甜菜抗病品種產(chǎn)生抗性的土壤微生物機(jī)理

劉 洪，董元華，隋躍宇，李建剛

（1中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008；2中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150081）

0 引言

甜菜作為制糖原料，是中國(guó)主要的糖料作物之一，其生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。中國(guó)甜菜的種植區(qū)域大部分集中在北方，主要是東北、西北和華北地區(qū)[1]。但由于品種、栽培管理、種植方式以及施肥方式中存在諸多誤區(qū)，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，甜菜的土傳病害嚴(yán)重，從而引起較大的經(jīng)濟(jì)損失。甜菜的病害主要有立枯病、褐斑病、根腐病、叢根病、白粉病等[2]，其中根腐病是一種世界性病害，發(fā)病嚴(yán)重，是由土壤中的尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)侵染所致，使植物根腐爛變褐受到損傷，對(duì)甜菜生長(zhǎng)造成不利影響，從而降低甜菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)甚至直接導(dǎo)致甜菜死亡，造成絕收[3]。近年來(lái)，抗病品種選育是防治甜菜根腐病的有效技術(shù)，本文從微生物角度出發(fā)來(lái)探究抗病品種的抗病機(jī)理，為從多角度闡述抗病品種的抗病機(jī)制，推動(dòng)抗病育種工作的開(kāi)展提供理論支持。

從20世紀(jì)90年代以來(lái)，育種學(xué)家們就利用植物遺傳特性（抗病品種的抗性基因）來(lái)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及其對(duì)生物與非生物脅迫的耐受性[3-5]。盡管人們?cè)絹?lái)越了解根際微生物群對(duì)植物的有益作用，但很少考慮到根際相關(guān)性狀與植物品種之間的關(guān)系[6-7]。土壤微生物是影響土壤健康的重要因素，是植物抵抗病原菌的主要驅(qū)動(dòng)力[8]。研究發(fā)現(xiàn)，植物可能依賴其根際微生物群作為抵御病原物入侵的第一道防線[9-11]。根際微生物組是植物的第二基因組，在植物健康生長(zhǎng)中具有重要的作用[12-14]，植物根際的微生物可能為寄主植物提供一些有益的功能，如養(yǎng)分獲取、非生物脅迫和生物脅迫（抵御病害）[4,9]。有研究發(fā)現(xiàn)抗尖孢鐮刀菌的黃瓜品種根際細(xì)菌群落組成和結(jié)構(gòu)在品種上有較大差異[15]。因此，品種除了影響根際微生物群落組成與結(jié)構(gòu)，也會(huì)影響其根際微生物群的功能。

本研究以抗病型甜菜(PT)和感病型甜菜(ST)2個(gè)甜菜品種為試驗(yàn)對(duì)象，從土壤微生物的角度，研究抗性品種甜菜對(duì)病原真菌尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)的抗性以及其對(duì)根際細(xì)菌和真菌的微生物群落組成、結(jié)構(gòu)以及功能的影響。綜上所述，本研究通過(guò)分析不同甜菜品種以及不同發(fā)病程度甜菜中土壤微生物群落組成、結(jié)構(gòu)以及功能的變化，以期獲得抗性品種、發(fā)病程度和有益微生物相互間的耦合關(guān)系，以揭示甜菜抗病品種產(chǎn)生抗性的土壤微生物學(xué)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)地位于黑龍江省哈爾濱市中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所甜菜種植基地(46°00.176′N，126°38.438′E)，試驗(yàn)于2015年4月開(kāi)始，并于10月采集樣品。該基地常年連作甜菜，土傳病害嚴(yán)重，經(jīng)鑒定為由鐮刀菌(Fusariumoxysporum)引起的根腐病。該地每年每公頃肥料用量為普通尿素(N：46%)120 kg、重過(guò)磷酸鈣(P2O5：46%)90 kg、硫酸鉀(K2O：50%)90 kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

