影響不同果期米槁主要成分的根際優(yōu)勢微生物群落及其對土壤性質(zhì)的響應

陳敬忠，黃小龍，劉濟明*，孫慶文

（1 貴州大學林學院, 貴州貴陽 550025；2 貴州中醫(yī)藥大學藥學院, 貴州貴陽 550025）

米槁 (Cinnamomum migaoH.W.Li)系樟科(Lauraceae)樟屬常綠高大喬木，是我國西南地區(qū)特有藥用植物，僅分布在滇黔桂交界干熱河谷地帶。由于分布區(qū)極為狹窄，種群數(shù)量稀少，《中國生物多樣性紅色物種名錄 · 高等植物卷》已將其列為近危物種(NT)[1–2]。米槁果實(即大果木姜子Fructus Cinnamomi)是貴州著名道地藥材和十大苗藥之一，在治療胃腸道和心腦血管疾病方面療效顯著。但由于不同產(chǎn)地米槁果實化學成分存在較大的地理變異，導致其藥材品質(zhì)差異很大[3]，造成了其藥材質(zhì)量良莠不齊。確定其果實化學成分地理變異的主導因素，有助于后期在人工栽培當中選擇合適條件培育出質(zhì)優(yōu)效佳的藥材，但前期對于米槁果實化學成分變異原因研究表明，遺傳基礎、氣候和土壤條件均不是其化學成分地理變異的主導因素[4–5]。本研究小組發(fā)現(xiàn)其化學成分的形成與根際微生物之間存在密切的聯(lián)系，可能是其化學成分變異的主導因素之一[6]，但根際微生物多樣性在米槁果實發(fā)育過程中的變化與果實成分積累的關系尚待解答。

大量研究表明，植物-微生物之間的互作反饋機制會影響植物的生理生化過程，二者相互作用深刻影響植物適應性和生產(chǎn)力[7-9]。如植物根際中廣泛存在的Bacillus屬已被證實能夠促進包括大豆、小麥、玉米等作物的生長和產(chǎn)量的提升[10-11]。藥用植物丹參(Salvia miltiorrhiza)、三七 (Panax notoginseng)、人參(Panax ginseng)品質(zhì)的形成深受其根際微生物中的亞硝化細菌、固氮菌和芳香族分解菌的調(diào)控[12–13]。柑橘(Citrus reticulata)等經(jīng)濟果樹的研究也證明了根際微生物對其品質(zhì)形成的重要影響[14]。本研究小組對不同產(chǎn)地成熟時期根際真菌與米槁果實化學成分關系進行了初步研究，表明傘菌屬(Agaricus)、鐮孢菌屬(Fusarium)、瓶霉屬(Phialophora)對米槁果實指標成分檜烯及α-松油醇具有明顯的促進作用，一定程度上佐證了根際微生物是影響米槁化學成分地理變異的重要因素[6]。

本研究以米槁發(fā)育成熟過程中3個關鍵時期根際土壤微生物動態(tài)變化為切入點，探討根際微生物群落變化對米槁果實品質(zhì)形成的影響，為后期米槁果實化學成分的微生物調(diào)控提供策略參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇米槁分布典型區(qū)域，即貴州省黔東南州紅水河一帶，在 3 個野生居群羅甸 (E 106°35′44″, N 25°17′20″)、壩碰 (E 106°3′52″, N 25°7′16″)、祥樂 (E 106°5′46″, N 25°10′32″)中隨機選擇 5 棵胸徑 32～38 cm左右的無病害掛果米槁植株并逐一標記，分別在2019年6月(幼果期)、8月(近成熟期)、10月(成熟期) 3個果期收集每個居群標記的植株根際土壤混勻；采樣時先去除林下表層腐殖質(zhì)和土壤，然后沿著米槁基部使用無菌鏟垂直挖取80 cm的剖面以獲取健康的細根，用抖落法將附著在根系2 mm左右的土壤抖入滅菌塑料袋中，迅速置于冰盒中保存并帶回實驗室[15]。然后將采集的土壤樣品分成兩份，一份置于室溫環(huán)境條件下(25℃)風干后用于化學性質(zhì)的測定，一份置于–80℃超低溫冰箱中保存，用于根際土壤微生物基因組提取；果實樣本收集與土壤樣本逐一對應，冷凍干燥后粉碎過0.25 mm篩備用。

