菌的增加,在根腐病土壤中镰刀菌的丰度高于健康土壤;毛壳属作为常见的生防菌,在北苍术的根腐病土壤中的丰度比健康土壤中明显减少。因此初步判断,北苍术根腐病的发生与土壤酶活、土壤理化性质以及微生物的多样性存在密切联系。