任改弟，王光飛，馬 艷,4*

(1 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，南京 210014；2 農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210014；3 江蘇大學(xué)生命科學(xué)研究院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；4 江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013)

土傳病害是指生活于土壤中的植物病原性真菌、細(xì)菌、病毒和線蟲在條件適宜時(shí)侵染植物根、莖部而引起的作物病害。土傳病害極其普遍，常見的土傳病害有水稻、玉米、小麥的紋枯病，棉花立枯病、黃萎病，大豆根腐病等。土壤中引起土傳病害的重要病原菌有細(xì)菌類的歐文氏菌屬和鏈霉菌屬，真菌類的鐮刀菌屬、絲核菌屬和輪枝菌屬，以及卵菌中的疫霉屬和腐霉屬等[1]。近年來，隨著集約化種植制度的提高，管理不善、單一作物連續(xù)種植、秸稈還田等因素導(dǎo)致的土傳病害日益嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到作物的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[2]，成為限制農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。

在植物生長(zhǎng)過程中，由于根系分泌物的分泌從而在根系周圍形成了物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)不同于土體土的特殊微域，Hiltener將其稱之為“根際”，主要是指根表面1 ~ 2 cm的薄層區(qū)域。根系分泌物數(shù)量可觀，是保持根際微生態(tài)系統(tǒng)活力的關(guān)鍵因素，也是根際對(duì)話的主要調(diào)控者以及植物-土壤-病原微生物相互作用的橋梁，是決定病原菌-作物關(guān)系的關(guān)鍵生態(tài)因子，對(duì)土傳病害發(fā)生有重要作用。基于此，根系分泌物與土傳病害關(guān)系研究正成為現(xiàn)代科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)話題。根系分泌物可以直接作用于病原菌，影響病原菌的生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而影響病原菌的侵染勢(shì)以及病害發(fā)生，也可以通過影響根際的其他微生物而間接影響病原菌，還可以通過影響根際微域的環(huán)境條件(如理化因素)間接影響病原菌的生長(zhǎng)與存活狀態(tài)，進(jìn)而影響病原菌的侵染勢(shì)及病害發(fā)生。本研究著重從根系分泌物的種類及產(chǎn)生機(jī)理，根系分泌物對(duì)病原菌的直接作用方式，根系分泌物通過影響根際土壤環(huán)境條件、根際其他微生物而間接影響病原菌的作用方式方面，論述根系分泌物與土傳病害關(guān)系的研究進(jìn)展，并展望了今后研究的方向與重點(diǎn)，以期為發(fā)展土傳病害的產(chǎn)生原理和完善土傳病害根際防控技術(shù)提供依據(jù)。

1 根系分泌物

1.1 根系分泌物的定義與分類

植物的顯著代謝特征就是其在生長(zhǎng)過程中可以通過根系的不同部位向環(huán)境中分泌或溢泌大量的化合物[3]，這些化合物是一種復(fù)雜的非均一體系，統(tǒng)稱為根系分泌物。據(jù)估計(jì)，植物光合作用固定的碳有高達(dá)40%(或者更多)以根系分泌物的形式被轉(zhuǎn)移到根際土壤中[3-5]。根系分泌物成分眾多，數(shù)量各異。廣義的根系分泌物可以分為4種類型：①分泌物，根部細(xì)胞主動(dòng)釋放的一些具有一定生理功能的有機(jī)物質(zhì)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素遷移、植物解毒、信號(hào)傳遞、抵御脅迫等起重要作用；②滲出物，由根部細(xì)胞通過被動(dòng)形式滲出的低分子量化合物，如糖類；③裂解物質(zhì)， 成熟的根段表皮細(xì)胞分解產(chǎn)物及脫落的根冠細(xì)胞、細(xì)胞碎片和根毛等；④黏膠質(zhì)，根冠細(xì)胞、沒有形成次生壁的表皮細(xì)胞和根毛分泌的黏膠狀物質(zhì)[6]。根系分泌物的種類預(yù)計(jì)在2 000種以上，為了研究方便，一些學(xué)者按照根系分泌物組分的分子量將根系分泌物分為兩類：①低分子量根系分泌物 (分子量<1 000 Da)，主要包括有機(jī)酸、酚酸、氨基酸、多肽、可溶性糖、可溶性蛋白、植物激素、維生素，以及OH–、H+、Na+等離子；②高分子量根系分泌物 (分子量>1 000 Da)，主要包括黏膠物質(zhì)、黏液、邊緣細(xì)胞、根冠細(xì)胞、未形成細(xì)胞壁的表皮細(xì)胞、聚多糖、多糖醛酸、胞外酶等[4,7,8]。狹義的根系分泌物主要包括植物通過溢泌作用釋放到土壤中的低分子可溶性物質(zhì)，這部分物質(zhì)也是目前根系分泌物作用和功能研究主要關(guān)注的對(duì)象[8]。