1.2 測定方法

1.2.1 土壤養(yǎng)分測定 土壤養(yǎng)分與pH測定參照《土壤農(nóng)化分析》第三版[15]進行，其中pH使用水浸提-電位法測定，堿解氮使用半微量凱氏法，有效磷使用鉬銻抗比色法，速效鉀使用火焰光度法，有機質(zhì)使用重鉻酸鉀容量法測定。酸性磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶使用試劑盒方法測定，方法與結(jié)果計算參照試劑公司方案(北京索萊寶生物科學技術有限公司)。所有樣本重復測定3次。

1.2.2 根際微生物組成測定 用FastDNA?SPINKit for Soil試劑盒(美國Mpbio公司)提取真菌和細菌基因組DNA，操作步驟按照說明書進行，使用1%瓊脂糖凝膠 (5 V/cm, 20 min) 電泳檢測質(zhì)量，用 UV-1700紫外分光光度計檢測DNA濃度；真菌引物序列為：正向序列ITS1F (CTTGGTCATTTAGAGG AAGTAA)，反向序列 ITS2R (GCTGCGTTCTTCAT CGATGC)。細菌引物序列為：正向序列338F(ACTCCTACGGGAGGCAGCAG)，反向序列806R(GGACTACHVGGGTWTCTAAT)。PCR擴增采用TaKaRa rTaq DNA Polymerase，20 μL 反應體系：10 ×Buffer (2 μL)，2.5 mmol/L dNTPs (2 μL)，5 μmol/L Forward Primer (0.8 μL)，5 μmol/LReverse Primer(0.8 μL)，r-Taq Polymerase (0.2 μL)，牛血清白蛋白BSA (0.2 μL)，Template DNA (10 ng)，補 ddH2O 至20 μL。PCR 擴增參數(shù)：1 × (95℃ 3 min), 5 個循環(huán) ×(95℃ 30s; 55℃ 30s; 72℃ 45s)，72℃10 min，最后10℃ 直至停止 (PCR 儀：ABI GeneAmp? 9700 型)。PCR產(chǎn)物由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司代為測序 (Illumina Hiseq 平臺高通量)。

1.2.3 果實成分測定 粗脂肪與糖類參照劉剛等[16]的研究方法，檜烯、α-松油醇參照課題組前期建立的方法[16]。所有樣本重復測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

微生物組成分析流程：1）使用 Trimmomatic軟件，對raw data低質(zhì)量序列首先采用滑動窗口法掃描，當質(zhì)量低于20時，切掉堿基質(zhì)量平均值低于閾值的滑窗，并去除長度小于50 bp的序列；2）使用Flash軟件，將上一步合格的雙端raw data拼接，序列拼接時最大overlap為200 bp，得到完整paired end序列；3）使用QIIME中的split_librarie去除paired end序列中含有N堿基的序列，去除單堿基重復大于8的序列，去除長度小于200 bp的序列，得到clean tags 序列；4）使用UCHIME軟件去除clean tags中的嵌合體，最終得到用于后面OTU劃分(≥97%劃為同一個OTU)的valid tags。最后利用I-Sanger生物信息分析云(http://www.i-sanger.com/)進行數(shù)據(jù)處理和生物多樣性分析；土壤與果實數(shù)據(jù)用WPS表格整理，IBM SPSS 22軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，多均值比較采用Turkey，P< 0.05 時為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 米槁根際土壤化學特征與果實化學成分變化

