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。     

药用植物与微生物互利共生关系的研究进展

药用植物与其生境中的微生物关系密切,两者相互影响,相互作用,形成了植物-微生物共生体系统。微生物与药用植物的生长、繁殖和次生代谢活动息息相关,其互利共生关系是近年来药用植物研究的热点。本文概述了药用植物与微生物的互利共生关系,主要包括：药用植物类型及药用植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,根际微生物对药用植物生长发育的影响以及药用植物与微生物分子识别机制。本文为药用植物与微生物互作机制的发掘和利用提供依据,对有效利用微生物促生机制来提高药用植物抗逆性、增加药材产量和改善质量具有重要意义。     

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。     

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。     

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。     

连作介导的药用植物及其根际微生态灾变机制研究展望

在中药材生产过程中,由于药用植物单一化种植引起"植物-土壤-微生物"系统中各种量效关系发生变化,导致连作障碍。随着现代生物技术的发展尤其是各种宏组学技术的应用,植物化感作用、农田土壤修复、根际微生物趋化及调控等领域的研究方法与技术取得了长足发展。深入系统地研究药用植物连作介导下"植物-土壤-微生物"系统中的互作关系及机理,对揭示连作障碍的形成机制、重构中药农业生态系统、消减连作障碍效应、促进中药材规范化种植和可持续发展等具有重要的指导意义。本文从连作介导下药用植物对其生境产生的诱变和响应、连作对植药土壤固有理化性状的改变、连作介导的药用植物根际生物学过程3个层次分别进行综述,结合现代中药农业生产与研究现状,提出了药用植物连作障碍消减技术研究的策略,以期为我国中药材生产的可持续发展和耕地资源的永续利用提供理论依据与技术支撑。     

三峡库区栽培重楼属药用植物根际土壤微生物数量和酶活性的变化

目的研究不同产地、不同品种重楼属药用植物对其根际土壤微生物数量和酶活性的影响。方法实地调查与采集三峡库区重楼属药用植物根际土壤,采用微生物稀释平板培养法对重楼根际土壤微生物数量、土壤酶活性及其相关性进行研究。结果不同产地重楼根际土壤微生物各生理类群数量差异显著,土壤微生物区系中细菌为优势类群,放线菌次之,真菌很少。土壤微生物数量的变化趋势与土壤微生物多样性指数的变化趋势不一致。不同产地重楼根际土壤磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性各异。相关分析显示,根际土壤酶活性与土壤微生物数量之间存在相关关系。结论选择合适的重楼品种和栽培基地,有利于根际土壤微生物数量和酶活性的提高,从而为重楼生长发育创造良好的微生态环境。     

药用植物自毒作用及调控措施

药用植物的自毒作用是连作障碍的原因之一,作者对药用植物自毒现象和调控措施等方面的工作进行了总结.自毒作用不但抑制药材生长、还加重了一些病害的发生.影响自毒作用的因素包括植物的种类及品种、植物根际微生物、植物营养状况及土壤类型等.调控方法包括及时去除地上枯落物,添加有益微生物和有机物,合理施肥,阃作、轮作,根据自毒作用强弱采取不同管理等措施.     

间套作体系下种间互作对药用植物影响的研究进展

间套作耕作体系是我国传统农业的精髓之一,也是现代生态种植最常见的基本模式之一。间套作体系运用物种多样性原理,创造合理的种间互作条件,表现出明显的生产力优势。该文从空间角度将种间互作分为地上部分和地下部分,阐述了其对药用植物产量及次生代谢产物的影响及机制。地上部分种间互作以种间资源在植物间的分配利用为主,地下部分重在对种间互作中的土壤根际效应及相关的介导因子根系分泌物、土壤微生物、根系空间构造、土壤环境因子进行分析。在了解种间互作机制的基础上,该文进一步探讨了间套作在中药生态农业中的应用,以病虫害有效防治、药材产量增加、药材品质提升作为效益指标,寻求更佳的间作优势,为中药生态农业中对间套作生产模式的利用提供思路。     

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。     

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。     

不同生境滇重楼根际解磷菌的筛选与鉴定

二级濒危药用植物滇重楼Paris polyphylla var.yunnanensis野生资源严重匮乏,引种栽培可缓解市场需求,筛选滇重楼根际土壤解磷菌,为开发高效微生物菌肥提供数据支撑.该研究从云南、四川和贵州3个地区10个不同地点的野生和移栽品种的滇重楼根际土壤中分离筛选具有矿化有机磷能力的根际解磷菌,经分离纯化后...     

