地黄连作下植物-微生物根际互作及其与连作障碍的关系

• 作 者: 吴林坤[1]吴红淼[1]陈军[1]王娟英[1]张重义[2]林文雄[1]
• 机 构: 福建农林大学 农业生态研究所 福建 福州 350002
• 出 处: 中国生态学学会中药资源生态专业委员会第五次全国学术研讨会暨世界中医药联合会药用植物资源利用与保护专业委员会第二届学术年会
• 发表日期: 2014年期

　　目的：地黄(Rehmannia glutinosa L.)为玄参科多年生草本植物，以块根入药，其用药历史悠久、临床疗效显著，是我国著名的道地药材.然而，地黄栽培过程中存在极其严重的连作障碍问题.方法：本项目借助系统生物学的研究技术(T-RFLP 技术)和地黄组培苗体系，从土壤微生物群落结构、植物－微生物互作等方面系统阐述地黄连作障碍形成的根际生物学过程及其土壤灾变机制.结果：连作下细菌群落的多样性指数和均匀度指数都随连作年限增加而明显下降，而真菌群落的变化趋势与之相反，比库分析还发现，重茬土壤中很多属于α-、β-和γ-变形菌门的细菌相对含量较正茬土壤都显著降低，尤其发现假单胞菌的相对含量显著降低，而属于厚壁菌门、防线菌门和δ-变形菌门的很多细菌相对含量明显升高，同时还发现尖孢镰刀菌或镰刀菌属的相对含量在重茬土壤中显著上升.通过qRT-PCR 技术和微生物可培养法对有益菌(如假单胞菌)和病原菌(如尖孢镰刀菌)进行定量半定量分析，也都验证了T-RFLP 的分析结果.进一步分析还发现，模拟地黄根际土壤中各酚酸配比的混合酚酸能够显著促进病原菌尖孢镰刀菌的菌丝生长、孢子以及DON 毒素的产生，尤其是香草酸和阿魏酸的促进效果最强，相反，该配比的混合酚酸能够显著抑制有益拮抗菌假单胞菌W12 的生长，其中香草酸和阿魏酸的抑制效果刚好最强，可见地黄根系分泌物中的主要化感物质对土壤特异微生物具有选择性促进或抑制的生态效应.平板对峙分析发现，混合酚酸介导下，拮抗菌假单胞菌W12 生长受抑制，并且对病原菌尖孢镰刀菌的拮抗效应减弱，造成病原菌生长繁殖更加活跃、猖獗，根际微生态结构失衡，引起恶性循环，导致地黄连作障碍问题.但是，人为干预条件下，使土壤有益拮抗菌维持一定群体数量时，能够有效防控病原菌对宿主植物的侵害，这也正面验证了拮抗菌假单胞菌W12 与地黄连作障碍的密切关系以及它在缓解地黄连作障碍方面的潜力.结论：综上造成地黄连作障碍发生的原因主要包括以下两点：(I)由于根系分泌物的选择性抑制作用，导致土壤中具有抗病菌活性的有益菌数量随连作年限增加而明显下降；(II)由于根系分泌物的选择性促进作用，连作下某些特异病原微生物如尖孢镰刀菌大量生长，进而侵染宿主植物.