表1表明，在米槁幼果期、近成熟期、成熟期所采集3個區(qū)域的根際土壤樣品，其化學性質(zhì)變化如下：pH在壩碰和羅甸幼果期最低、成熟期最高，在祥樂則是以近成熟期最高。堿解氮含量在壩碰和羅甸幼果期顯著高于近成熟期、成熟期，在祥樂則表現(xiàn)為幼果期高于近成熟期、成熟期。速效鉀含量壩碰和羅甸在幼果期顯著高于近成熟期、成熟期，祥樂則是近成熟期最高。有效磷含量在3個區(qū)域均呈現(xiàn)幼果期<近成熟期<成熟期，且同一區(qū)域不同果期均存在顯著差異。有機質(zhì)在壩碰和羅甸均以幼果期時含量最高而近成熟期時含量最低，祥樂則是近成熟期含量最高，但同一區(qū)域不同果期間均無顯著差異；脲酶(S-UE)活性在壩碰呈現(xiàn)出幼果期>成熟期>近成熟期，羅甸表現(xiàn)為近成熟期>成熟期>幼果期，祥樂表現(xiàn)為成熟期>近成熟期>幼果期，但壩碰和祥樂不同果期不存在顯著差異，羅甸幼果期顯著低于近成熟期和成熟期。酸性磷酸酶(S-ACP)在3個區(qū)域均表現(xiàn)為幼果期>成熟期>近成熟期，并且幼果期顯著高于近成熟期、成熟期。過氧化氫酶(S-CAT)在壩碰呈現(xiàn)出幼果期>成熟期>近成熟期，羅甸呈現(xiàn)出成熟期>幼果期>近成熟期，祥樂表現(xiàn)為成熟期>近成熟期>幼果期，壩碰和羅甸不同果期存在顯著差異，祥樂則是成熟期顯著高于近成熟期、幼果期。

表1 根際土壤化學特征Table 1 The chemical characteristics of rhizosphere soil

表2顯示，α-松油醇在壩碰以近成熟期含量最高，成熟期次之，幼果期最低，并且不同果期間均存在顯著差異。而羅甸和祥樂均隨著果實發(fā)育成熟含量逐步降低；檜烯在壩碰以幼果期含量最高，成熟期次之。而羅甸和祥樂則是隨著米槁果實發(fā)育成熟含量逐步上升，并且成熟期顯著高于幼果期；在糖類成分中總糖在3個區(qū)域均以近成熟期含量最高，并且均顯著高于幼果期。還原糖在壩碰和羅甸同樣以近成熟期含量最高，祥樂則以成熟期含量最高?？扇苄远嗵呛吭?個區(qū)域均以成熟期含量最高，幼果期次之。粗多糖在壩碰和羅甸則以成熟期含量最高、幼果期次之，而祥樂則以幼果期含量最高、成熟期次之。粗脂肪在3區(qū)域均隨著米槁果實發(fā)育成熟不斷積累升高，呈現(xiàn)出幼果期<近成熟期<成熟期，并且同一區(qū)域不同果期間均存在顯著差異。

表2 米槁果實化學成分的動態(tài)變化Table 2 Chemical component content of C. migao fruit at different fruit stages

2.2 樣品測序結(jié)果及測序深度

利用高通量測序?qū)?個產(chǎn)地不同果期的9個樣本rDNA ITS和 16S rDNA區(qū)全長進行測序，獲得真菌原始序列1740016條，有效優(yōu)質(zhì)序列870008條，按照相似性≥97%分類標準將其分為3026個OTU。獲得細菌原始序列1137478條，有效優(yōu)質(zhì)序列568739條，按照相似性≥97%分類標準將其分為4971個OTU(表3)。3個產(chǎn)地的9個樣本按照6月(幼果期)、8月(近成熟期)、10月(成熟期)進行次序分析；真菌樣本中：壩碰3個時期樣本OTU介于340～374，羅甸3個時期樣本OTU介于592～797，祥樂3個時期樣本OTU介于495～790。9個真菌樣本的稀釋曲線隨著抽提數(shù)據(jù)量的增多(圖1A)，逐步趨于平穩(wěn)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)較為合理，且各樣本覆蓋度均達0.98以上，說明測序結(jié)果已包含大部分真菌物種能夠進行后續(xù)分析；細菌樣本中：壩碰3個時期樣本OTU介于1623～2436，羅甸3個時期樣本OTU介于1734～2356，祥樂3個時期樣本的OTU介于1528～2388。同樣9個細菌樣本的稀釋曲線隨著抽提數(shù)據(jù)量的增多逐步趨于平穩(wěn)狀態(tài)(圖1B)，表明數(shù)據(jù)較為合理，且各樣本覆蓋度均達0.98以上，說明細菌測序結(jié)果也包含大部分細菌物種能夠進行后續(xù)分析。