1.2 根系分泌物的產(chǎn)生機(jī)理

根系分泌現(xiàn)象是根系的一種正常的、積極的生理現(xiàn)象，是根系固有的生理功能，是植物長(zhǎng)期適應(yīng)外界環(huán)境而形成的一種適應(yīng)機(jī)制[9-10]。從代謝角度考慮，根系分泌物的產(chǎn)生主要有兩條途徑，即植物的代謝途徑和非代謝途徑。代謝途徑又可分為基礎(chǔ)代謝和次生代謝，基礎(chǔ)代謝是指植物遇到環(huán)境脅迫時(shí)，根系主動(dòng)或者被動(dòng)釋放多種化學(xué)物質(zhì)，以維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育。如缺磷時(shí)，植物根系通過大量分泌有機(jī)酸、質(zhì)子、酸性磷酸酶活化土壤中的難溶性磷，改善土壤有效磷水平，維持植物體正常的生命活動(dòng)[11-14]；缺鐵時(shí)，根系可以通過分泌對(duì)Fe3+具有極強(qiáng)絡(luò)合能力的鐵載體來提高根系對(duì)鐵的吸收[15]。在金屬污染物脅迫下，某些植物的根系分泌物能螯合土壤中的重金屬，降低重金屬的有效性，減少植物對(duì)有害金屬的吸收[16]；在鋁脅迫下，小麥可以分泌大量的蘋果酸和檸檬酸來螯合鋁陽離子，以降低鋁對(duì)植物根系的毒害作用[17]；肉桂也可增加檸檬酸的分泌降低鋁毒[18]。次生代謝產(chǎn)物不參與植物生長(zhǎng)繁殖，但是可以提高植物對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)能力。例如，植物次生代謝產(chǎn)物中的化感物質(zhì)(如肉桂酸、香草醛、對(duì)羥基苯甲酸等)對(duì)周圍植物有抑制作用，甚至造成自毒作用[6]。非代謝途徑產(chǎn)生的根系分泌物是不受植物代謝調(diào)控釋放的分泌物，主要有細(xì)胞間隙的滲透物、根細(xì)胞的分解產(chǎn)物和細(xì)胞釋放的內(nèi)含物[19]。

植物根系分泌物的組成和含量受植物自身?xiàng)l件的影響，也與周圍的環(huán)境條件密切相關(guān)。物種差異、生育期[20]、土壤的營(yíng)養(yǎng)元素水平[11-14]、根際微生物[21]都影響著根系分泌物的組成和含量。

2 根系分泌物與土傳病害的關(guān)系

2.1 根系分泌物中的化感自毒物質(zhì)與土傳病害發(fā)生的關(guān)系

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，許多化感物質(zhì)不僅對(duì)植物有作用，其對(duì)微生物、動(dòng)物特別是昆蟲也有作用。當(dāng)受體和供體同屬于一種植物時(shí)產(chǎn)生抑制作用的現(xiàn)象，稱為植物的自毒作用(autotoxicity)。自毒作用是化感作用的一種特殊形式，是發(fā)生在種內(nèi)植物間的抑制作用，是植物界“化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)”的特例[22]。