人参及西洋参栽培土壤微生物种群遗传多样性的RAPD分析

目的研究不同年生人参、西洋参栽培土壤中微生物种群结构差异。方法采用RAPD技术对采集自吉林省抚松县的18份人参、西洋参根际土和根围土中的微生物种群结构进行遗传多样性分析。结果 栽培年限对根际土及根围土中的微生物种群结构有显著影响;人参和西洋参栽培土壤中的微生物种群结构也存在差异;寄主植物对土壤微生物种群结构的影响表现有根际效应。结论人参或西洋参根系分泌物对土壤微生物的定向选择压力可能是造成土壤微生物种群遗传多样性变化的主要原因之一,人参或西洋参栽培土壤中微生物种群结构变化是导致土壤生态功能紊乱以及连作障碍形成的关键因子。     

AM真菌对滇重楼根际土壤微生物数量及酶活性的影响

目的:研究接种AM真菌后滇重楼根际土壤微生物和酶活性的变化规律,为人工栽培滇重楼提供技术基础。方法:通过室温盆栽接种试验与室内分析相结合的方法,观察灭菌土壤条件下接种28种丛枝菌根(AM)真菌对滇重楼根际土壤微生物和土壤酶活性的影响。结果:滇重楼与AM真菌之间存在一定的相互选择性。AM真菌诱导处理后,不同AM真菌对滇重楼根际土壤微生物的数量、微生物生物量碳和土壤酶活性的影响有所差异,AM真菌的施用降低了滇重楼根际土壤中可培养真菌的数量,而对可培养细菌、放线菌数量呈现出增加的趋势,并提高了根际土壤微生物多样性指数、微生物生物量碳含量以及蛋白酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。结论:滇重楼人工栽培中施用AM真菌能促使滇重楼根际微生物区系从低肥力的"真菌型"向高肥力的"细菌型"转化的趋势,提高根际土壤微生物多样性和酶活性,有助于维持滇重楼根际微生态系统的稳定性与和谐性,证明了田间人工栽培滇重楼施加AM菌剂的有效性及可能性。     

不同丛枝菌根真菌组合接种后对云南重楼根际土壤环境的影响

目的:探究接种不同丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌组合对云南重楼(Paris polyphylla var.yunnanensis)根际土壤环境的影响。方法:在室温盆载条件下,对种植于灭菌土壤中的云南重楼实生幼苗分别接种12种AM真菌的不同组合,观察不同AM真菌组合的侵染能力及其对云南重楼根系活力、根际土壤环境中养分含量、酶活性及土壤微生物群落结构的影响。结果:接种外源AM真菌对云南重楼根际土壤中AM真菌孢子密度、根系AM真菌侵染率具有调控作用,提高了云南重楼根系活力;外源AM真菌可调节云南重楼根际土壤中的养分含量,提高了根际土壤中总球囊霉素及易提取球囊霉素含量,提高了云南重楼对土壤中速效氮、磷、钾的吸收能力,提高了根际土壤中酶活性,同时改变了土壤微生物的群落结构,提高了细菌/真菌、细菌/放线菌数量比及降低了真菌/放线菌数量比,改善了云南重楼根际土壤环境。结论:不同AM真菌处理组合对云南重楼幼苗根际土壤的理化性质及微生物群落结构存在一定的影响,该研究结果为人工栽培云南重楼提供了技术基础。     

药用植物内生真菌诱导子与宿主互作机制研究进展

药用植物内生真菌诱导子是一类由药用植物体内内生真菌产生且对宿主植物生长及次生代谢产物合成有一定诱导作用的物质。其可以是寡糖、多糖及植物激素等,多数来源于内生真菌的表面结构性成分和一些分泌物质。在与宿主植物互作时,对宿主植物的生长发育、次生代谢产物合成积累及抗性反应等有一定作用,两者互作机制较为复杂且相关研究较少。对已有相关研究成果进行归纳总结,从内生真菌诱导子种类、真菌诱导子与宿主间相互作用、作用机制研究进展3个方面进行综述,以期为后续深入研究内生真菌诱导子与宿主植物互作复杂关系,以及内生真菌诱导子的开发应用提供参考。     