為了檢測(cè)品種對(duì)根際微生物的影響作用，本研究選取了抗病型品種‘甜研309’和感病型品種‘ST21916’，由于田間抗病品種不易發(fā)病，而感病型品種的病害嚴(yán)重度高，為進(jìn)一步確定根際土壤中微生物的變化是由甜菜品種還是發(fā)病程度引起的，本研究從抗病品種中篩選到了根腐病發(fā)生較重的甜菜樣本（田塊間病情指數(shù)為60%）和根際土壤，同時(shí)也從感病型品種中采集了根腐病發(fā)生較輕的樣本（田塊間病情指數(shù)達(dá)為10%），以進(jìn)一步確認(rèn)引起根際微生物變化的主導(dǎo)因素是品種還是病害嚴(yán)重度。因此本研究選取4種樣品，記作：（1）抗病品種且發(fā)病較輕(PTL)；（2）抗病品種但發(fā)病嚴(yán)重(PTH)；（3）感病型品種但發(fā)病較輕(STL)；（4）感病型品種且發(fā)病嚴(yán)重(STH)。為了采集甜菜根際土壤，我們隨機(jī)挑取4種樣品各3株，抖下根上附著的松散的土壤，然后用毛刷刷下緊密附著于根上的土壤，將其視為根際土壤，做好標(biāo)記并置于干冰中保存，運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，對(duì)應(yīng)地采集塊狀土風(fēng)干后過(guò)篩，以測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定參照魯如坤[16]的方法進(jìn)行。土壤pH值采用電位法測(cè)定（水:土=2.5:1），土壤有機(jī)碳(SOC)采用重鉻酸鉀氧化——容量法測(cè)定，全氮(TN)采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷(TP)采用碳酸鈉熔融法測(cè)定，全鉀(TK)采用氫氧化鈉熔融法測(cè)定，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮（NO3--N和NH4--N）采用2 M KCl浸提—靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，有效磷(AP)采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀(AK)采用乙酸銨浸提—火焰光度法測(cè)定。

1.4 根際土壤DNA的提取和高通量測(cè)序

稱取0.5 g新鮮土壤樣品用FastDNA?SPIN Kit for Soil試劑盒（MP Biomedicals，美國(guó)）進(jìn)行DNA提取，具體方法和步驟參照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。采用特異性引 物 515F(5′-GTGCCAGCMGCCGCGG-3′)和907R(5′-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3′)對(duì)細(xì)菌16S rRNA基因的V4～V5區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增，以及用真菌ITS特異性引物ITS1F(5′-CTTGGTCATTTAGAGGA AGTAA-3′) 和 ITS2R(5′-GCTGCGTTCTTCATCGA TGC-3′)對(duì)真菌ITS1區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系包括：Premix Tap DNA聚合酶(5 U/μL)25 μL，正、反向引物(20 mg/L)各0.5 μL，DNA模板(20 mg/L)1 μL，雙蒸水補(bǔ)至50 μL。PCR擴(kuò)增條件為：95℃預(yù)變性5 min；(94℃ 45 s，56℃ 45 s，72℃ 45 s)×35 個(gè)循環(huán)；72℃10 min。PCR產(chǎn)物用JET quick PCR產(chǎn)物純化試劑盒（GenomedGmbh，美國(guó)）純化，而后使用Illumina MiSeq PE 250高通量測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序。

1.5 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)分析

利用Illumina MiSeq PE 250高通量測(cè)序平臺(tái)得到的雙端序列數(shù)據(jù)用QIIME軟件進(jìn)行分析[17]。首先將具有相同Barcode引物的序列歸為一類樣品。將高通量測(cè)序得到的原始序列進(jìn)行拼接，拼接時(shí)堿基重疊數(shù)不得少于20個(gè)，堿基配對(duì)錯(cuò)誤率為0。拼接后去除q值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）低于25的低質(zhì)量序列，用UCLUST對(duì)保留的高質(zhì)量序列按97%的相似度進(jìn)行聚類，得到細(xì)菌序列的可操作分類單元(OUT，Operational taxonomic units)，選擇每個(gè)OTU中數(shù)量最多的序列作為該OTU的代表序列。用RDP Classifier將OTU代表序列與Silva的16S rRNA基因數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)可信度為0.8，生成具有物種豐度信息的OTU表用于后續(xù)分析。高通量測(cè)序的原始數(shù)據(jù)保存在NCBI Sequence Read Archive(SRA)數(shù)據(jù)庫(kù)，登記號(hào)為PRJNA642360和PRJNA642355。