根系分泌是化感自毒物質(zhì)進(jìn)入土壤的主要途徑之一，根的頂端區(qū)域是植物分泌化感物質(zhì)的主要部位。多數(shù)研究表明，根系分泌的化感物質(zhì)能夠在土壤中積累并且對(duì)下季作物產(chǎn)生有害影響[23]，是引起土傳病害而導(dǎo)致連作障礙的重要因素[24]。凡是引起自毒作用的作物一般也容易引起土傳病害[25-26]。煙草根系分泌物中的化感自毒物質(zhì)肉桂酸、肉豆蔻酸、富馬酸加快了煙草枯萎病發(fā)生進(jìn)程[24]。甜瓜根系分泌物中化感自毒物質(zhì)對(duì)病原菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)表現(xiàn)出刺激作用，增加了甜瓜枯萎病的發(fā)病率[26]。黃瓜根系分泌物的自毒物質(zhì)肉桂酸降低了黃瓜的光合作用、氣孔導(dǎo)度，從而降低了黃瓜的生長(zhǎng)能力，使黃瓜根系更容易感染病原菌，加重黃瓜枯萎病發(fā)病程度，隨著肉桂酸濃度升高，黃瓜光合作用和氣孔導(dǎo)度被抑制程度以及黃瓜枯萎病發(fā)病程度越大[25]。

化感自毒物質(zhì)通過多種方式影響土傳病害。煙草根系分泌物中的化感自毒物質(zhì)可以作為化學(xué)信息素吸引病原菌，誘導(dǎo)病原菌形成生物膜，提高病原菌在根部的定殖能力，加快煙草枯萎病發(fā)生進(jìn)程[24]。甜瓜根系分泌的化感自毒物質(zhì)不僅促進(jìn)了病原菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)，還增強(qiáng)了病原菌致病性基因的表達(dá)，促進(jìn)了病原菌的侵染，加重了病害發(fā)病程度[27]。百合根系分泌的主要自毒物質(zhì)鄰苯二甲酸雖然不抑制病原菌產(chǎn)孢，但是能顯著刺激病原菌產(chǎn)真菌毒素，并提高了病原菌與致病相關(guān)水解酶的活性，從而促進(jìn)了百合枯萎病的發(fā)生[28]。病害發(fā)生是病原菌–植物相互作用的結(jié)果。根系分泌的化感自毒物質(zhì)也可以通過影響植物的生理生化過程而影響植物抗性，影響土傳病害的發(fā)生和發(fā)展[29]。例如，黃瓜根系分泌物中的化感自毒物質(zhì)肉桂酸對(duì)黃瓜根系造成了氧化脅迫，黃瓜的保護(hù)酶活性降低，根系活性氧自由基含量增加，加速了膜脂過氧化物程度，從而使病原菌更容易侵染，導(dǎo)致枯萎病發(fā)病率提高，加重土傳病害發(fā)生[30]。自毒物質(zhì)對(duì)羥基苯甲酸處理使草莓不同抗性品種根系分泌物的變化均有天冬氨酸等對(duì)枯萎病菌“抑制型”氨基酸含量減少、“促進(jìn)型”氨基酸種類和含量增加的趨勢(shì)，也導(dǎo)致同等條件下品種間枯萎病發(fā)生程度明顯不同[31]。根系分泌的自毒物質(zhì)還可以與病原菌通過協(xié)同作用，加快病害發(fā)生進(jìn)程。例如，地黃須根自毒物質(zhì)特別是阿魏酸和對(duì)羥基苯甲酸不僅能誘導(dǎo)地黃?；筒≡木z生長(zhǎng)和孢子增殖及萌發(fā)，還通過增強(qiáng)病原菌體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)如SH3結(jié)構(gòu)和F-box蛋白體系和分子伴侶等修飾原件，加強(qiáng)機(jī)體內(nèi)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)等過程的調(diào)控，通過破壞宿主細(xì)胞壁和防御體系，增強(qiáng)病原菌對(duì)宿主的侵染能力，從而加劇對(duì)地黃的致害過程[32]。

