根际分泌物介导土壤微生物协同致害连作药用植物的分析与探讨

连作障碍是药用植物栽培过程中的瓶颈，严重影响药材的品质与产量。对于连作障碍的形成机制从20世纪70年代的土壤理化性质和化感作用逐渐深入到目前的根际微环境变化及植物响应机制研究。该文结合领域内研究及作者所在团队的相关工作与思考，系统分析了连作条件下药用植物根际分泌物介导土壤微生物群落重构的机制，即根际分泌物通过提供微生物生长所摄取的碳源和能量，作为诱导剂或驱避剂等信号物质刺激、诱导微生物生长或转移，改变根际土壤酸度等理化性质影响根际微生物群落重塑；全面探讨了根际分泌物与土壤微生物协同致害连作药用植物的方式和途径，即根际分泌物介导病原微生物侵染根际并增加下茬植物的易感性、抑制宿主植物防御并保障病原菌抢占优势生态位，二者协同互作导致根际病原菌释放更多真菌毒素等致病因子、根际化感物质的毒性增强及土壤理化性质劣变；总结了根际分泌物与土壤微生物的互作在连作障碍形成过程中的重要作用，以期为揭示药用植物连作障碍的形成机制提供新的研究思路，为连作障碍的克服与消减提供理论支撑。     

药用植物根系分泌物与根际微生物相互作用及其在中药材生态种植中的应用

根际是药用植物-土壤间物质交换的重要场所。根系分泌物是植物与土壤之间物质与信号交流的“媒介”,是调控根际微生态的关键因素,根际微生物是药用植物根际微生态的重要组成部分,根系分泌物与根际微生物之间的相互作用对药用植物生长及品质形成具有重要影响。合理利用药用植物根际分泌物与根际微生物的相互作用关系,是保证药用植物健康生长,促进中药材生态种植产业发展的重要途径之一。该文总结了近年来药用植物根系分泌物与根际微生物研究现状,分析了药用植物根系分泌物与根际微生物之间的相互作用机制及根际微生物对药用植物生长的影响,阐释了间作套种生态种植模式对药用植物根际微生态及中药材品质提升的优势和促进作用,为药用植物-微生物-土壤相互作用研究奠定了良好基础,对药用植物生态种植和资源可持续利用具有重要的理论和现实意义。     

药用植物根际微生物研究进展

根际是植物与土壤生态系统物质交换的活跃界面,而根际土壤中的微生物与植物的生长发育、繁殖、代谢等活动密不可分,因此,近年来对药用植物与根际微生物的关系研究得到了高度重视。根据近年来国内外关于药用植物与根际微生物关系研究成果,对药用植物根际微生物的多样性、药用植物与根际微生物的相互作用、药用植物根际微生物的研究方法等方面的研究进展进行综述,并且提出了今后药用植物与根际微生物方面需要深入研究的几个问题。     

中药材连作障碍

<正>中药材生产是存在于"气候-土壤-药用植物-农艺措施"的农业生态系统中的,人们在长期的栽培实践中发现,由于药材栽培生产中的管理粗放、传统栽培习惯延续、栽培技术单一、栽培研究不足以及中药材生产过程中的自身因素等,很多常用药材在种植过程中出现了不同程度的连作障碍,三七、人参、地黄、白花蛇舌草等中药尤为明显,连作障碍已成为影响我国中药材产量和质量的重要因素,严重制约了我国中药种植产业的发展,本文就中药材连作障碍的     

三七连作的根际、根内微生物变化与生态学研究进展

三七是我国特有的中药材,主产于云南大部和广西部分地区,而连作障碍是制约三七产量和品质提升的重要瓶颈。三七根际微生物及根内共生微生物的动态变化是三七连作障碍的重要诱因,也是目前的研究热点。对三七连作过程中根际土壤微生物、根内共生微生物的动态变化研究进展进行综述,特别是连作障碍中致病微生物的研究进展进行综合分析,并总结了相关生态学的研究现状;提出了2种研究三七连作障碍土壤微生物的方法:(1)可培养与免培养方法相结合对三七连作障碍过程中微生物动态变化进行研究;(2)针对重要致病微生物种进行实时定量跟踪。旨在为尽快削减三七连作障碍提供理论依据。     