表3 根際土壤樣本序列統(tǒng)計數(shù)據(jù)Table 3 Sequencing data statistics of 9 samples

圖1 米槁根際土壤OTU(≥97%)稀釋曲線(A、B)與韋恩圖(C、D、E、F)Fig. 1 OTU rarefaction curves (A, B) and Venn diagram (C, D, E, F) from rhizosphere soil of C. migao

3個居群中9個真菌樣本測序所得3815 OTU中，在3個居群(圖1C)中均存在的OTU數(shù)為178個，超過72.6 %的OTU (2197)僅在單個居群中有發(fā)現(xiàn)，其中LD居群OTU最為豐富；以不同果期作為觀測組來看 (圖1D)，在 3個時期中均存在的OTU數(shù)有437個，超過59.2% OTU (1700)僅在單個時期有分布；3個居群中9個細菌樣本測序所得9897 OTU中，僅有23.47 %在單個居群中有發(fā)現(xiàn)(圖1E)，3個居群中共有的OTU數(shù)僅1618個；以不同果期作為觀測組來看(圖1F)，在3個時期中均存在的OTU為2454個，達49.3 %，而僅有1007個OTU在單個時期分布。

2.3 微生物 Alpha 多樣性

真菌多樣性中香農(nóng)多樣性指數(shù)在壩碰表現(xiàn)為先降后升的趨勢，且在10月中旬最高，羅甸則表現(xiàn)表為逐步上升趨勢，在10月成熟期達到最高，祥樂則表現(xiàn)為先升后降的趨勢，在8月近成熟期達到最高。辛普森指數(shù)在壩碰表現(xiàn)為先升后降的趨勢，在羅甸則表現(xiàn)為逐步降低，在祥樂則表現(xiàn)為先降后升且在10月成熟期達到最高；細菌中香農(nóng)指數(shù)在壩碰表現(xiàn)為先降后升的趨勢，且在10月成熟期最高，在羅甸則表現(xiàn)為逐步上升趨勢，在10月成熟期達到最高，在祥樂則表現(xiàn)為逐步降低的趨勢。辛普森指數(shù)在壩碰表現(xiàn)為逐步降低的趨勢，在羅甸以及祥樂則表現(xiàn)為先升后降趨勢且在8月近成熟期最高(表3)。

2.4 根際微生物組成及分布特征

所有真菌樣本(圖2A)的3026個OTU隸屬于14門，42綱，105目，250科，485屬，從屬水平上來看3個產(chǎn)地真菌群落組成(除去未鑒定和相對豐度小于0.01類群)，在壩碰、羅甸以子囊菌門(Ascomycota)一未鑒定屬豐度最高；其次為被孢霉屬(Mortierella)，祥樂以雙歧桿菌科(Didymellaceae)一未鑒定屬豐度最高；其次為Saitozyma屬(圖2A)。以不同時期為觀測角度來看，3個果期采樣在屬水平真菌組成情況如下：根際真菌中幼果期Saitozyma被孢霉屬(Mortierella)較高，近成熟期以靈芝屬(Ganoderma)、小杯傘屬(Clitolybula)較高，成熟期以被孢霉屬(Mortierella)、Saitozyma較高(圖2B)。9個細菌樣本的4971個OTU隸屬于32門，91綱，244目，399科，711屬，從屬水平上來看(圖2C)3個產(chǎn)地細菌群落組成(除去未鑒定和相對豐度小于0.01類群)，壩碰以芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae)一未鑒定屬最為豐富，其次為芽孢桿菌屬(Bacillus)。羅甸以節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)豐度最高，其次為鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas)。祥樂以芽孢桿菌屬(Bacillus)最為豐富，其次為嗜酸棲熱菌屬(Acidothermus)。不同時期觀測角度來看3個果期采樣在屬水平細菌組成情況如下：根際細菌中幼果期以鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)較高，近成熟期以節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、芽孢桿菌屬(Bacillus)較高，成熟期以節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、不動桿菌屬 (Acidibacter)較高 (圖2D)。