根系分泌化感自毒物質(zhì)種類和濃度影響著其對(duì)土傳病害的加劇程度。甜瓜根系分泌物中自毒物質(zhì)阿魏酸、苯甲酸、肉桂酸不僅促進(jìn)了尖孢鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)，而且對(duì)甜瓜枯萎病的病情指數(shù)有顯著的促進(jìn)作用，濃度越高，甜瓜枯萎病越嚴(yán)重；而丁香酸在低濃度(0.05 mmol/L)處理下對(duì)病原菌孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)，以及病情指數(shù)無影響，而高濃度處理則能顯著促進(jìn)病原菌孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)，增加了病害指數(shù)[33]。黃瓜根系分泌物中的自毒物質(zhì)肉桂酸加重了黃瓜枯萎病的發(fā)病程度，肉桂酸濃度越高，病害越嚴(yán)重[25]。有學(xué)者認(rèn)為，根系分泌物中化感自毒物質(zhì)的種類與濃度能夠決定鐮刀菌、立枯絲核菌等土傳病原真菌的數(shù)量和密度，是田間作物與病原菌之間的紐帶[34]。

2.2 根系分泌物通過誘導(dǎo)根際微生物影響土傳病害

病原菌的大量生長(zhǎng)繁殖和侵染是病原菌與其他微生物相互作用的結(jié)果。根系分泌物也可以通過影響根際微生物的群落組成而影響病原菌對(duì)植物的侵染以及病害發(fā)生。已有研究顯示，植物根際環(huán)境中的微生物菌群與病原菌之間存在著強(qiáng)烈的資源競(jìng)爭(zhēng)(resource competition)，根際環(huán)境中的微生物多樣性越高，植物對(duì)病原菌侵染的抵抗性越強(qiáng)[35]。根系分泌物也可以通過調(diào)控微生物群落來間接抵御外界非生物因素[36]和包括病原菌侵染[37]在內(nèi)的生物因素的壓力。已有研究表明，根系分泌物可以吸引更多的有益微生物，影響根際微生物菌群的組裝，從而增加植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力[36]。相反，也有研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)病土壤中，并不是因?yàn)楦捣置谖锏幕凶饔脤?dǎo)致植物發(fā)病，而是因?yàn)楦捣置谖餃p少了植物促生細(xì)菌和菌根真菌等有益微生物而增加了病原真菌的積累，從而導(dǎo)致植物發(fā)病[37]。已有研究還發(fā)現(xiàn)，植物葉片受到病原菌侵染后，可以刺激蘋果酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量增加，使更多的蘋果酸進(jìn)入根際，從而招募更多的有益菌向根際聚集，這些有益菌可進(jìn)一步引發(fā)植物的誘導(dǎo)性系統(tǒng)抗性(induced systemic resistance)以對(duì)病原菌產(chǎn)生防御反應(yīng)[38]。可見，根系分泌物在植物–微生物互作關(guān)系中所扮演的重要角色。通過PhyloChip技術(shù)和可培養(yǎng)方法分析抑病型土壤(disease suppressive soil)和利病型土壤(disease conducive soil)中的微生物群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)于抑病型土壤的甜菜其根際的優(yōu)勢(shì)菌群多數(shù)為拮抗病原菌相關(guān)的微生物，如放線菌門、β變形菌綱、γ變形菌綱等，這是由根系分泌物介導(dǎo)下植物與根際特異微生物共同作用的結(jié)果[39]。Ren等[40]通過分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法研究發(fā)現(xiàn)，在糖類根系分泌物作用下，枯萎病病原菌之所以能夠快速生長(zhǎng)繁殖，主要是因?yàn)榉肿由鷳B(tài)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵物種與病原菌存在著正相互作用，這些關(guān)鍵物種很可能作為枯萎病病原菌的“幫兇”，促進(jìn)了病原菌的快速生長(zhǎng)繁殖。