1.6 數(shù)據(jù)處理

土壤化學(xué)性質(zhì)、優(yōu)勢(shì)菌（平均相對(duì)豐度＞1%）相對(duì)豐度、細(xì)菌多樣性指標(biāo)采用單因素方差分析、Duncan多重比較來(lái)判斷差異顯著性。采用非度量多維度分析(NMDS，Non-metric multidimensional scaling)[18]揭示不同品種和不同致病狀態(tài)下微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，并用3種不同的統(tǒng)計(jì)方法(PERMANOVA、ANOSIM、MRPP)對(duì)不同品種和不同發(fā)病程度對(duì)微生物群落的影響的顯著性分析，以判斷差異是否達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。采用STAMP (Statisticalanalysis of metagenomic profiles)分析[19]揭示不同處理之間的顯著差異物種。利用FUNGuild(1.0)軟件對(duì)真菌的功能進(jìn)行比對(duì)。組間差異的顯著性分析使用SPSS 20.0中的獨(dú)立t檢驗(yàn)完成。NMDS、PERMANOVA、MRPP和ANOSIM分析使用R軟件(Version 3.6.3)的vegan包完成，STAMP分析使用STAMP軟件完成。柱狀圖利用Origin 2016制作。顯著性檢驗(yàn)水平均為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤的基本化學(xué)性質(zhì)

不同品種及不同發(fā)病狀態(tài)甜菜的土壤理化性質(zhì)存在差異（表1），PTL和STL的酸堿度分別為pH 6.55和pH 6.69，而PTH和STH分別為pH 6.91和pH 7.03。與PTL樣品相比，PTH、STL、STH樣品中的有機(jī)碳、全磷、銨態(tài)氮和有效磷含量均顯著下降(P＜0.05)，其中STH樣品的下降幅度尤為明顯。而土壤中的全鉀和硝態(tài)氮的含量在STH樣品中顯著高于PTL、PTH和STH樣品（表1）。綜上，發(fā)病嚴(yán)重甜菜中有更高的pH、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效鉀，而全氮對(duì)品種效應(yīng)更為敏感。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

2.2 根際土壤微生物的群落組成

本研究對(duì)所有土壤樣品進(jìn)行16S rRNA和ITS高通量測(cè)序，在經(jīng)過(guò)質(zhì)控和陰性對(duì)照去除后，16S rRNA基因和ITS基因分別保留了412899和130404條原始序列?；?7%的相似性，所有樣本中細(xì)菌和真菌的總OTU數(shù)目分別為7232和3052。圖1顯示了不同品種和不同發(fā)病狀態(tài)甜菜根際土壤中細(xì)菌和真菌群落在門分類水平的組成。在土壤細(xì)菌中，放線菌(Actinobacteria)、變形菌(Proteobacteria)、綠灣菌(Chloroflexi)、酸桿菌(Acidobacteria)、擬桿菌(Bacteroidetes)是前5位的優(yōu)勢(shì)門。而在真菌中，其優(yōu)勢(shì)門為子囊菌(Ascomycota)、擔(dān)子菌(Basidiomycota)、被孢霉菌(Mortierellomycota)。

圖1 4種樣品根際土壤的細(xì)菌(A)和真菌(B)的優(yōu)勢(shì)門的相對(duì)豐度

基于門分類水平下的土壤優(yōu)勢(shì)微生物的相對(duì)豐度在不同品種和不同發(fā)病狀態(tài)下具有明顯差異（圖1）。對(duì)細(xì)菌而言，同一品種下，與發(fā)病嚴(yán)重樣品相比，發(fā)病較輕的樣品中放線菌門(Actinobacteria)、綠灣菌(Chloroflexi)和酸桿菌(Acidobacteria)的相對(duì)豐度明顯較高，而變形菌(Proteobacteria)和擬桿菌(Bacteroidetes)的變化則恰好相反；而在同一發(fā)病狀態(tài)下，品種對(duì)細(xì)菌組成的影響較小，與感病型品種相比，抗病品種中厚壁菌的相對(duì)豐度更高。對(duì)于真菌，同一品種下，與發(fā)病嚴(yán)重樣品(H)相比，發(fā)病較輕的品種(L)中具有較高豐度的子囊菌(Ascomycota)、擔(dān)子菌(Basidiomycota)和被孢霉菌(Mortierellomycota)，而在同一致病狀態(tài)下，與細(xì)菌不同，品種對(duì)真菌的影響相對(duì)較高，其中，抗病型品種中有較高豐度的擔(dān)子菌門，而子囊菌門的豐度相對(duì)較少。由此可見(jiàn)，發(fā)病程度和品種因素確實(shí)能夠影響土壤中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌和真菌群落組成。