圖2 米槁根際微生物分布Fig. 2 Distribution of rhizosphere microbe of C. migao

為了更好地反映不同果期樣本間的區(qū)別與聯(lián)系，對樣本進行了主坐標分析(PcoA)和非度量多維尺度分析(NMDS)，結(jié)果如圖3所示。PcoA分析顯示，真菌無論是以不同果期還是以居群為觀測組其相似性均較差，沒有表現(xiàn)出明顯樣本內(nèi)相似性。細菌則在居群水平上具有較好相似性，可以看到壩碰(BP-2、BP-3)、祥樂 (XL-2、XL-3)、羅甸 (LD-2、LD-3)的其中兩個樣本均較為相近。NMDS分析顯示，大多數(shù)樣本中真菌和細菌在不同果期和居群水平均未展示出較近的距離(僅細菌中羅甸的兩個樣本LD-1、LD-3距離較近)，說明在NMDS分析中樣本間的相似性較差。

圖3 樣本PCA (A、B)與NMDS (C、D)分析Fig. 3 PCA (A, B) and NMDS (C, D) analysis of samples

基于系統(tǒng)發(fā)育層次聚類分析法對9個樣品根際微生物相似性進行聚類分析，構(gòu)建根際真菌和細菌的聚類熱圖。根際土壤真菌屬水平的聚類熱圖中(圖4A)，紅黃藍色代表菌群的相對豐度，顏色越紅則代表其相對豐度越高。從樣本的聚類結(jié)果來看，BP-1、LD-2先聚為一支，然后再與LD-3聚為一支。LD-1、XL-3先聚為一支，最后再與BP-2、XL-2聚為一支。BP-3、XL-1則單獨聚為一支。根際土壤細菌屬水平的聚類熱圖中(圖4B)，紅黃藍色代表菌群的相對豐度，顏色越紅則代表其相對豐度越高。從樣本的聚類結(jié)果來看，根際細菌明顯聚為兩大類，其中BP-2、BP-3先聚為一支，再與XL-2、XL-3聚為一支。另一支則是LD-3、XL-1先聚為一支，再與LD-2聚為一支，最后再與BP-1、LD-1聚為一支。從不同居群和不同果期角度觀察聚類結(jié)果，雖然細菌樣本聚類結(jié)果較真菌聚類結(jié)果規(guī)律性好，但實際無論在同一居群還是同一時期樣本均沒有表現(xiàn)出聚類上的明顯靠近，說明在不同居群、不同時期樣本均具有明顯差異性。對于上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，應當結(jié)合根際微環(huán)境化學性質(zhì)進一步分析，而上述微生物組成的差異性在藥材品質(zhì)形成過程中扮演何種角色更是值得進一步研究。

圖4 聚類熱圖Fig. 4 Microbe from rhizosphere soil of C. migao heat map clustering

2.5 微生物與土壤、果實化學成分的關系

微生物與土壤化學性質(zhì)的RAD分析結(jié)果表明：脲酶(S-UE)對真菌組成影響最大，與Saitozyma屬、子囊菌門(Ascomycota)一未鑒定屬、真菌界一未鑒定屬呈正相關，與孢霉屬(Mortierella)負相關。其次為過氧化氫酶(S-CAT)，與真菌界(未鑒定屬)、蕉孢殼科(Diatrypaceae,未鑒定屬)、Saitozyma屬、子囊菌門(Ascomycota, 未鑒定屬)呈負相關(圖5A)土壤化學性質(zhì)與豐度前5的細菌相關性排序中(圖5B)：同樣受脲酶(S-UE)影響最大，與Athrobacter屬呈負相關，與Gommatimonadaceae科(未鑒定屬)、桿菌屬(Bacillus)呈正相關。其次為速效磷(AP)，與Gommatimonadaceae科(未鑒定屬)呈正相關，與桿菌屬(Bacillus)、Athrobacter屬呈負相關。