太白贝母根际微生物分布与生物碱含量的相关性

以重庆市巫溪县不同生长年限栽培与野生太白贝母鳞茎及其根际土壤为研究对象,采用常规方法测定根系的菌根侵染率和侵染强度、鳞茎中贝母辛和总生物碱的含量以及相应生长地根际土壤可培养微生物数量、微生物生物量碳含量,探讨了根际土壤微生物数量与太白贝母品质的关系。结果表明:AM真菌均可侵染不同采样点太白贝母根系并形成典型的丛枝-泡囊型菌根,侵染率78.74%～98.68%,侵染强度13.29%～37.06%。太白贝母根际土壤微生物资源丰富,根际土壤可培养微生物数量的分布规律是:细菌数量放线菌数量真菌数量。随着生长年限的增加,根际细菌、放线菌、解无机磷细菌、解有机磷细菌数量及微生物总数量整体上表现为先增加后减少的趋势,而解钾细菌整体上呈现递减趋势,真菌整体上呈现递增趋势,土壤微生物区系由高肥力的"细菌型"向低肥力的"真菌型"过渡。贝母辛和总生物碱质量分数整体上呈现出随着生长年限先增加后减小的趋势,与其根际土壤可培养微生物细菌、放线菌的变化趋势一致,即生长年限对太白贝母地的土壤质量及药材品质均有不同程度的影响。由此可见,随着太白贝母生长年限的增加,根际土壤的微生物群落多样性降低,进而引发太白贝母连作障碍,导致太白贝母药用品质下降。     

基于高通量测序的紫花丹参与白花丹参根际细菌群落结构研究

根际细菌在提高植物营养吸收、促进植株生长及提高植物根系抗病性等方面起着重要作用。该研究以同一地块紫花丹参与白花丹参根际细菌为研究对象,采用16S r DNA高通量测序技术研究其群落结构特征与差异性物种,并分析其优势菌群的功能。结果表明,紫花丹参根际的鞘脂杆菌目、鞘脂单胞菌目、亚硝化单胞菌科等优势菌群丰度显著高于白花丹参。丹参根际优势促生细菌的功能主要集中于促进根际土壤养分的转化、降解自毒物质以及提高植物抗环境胁迫能力。该研究首次比较分析了紫花丹参与白花丹参根际细菌群落结构与差异性物种组成,为进一步研究丹参根际微生态过程提供了科学依据。     

箭叶淫羊藿不同时期根际微生物群落组成及其与有效成分累积的相关性分

目的 通过分析箭叶淫羊藿Epimediumsagittatum不同生育期根际微生物群落结构及其与主要药用有效成分累积之间的相关性,探讨箭叶淫羊藿根际土壤微生物对其药材有效成分的影响,为箭叶淫羊藿的优质高产栽培提供科学依据。方法 以三年生箭叶淫羊藿的根际土为研究对象,采用高通量测序技术对根际细菌和真菌群落结构进行分析,同时测定根际土壤理化性质、酶活性及不同生育期药材总黄酮、淫羊藿苷等有效成分含量,通过皮尔逊相关性分析探究土壤生态因子与有效成分之间的关系。结果 高通量测序结果显示,箭叶淫羊藿根际细菌优势菌属包括Candidatus＿Solibacter、苔藓杆菌属、嗜酸栖热菌属、芽单胞菌属等,其中,Candidatus＿Solibacter属在5个生长时期的平均丰度值最高。根际真菌优势菌属中被孢霉属相对丰度占比最大,在花蕾期样品中的丰度值高达44.27%。UPGMA聚类和非度量多维标定法（NMDS）分析表明,花蕾期、盛花期、果实膨大期及盛果期的根际土壤细菌和真菌结构相似,而药材质量稳定期与前4个时期的根际微生物群落结构存在明显差异。同时,皮尔逊相关性分析结果显示：总黄酮含量与有效磷呈显著正...