2.3 根際土壤微生物的多樣性與群落結(jié)構(gòu)

本研究比較了不同品種和不同發(fā)病程度甜菜根際土壤細(xì)菌和真菌群落的多樣性（表2）。對(duì)于細(xì)菌，抗病品種中發(fā)病較輕的甜菜根際樣品(PTL)的多樣性略高，但并未達(dá)到顯著(P＞0.05)。相似地，對(duì)于真菌，抗病品種和感病型品種中發(fā)病較輕的甜菜的根際樣品（PTL與STL）中的多樣性均略高于發(fā)病嚴(yán)重甜菜的樣品，但并未達(dá)到顯著(P＞0.05)，而物種豐富度明顯較高(P＜0.05)，同樣地，與細(xì)菌相似，不同品種甜菜的根際真菌間的多樣性差異不大，說(shuō)明發(fā)病較輕的甜菜根際細(xì)菌和真菌的多樣性高于發(fā)病嚴(yán)重的甜菜。

表2 4種根際土壤樣品中的細(xì)菌與真菌的alpha多樣性

基于OTU水平的微生物群落的非度量多維度分析(NMDS)結(jié)果顯示，不同發(fā)病程度和不同品種之間的細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)顯著分異（圖2）。對(duì)于細(xì)菌，不同發(fā)病程度的細(xì)菌群落能夠沿著NMDS1顯著區(qū)分(Stress=0.043，ANOSIM:R=0.5957，P=0.001)，而不同品種的細(xì)菌群落能夠沿著NMDS2大致區(qū)分。同時(shí)，真菌群落也呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，不同發(fā)病程度和不同品種的甜菜的土壤根際真菌群落能夠分別沿著NMDS1和NMDS2很好的區(qū)分(Stress=0.097，ANOSIM:R=0.6296，P=0.001)。進(jìn)一步基于bray-curtis距離的3種統(tǒng)計(jì)方法分析結(jié)果表明不同發(fā)病程度的甜菜其根際土壤具有明確區(qū)分的細(xì)菌群落和真菌群落(P＜0.05)，而不同品種的土壤細(xì)菌群落和真菌群落結(jié)構(gòu)均沒(méi)有顯著差異(P＞0.05)。

表3 利用3種統(tǒng)計(jì)方法對(duì)不同品種和不同發(fā)病狀態(tài)之間對(duì)微生物群落的影響的顯著性分析

圖2 4種樣品（不同品種和不同發(fā)病程度）根際土壤的細(xì)菌(A)與真菌(B)的非度量多維度分析(NMDS)

2.4 顯著差異物種

不同品種和不同發(fā)病程度下甜菜根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)有所差異。進(jìn)一步，我們對(duì)在屬水平上細(xì)菌和真菌群落組成進(jìn)行STAMP分析（圖3）。對(duì)于細(xì)菌，在不同發(fā)病程度上，與發(fā)病較重(H)樣品相比，發(fā)病較輕樣品(L)顯著增加了未分類的酸桿菌綱屬、芽孢桿菌(Bacillus)、Gaiella、RB41、紅色桿菌屬(Rubrobacter)、未分類的放線菌綱屬、鏈霉菌屬(Streptomyces)、類諾卡氏屬(Nocardioides)的相對(duì)豐度，而顯著降低了Devosia、根瘤菌屬(Rhizobium)、亞硝化螺菌屬(Nitrosospira)、慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium)以及未分類的幾丁質(zhì)綱(g__norank_f__Chitinophagaceae)等的相對(duì)豐度；而從品種上來(lái)看，抗病型品種的根際土壤中富集了黃單胞菌(Flavobacterium)、假單胞菌(Pseudomonas)、節(jié)桿菌(Arthrobacter)、未分類的酸桿菌綱屬、芽孢桿菌(Bacillus)、紅色桿菌屬(Rubrobacter)，但并未達(dá)到顯著(P＞0.05)。對(duì)于真菌，與發(fā)病較重(H)樣品相比，發(fā)病較輕樣品(L)中Pyxidiophora的相對(duì)豐度明顯較低，而顯著增加了鏈格孢屬(Alternaria)、Tausonia、假裸囊菌屬(Pseudogymnoascus)和未分類的子囊菌綱屬(g__unclassified_c__Sordariomycetes)的相對(duì)豐度；此外，與抗病型品種相比，感病型樣品中尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)得到了明顯富集，這與上文中感病型品種甜菜發(fā)病嚴(yán)重的結(jié)果相吻合。