圖5 米槁根際土壤微生物群落與土壤化學性質(zhì)(A、B)和果實化學成分(C、D)的RDA關系Fig. 5 Redundancy (RDA) for microorganism community diversity and physicochemical properties of rhizosphere soil samples and fruit components of C. migao

微生物與米槁果實成分的RAD分析結(jié)果表明：真菌中(圖5C)一未鑒定物種對米槁果實成分積累影響最大，對檜烯、總糖積累有促進作用，但對α-松油醇、粗脂肪、還原糖積累可能起抑制作用。其次為Didymellaceae科一未鑒定屬，能促進α-松油醇、檜烯、可溶性多糖、粗多糖積累，但對粗脂肪、還原糖、總糖積累可能存在抑制作用。細菌中(圖5D)桿菌屬(Bacillus)對米槁果實成分積累影響最大，但可能對粗脂肪、總糖、α-松油醇、粗多糖、可溶性多糖、還原糖積累有抑制作用。其次為芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae)一未鑒定屬，對粗脂肪、粗多糖、可溶性多糖、還原糖、檜烯有促進作用，但對α-松油醇和總糖積累可能存在抑制作用。

3 討論

3.1 不同果期米槁果實化學成分積累特征

糖類、粗脂肪及揮發(fā)油是米槁果實中主要的化學組分，在米槁果實發(fā)育和藥材品質(zhì)形成過程中十分重要，其中糖類和粗脂肪含量是大多數(shù)果實中重要營養(yǎng)和能量儲存物質(zhì)。米槁果實中糖類在成熟時期除總糖含量低于近成熟期外，還原糖、可溶性多糖、粗多糖都在成熟時期含量最高，這與獼猴桃(Actinidia chinensis)、越橘 (Vaccinium vitis-idaea)糖類含量的變化趨勢相似[17–18]；粗脂肪含量隨著果實成熟逐步升高，這與油茶(Camellia oleifera)、平歐雜種榛 (Corylus heterophylla×Corylus.avellana)等大多數(shù)油料植物果實中粗脂肪積累過程相似[19–20]。糖類和粗脂肪含量的變化說明在米槁果實發(fā)育成熟的過程中發(fā)生物質(zhì)儲存形式的轉(zhuǎn)換，在米槁果實成熟時以粗脂肪為其主要儲能物質(zhì)。而米槁果實揮發(fā)油中的主要成分α-松油醇隨著果實生長到成熟階段總體含量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，這與果實類中藥枳實中α-松油醇的積累過程[21]一致；而檜烯呈現(xiàn)出逐步上升的趨勢，與米槁同科植物山蒼子(Litsea cubeba)果實中月桂烯積累過程[22]相似?？梢姄]發(fā)油中相關成分積累在芳香植物中具有相似的趨勢，作為米槁果實中的重要活性組分，米槁果實發(fā)育過程中揮發(fā)油的含量變化值得進一步研究。

3.2 不同果期米槁根際微生物群落變化的影響因素

米槁3個居群不同果實發(fā)育階段根際微生物OTU總數(shù)和優(yōu)勢菌屬具有較大的差異，在黃芪(Astragalus membranaceusvar.mongholicus)、地黃(Rehmannia glutinosa)不同物候階段的根際微生物變化中也觀察到類似的變化，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能在于植物活動過程中產(chǎn)生根系分泌物導致土壤理化環(huán)境變化，而RDA分析結(jié)果也證實了土壤酶活性和氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量影響了米槁根際微生物的組成[23–24]。此外，有些微生物類群在不同季節(jié)其豐度會存在穩(wěn)定的動態(tài)變化，其背后影響因素除了物種本身的生活史特性和土壤理化性質(zhì)外，最大驅(qū)動力便是季節(jié)變化導致土壤溫度和濕度的變化[25]。雖然不同果期(季節(jié))米槁根際微生物群落組成變化較大，但豐度較高的Mortierella、Saitozyma、Fusarium并未呈現(xiàn)出明顯變化規(guī)律，反而與S-UE、有效磷之間關系密切。有研究指出是因為土壤病原菌與宿主之間的負反饋調(diào)節(jié)不受非生物環(huán)境條件(溫度和土壤濕度)的影響[26]，而不同果期米槁根際土壤病原菌類群中Mortierella、Saitozyma、Fusarium均具有植物致病特點[27–28]，一定程度上解釋了不同果期根際微生物的季節(jié)動態(tài)變化不規(guī)律的原因。

