套种对浙贝母根际土壤细菌群落结构和功能基因的影响

[目的]通过研究套种对浙贝母根际土壤细菌结构及功能基因的作用,探讨其改善浙贝母连作障碍的微生态机制。[方法]采用田间试验,将浙贝母与不同作物套种,利用Miseq测序及基于16S rRNA扩增子测序结果预测微生物群落(Phylogenetic Investigationof Communities by Reconstruction of Unobserved States,PICRUSt)功能分析解析浙贝母根际细菌群落结构及功能基因结构的组成差异。[结果]浙贝母与其他作物套种后,根际细菌的结构和多样性发生了明显改变。与单种浙贝相比,套种提高了根际细菌的多样性,其中浮霉菌门、酸杆菌门、放线菌门相对丰度显著上升。在属水平上,酸杆菌门的GP1属、GP2属、浮霉菌门的副球菌属以及放线菌门的放线菌属相对丰度明显升高,且生姜套种组中GP1属、GP2属以及副球菌属均为最高水平。细菌功能差异分析表明,套种提高了细胞壁/膜内源物质合成、次级代谢产物合成/转运/代谢、无机离子转运代谢以及防御机制4个方面功能基因丰度,而生姜套种组中这4个方面功能基因丰度最高。[结论]套种通过提高浙贝根际土壤细菌多样性,增加了生长促进细菌以及生防菌的含量,提高了浙贝产量以及药效成分含量。从微生态角度来说,浙贝母与生姜套种是最有利的方式。     

浙贝母生长过程中生物碱的累积动态及其与根际微环境的相关性分析

[目的]探索土壤微环境对浙贝母生长和品质的影响。[方法]检测浙贝母在苗期、花期和收获期生物碱含量、土壤理化性质以及根际微生物的动态变化,并分析浙贝母根际微生物多样性、土壤理化性质与生物碱合成的相关性。[结果]浙贝母生长期的土壤氢离子浓度指数(hydrogen ion concentration,pH)和有机质含量呈先降后升的趋势,而脲酶和磷酸酶活性则先升后降,但整体呈下降趋势。根际土壤性质均表现出产区差异及种源差异,且产区之间的差异性远大于种源内差异,表明产区环境对浙贝母的生长会产生直接的影响。同时,根际细菌多样性随着浙贝母生长而下降,真菌多样性则先降后升。此外,浙贝母生物碱含量在生长早期含量最高,随着鳞茎的长大其含量随之下降。测序结果表明,浙贝母根际土壤中的细菌主要由变形菌、酸杆菌、放线菌、厚壁菌、拟杆菌以及绿弯菌等门类组成,而真菌则主要由子囊菌、毛霉、壶菌以及担子菌等门类组成。在排名前20的优势属中,Nitrosomonadaceae-uncultured、Gemmatimonadaceae-uncultured及Methylocystaceae-uncultured属随着浙贝母的生长,其变化趋势与生物碱含量的变化趋势相同。相关性分析表明,总生物碱含量与细菌Shannon指数相关(r=0.96,P0.01),但和真菌Shannon指数无相关关系(r=0.17,P0.05)。[结论]浙贝母的生长与土壤因子、根际微生物之间的关系密切,三者相互影响、相互作用,细菌的种类及多样性与浙贝母生物碱的累积密切相关,不容忽视。