圖3 基于STAMP分析的4種樣品（不同品種和不同發(fā)病程度）中的根際差異細(xì)菌屬(A、B)與真菌屬(C、D)

2.5 功能差異

發(fā)病較輕的甜菜根際樣品中富集了較多的有益細(xì)菌，如芽孢桿菌、鏈霉菌和放線菌等，而感病型甜菜根際樣品中則富集了較多的病原真菌(F.oxysporum)。為探究不同品種和不同發(fā)病程度甜菜根際微生物群落組成變化引起的功能差異，我們對(duì)其真菌功能群進(jìn)行了分析。FUNGuild是一種由ecological guild分析真菌群落功能的一種數(shù)據(jù)庫(kù)，本研究比較了不同品種甜菜和不同發(fā)病程度的甜菜根際土壤真菌群落的功能差異。首先在品種上，感病型甜菜根際樣品中有較多的植物病原菌以及一些腐生型和寄生型植物病原菌；進(jìn)一步，在發(fā)病狀態(tài)上，與發(fā)病較輕的樣品相比，發(fā)病嚴(yán)重樣品中有較多的植物病原菌（圖4）。

圖4 真菌根際微生物群生態(tài)功能預(yù)測(cè)

3 結(jié)論

本文對(duì)不同品種、不同發(fā)病程度的甜菜根際微生物進(jìn)行了深入分析，證實(shí)了品種改變了根際微生物群落的組成、結(jié)構(gòu)與功能，這有助于抗性品種抵御病原菌侵染。土傳病害的發(fā)生也能夠影響土壤微生物群落的組成、結(jié)構(gòu)與功能。植物根際會(huì)通過(guò)主動(dòng)招募特定微生物群來(lái)作為第一道防線以抵御病原菌的入侵，而抗病品種能夠更好地促進(jìn)這一過(guò)程的進(jìn)行。本研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了根際微生物群落在抗病育種中的重要性。未來(lái)的研究將需要進(jìn)一步驗(yàn)證抗病品種募集特定微生物的通路以及在抑制病原菌中的作用，以更好地為抗性育種對(duì)土傳病害的防治提供理論支撐。

4 討論

甜菜作為中國(guó)的重要糖類作物，在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。然而，隨著集約化生產(chǎn)的進(jìn)行，在一味追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，各種作物表現(xiàn)出了嚴(yán)重的土傳病害現(xiàn)象，從而反過(guò)來(lái)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及土壤的持續(xù)性退化，而甜菜正是其中的典型土傳病害作物之一。針對(duì)這一現(xiàn)象，植物育種學(xué)家們從植物遺傳發(fā)育的角度上研制出了抗病品種進(jìn)行生產(chǎn)的改進(jìn)。長(zhǎng)期以來(lái)，作物抗病品種的投入大大地改善了植物的生長(zhǎng)發(fā)育和健康，作物抗病品種的投入使用大大改善了植物的生長(zhǎng)發(fā)育和健康，并在實(shí)際生產(chǎn)中減輕了作物病害的發(fā)生，但是抗病品種對(duì)土壤微生物群落的潛在影響尚未考慮到。研究表明，植物病害與土壤微生物群落組成、多樣性、功能的變化及其相互作用有關(guān)[8,20-22]。在這里，我們通過(guò)高通量測(cè)序研究了甜菜抗病品種對(duì)病原菌(F.oxysporum)的抗性以及不同發(fā)病程度對(duì)根際微生物群落的組成、結(jié)構(gòu)和功能的影響。基于ANOSIM的結(jié)果，在不同品種和不同發(fā)病程度甜菜樣品中，其土壤細(xì)菌和真菌群落明顯不同（圖2）。類似的結(jié)果在其他人的研究中也有報(bào)道[23]。因此，探討不同品種和不同發(fā)病程度根際土壤微生物群落組成、結(jié)構(gòu)、功能和多樣性的差異具有重要意義。