3.3 根際微生物對米槁果實化學成分積累的影響

在植物生長發(fā)育過程中根際微生物的重要性已在大量生產(chǎn)實踐中被證實[29]，例如根際中厚壁菌等類群在蒙古黃芪 (Astragalus membranaceusvar.mongholicus)生長發(fā)育過程中顯著影響其有效成分毛蕊異黃酮的積累，同樣在玉米(Zea mays)生長成熟過程中桿菌屬(Bacillus)能夠有效促進其植株生長[30–31]。本研究結(jié)果表明，在不同果期米槁根際微生物中Saitozyma、被孢霉屬(Mortierella)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、桿菌屬(Bacillus)等類群與果實化學成分積累有著密切聯(lián)系。然而不同產(chǎn)地米槁果實成熟時期則是傘菌屬(Agaricus)、鐮孢菌屬(Fusarium)與米槁果實化學成分積累呈顯著相關，說明在米槁果實發(fā)育過程中化學成分積累和不同產(chǎn)地果實化學成分差異是由不同微生物主導所致[32]。與米槁果實成分積累關系密切的類群中，Saitozyma屬于酵母菌，雖然在土壤中廣泛存在，但目前關于其對植物生長的影響的認識仍十分缺乏[33]。被孢霉屬(Mortierella)已被證實對植物脂肪酸類和揮發(fā)油的積累具有明顯促進效應，而米槁果實中揮發(fā)油和脂肪便是其化學成分的重要組成部分(α-松油醇、檜烯、粗脂肪)，被孢霉屬(Mortierella)與米槁果實中α-松油醇、檜烯、粗脂肪的關系[34]也驗證了這一點。節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)已被認知是植物生長促進根際菌，能夠促進植物體內(nèi)糖類的積累，RDA分析也證實了其對米槁果實中糖類具有明顯促進作用[32]。而桿菌屬(Bacillus)具有較強的解磷、解鉀能力，并且是重要的生防菌，可產(chǎn)生抗菌化合物，這對于米槁這種大喬木在生活過程中維持個體健康和生產(chǎn)力及果實發(fā)育成熟過程營養(yǎng)供給十分重要[35]。另外RDA分析也表明，堿解氮、酸性磷酸酶、速效磷對米槁果實糖類與粗脂肪積累同樣有著不可忽視的影響，目前在某些經(jīng)濟作物大田試驗[36]中已觀察到這種現(xiàn)象。試驗結(jié)果充分說明，米槁果實發(fā)育過程中營養(yǎng)成分積累與部分根際微生物類群和土壤化學性質(zhì)密切相關，但其具體機理尚需進一步通過田間試驗驗證。

4 結(jié)論

米槁根際微生物群落在幼果期、近成熟期和成熟期多樣性有明顯差異，不同果期米槁根際微生物均以子囊菌門(Ascomycota，未鑒定屬)，Saitozyma、被孢霉屬(Mortierella)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)等類群對果實化學成分積累具有明顯促進作用。其中品質(zhì)最佳的羅甸居群受子囊菌門(Ascomycota，未鑒定屬)影響最大，壩碰、祥樂居群則受被孢霉屬(Mortierella)影響最大，這有別于不同產(chǎn)地根際真菌中傘菌屬(Agaricus)、鐮孢菌屬(Fusarium)、瓶霉屬(Phialophora)對米槁果實松油醇、檜烯積累影響最大的結(jié)論。說明在米槁果實發(fā)育成熟過程中不同產(chǎn)地土壤微生物對米槁果實品質(zhì)影響的主導類群不一致，而在不同果期微生物群落結(jié)構(gòu)變化又主要受到土壤脲酶(SUE)活性的影響。