宏基因组学与道地药材研究

宏基因组学是将分子生物学技术应用于微生物基因总和研究的一门新兴学科,现已广泛应用于医药、农业、海洋生态环境、土壤生态环境等领域。道地药材凭借其质优、疗效好的优势自古以来被各医家所青睐,其形成与诸多因素有关,其中根际微环境在药用植物次生代谢产物形成中起着重要作用。着重介绍宏基因组学的概念、技术策略以及其在道地药材研究中的应用现状,进一步阐明土壤微生物对道地药材形成机制的影响,并为解决药用植物连作障碍提出新的研究思路。     

人参根际真菌群落多样性及组成的变化

连作障碍导致人参减产减收,影响人参产业的可持续发展。土壤真菌群落参与关键生态过程,其多样性及组成的变化与连作障碍相关。该研究采用高通量测序技术,分析人参根际土壤真菌群落多样性及组成的变化,阐述人参栽培模式对根际微生态的影响,为克服连作障碍提供策略。与森林土壤相比,人参根际土壤微生物多样性增加,且随着种植年限的增加,多样性增加趋势下降;真菌群落Sordariomycetes,Alatospora,Eurotiomycetes,Leotiomycetes,Saccharomycetes,Mucorales,Pezizomycetes的丰度增加。皮尔森相关分析表明,土壤理化指标影响人参根际真菌群落的丰度,pH与Dothideomycetes和Alatospora的丰度显著相关,有效钾含量与Dothideomycetes,Alatospora,Mucorales的丰度显著相关,土壤总氮含量与Sordariomycetes,Mucorales的丰度显著相关。结果表明,施肥是影响人参根际微生态的关键因素之一,优化施肥体系是克服人参连作障碍的有效途径之一。     

雅连根际,非根际微生物的初步观察

分别以R、S代表植物根际、非根际土壤微生物数量,一般植物(或作物)的细菌R/S比例均为5-20.本研究结果表明:雅连的细菌R/S是0.82±0.38,表明雅连根际细菌受到了其根系分泌物的明显抑制,这可能是造成黄连连作障碍的原因之一.     

药用植物根际微生物对其品质形成的影响及其作用机制的研究进展

根际是植物-土壤-微生物信息和物质交换的重要场所,是影响植物生长和抗逆性的重要因素。植物根系和根际微生物之间的相互作用对于植物的生长和品质形成至关重要。植物根系通过分泌有机酸、糖类、次生代谢物等物质特异性的促进有益微生物的生长,也能通过自身免疫系统和分泌抗生素抑制病原菌的增殖。根际微生物可以通过多种方式参与药用植物的生长发育、代谢过程以及活性成分的积累,对于药用植物的养分吸收和利用、土传病害防治、非生物胁迫应激等方面具有至关重要的作用。主要对根际微生物对药用植物品质形成的影响及其作用机制的研究进展进行综述,以期为深入了解根际微生物与药用植物间的互作关系提供参考。     

多元组学背景下地黄连作障碍形成的分子机制研究进展

连作障碍的研究虽然已经有多年的历史,但目前仍没有有效的治疗方法,其根本原因是其形成体系的复杂性。该文从连作植物根际土壤多元因子的互作关系入手,详细阐述了栽培植物连作障碍形成的生理生态机制,提出了栽培药用植物、自毒化感物质和根际微生物间复杂的多元互作是驱动连作障碍形成的根本原因,指出了植物功能基因组学和代谢组学以及微生物宏组学相结合的多元组学技术在深入理解特定生境多因子互作关系研究中的优势。同时,该文以地黄为例,从根际化感自毒物质累积效应、根际微生态的灾变及连作植株的分子响应等多元角度综述了地黄连作障碍形成的分子机制,并详细总结了多元组学技术在这些机制研究中的运用和进展。该文为从分子水平上系统地揭示栽培药用植物连作障碍形成的分子机制提供了新的思路。