在本研究中，發(fā)病較輕的甜菜根際土壤微生物（細(xì)菌、真菌）和抗病型甜菜根際土壤真菌的多樣性略高，這與有健康植物的根際土壤具有較高的多樣性高的報(bào)道是一致的[24-25]。根腐病發(fā)病嚴(yán)重的植株根際微生物群落多樣性的降低，很可能是尖孢鐮刀病菌在土壤根際群落的種間競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，并逐漸成為優(yōu)勢(shì)種，而相應(yīng)的部分有益菌則可能因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)力較弱而被淘汰，從而物種數(shù)目減少，多樣性降低。多樣性較高的土壤微生物群落反過(guò)來(lái)降低土傳病害爆發(fā)的幾率，因?yàn)楦鄻踊奈⑸锶郝浔纫粋€(gè)簡(jiǎn)單的微生物群落更不易受到病原體的入侵[26-27]。土壤微生物群落中較低的多樣性與對(duì)微生物群落變化的較高敏感性有關(guān)，而微生物群落變化實(shí)質(zhì)上是改變了微生物群落結(jié)構(gòu)。植物的健康程度確實(shí)能顯著影響甜菜的細(xì)菌和真菌的微生物群落結(jié)構(gòu)(P＜0.05)，但品種的差異對(duì)根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響小于發(fā)病對(duì)微生物群落的影響（圖2）。因此可以推測(cè)，植物病原菌能夠迅速定殖在感病型品種的甜菜根際，而通過(guò)遺傳育種法選育出的抗病品種植物則能通過(guò)被動(dòng)或主動(dòng)來(lái)募集一些有益微生物來(lái)抵御病害[25]，從而起到防治病害的效果。

除群落多樣性和結(jié)構(gòu)外，不同品種和不同發(fā)病程度的甜菜根際微生物群落組成也存在差異。雖然抗病品種和發(fā)病較輕的根際土壤樣品中微生物多樣性僅僅只是略高于感病型品種和發(fā)病嚴(yán)重樣品中的微生物多樣性，但其能抑制作物根際病原菌的定殖并促進(jìn)特定微生物的富集，從而構(gòu)建特異的微生物群落結(jié)構(gòu)。研究表明，植物根際在抵御病害時(shí)常作為第一道防線，能夠招募一些有益微生物來(lái)抵御[9]，而抗性品種能夠招募更多的有益微生物。與本文相似，我們發(fā)現(xiàn)在發(fā)病較輕的甜菜根際樣品中富集了較多的芽孢桿菌屬、鏈霉菌屬、放線菌以及酸桿菌屬等。而在抗性品種中的黃單胞菌、假單胞菌、節(jié)桿菌、酸桿菌綱屬、芽孢桿菌、紅色桿菌屬的相對(duì)豐度較高。這類似于先前的報(bào)告[28]。研究表明，節(jié)桿菌能夠較好地防治病原真菌尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)引起的植物病害[29]，而假單胞菌、芽孢桿菌、紅色桿菌常與生物施肥、促進(jìn)根系生長(zhǎng)與修復(fù)、以及抑制非生物脅迫和植物病害緊密聯(lián)系[30-33]。而對(duì)于真菌，抗病品種中的尖孢鐮刀菌的相對(duì)豐度明顯低于感病品種。這個(gè)結(jié)果與FUNGuild分析一致，即感病型品種甜菜根際中具有更多的植物病原型真菌。通常，病原真菌通過(guò)攻擊宿主來(lái)獲取營(yíng)養(yǎng)，以維持其自身生長(zhǎng)，導(dǎo)致植物根系組織遭到破壞，進(jìn)而使病原菌能更加順利地從根系對(duì)甜菜進(jìn)行侵染，最終導(dǎo)致甜菜發(fā)病，產(chǎn)生負(fù)面影響[34]。我們推測(cè)，除了作物本身的遺傳特性外，抗性品種還能夠更好地通過(guò)招募有益的微生物群來(lái)抵御病原菌的侵染。