2.3 根系分泌物通過直接影響病原菌而影響土傳病害

根際分泌物可以通過其本身的直接作用調(diào)節(jié)病原菌的生長(zhǎng)。植物明顯的代謝特點(diǎn)是其在生長(zhǎng)過程中可以通過根系的不同部位向環(huán)境中分泌或溢泌大量的有機(jī)酸、氨基酸、糖類、CO2等多種代謝產(chǎn)物，從而在植物根系周圍形成物理、化學(xué)和生物性質(zhì)不同于土體的獨(dú)特區(qū)域。這一獨(dú)特區(qū)域?qū)ΩH微生物而言，相當(dāng)于一個(gè)天然的選擇性培養(yǎng)基。在同一種作物連續(xù)種植條件下，如果作物的某特定根系分泌物滿足了病原菌的“嗜好”，則病原菌大量繁殖并逐年積累，減少其他微生物菌群的生態(tài)位，使病原菌和其他微生物之間形成此長(zhǎng)彼消的狀態(tài)，打破了微生物之間的平衡，從而加重土傳病害。吳鳳芝等[41]研究發(fā)現(xiàn)，大棚土培與溫室土培黃瓜幼苗的根系分泌物對(duì)病原菌菌絲的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，與露地相比均達(dá)到差異顯著水平，說明連作土壤的黃瓜根系分泌物有促進(jìn)黃瓜枯萎病病原菌菌絲生長(zhǎng)的作用。鞠會(huì)艷等[42]研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作后，大豆根系分泌的糖類物質(zhì)對(duì)根際土壤中的3種主要根腐病致病菌——尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)、半裸鐮刀菌(Fusarium semiteetum)、粉紅粘帚菌(Clonostachys rosea)的生長(zhǎng)表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的現(xiàn)象，而根系分泌的氨基酸則促進(jìn)了這3種根腐病致病菌的生長(zhǎng)。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，人參根系分泌的糖和氨基酸還能使人參細(xì)菌性軟腐病菌對(duì)其表現(xiàn)出化學(xué)趨向性響應(yīng)[43]。化學(xué)趨向性是某些病原菌對(duì)寄主植物信號(hào)進(jìn)行感應(yīng)，并侵染植物、加速在侵染部位定殖的一種重要方式，而且這種化學(xué)趨向性會(huì)改變微生態(tài)環(huán)境，使菌體大量繁殖[24,44]。

植物可以通過分泌化感物質(zhì)、抗真菌活性蛋白、植物抗毒素、信號(hào)阻斷物等物質(zhì)影響病原菌的生長(zhǎng)或干擾病原菌正常的生理功能。根系分泌物能夠抑制病原菌的一個(gè)重要原因就是根系分泌物中的化感物質(zhì)(比如有機(jī)酸，特別是酚酸類物質(zhì))對(duì)病原菌的直接殺滅作用[45-46]。已有研究表明，土豆[47]和黃瓜[41]的根系分泌物能夠促進(jìn)枯萎病病原菌的生長(zhǎng)和萌發(fā)，而嫁接西瓜的根系分泌物則能抑制西瓜枯萎病菌[48]。在一個(gè)西瓜/水稻輪作的體系中，西瓜枯萎病得到了很好的抑制，是因?yàn)樗靖捣置谖镆种屏思怄哏牭毒纳L(zhǎng)[49]。當(dāng)羅勒(Ocimum basilicum)受到終極腐霉菌(Pythium ultimum)侵染后，羅勒的根系會(huì)分泌出大量的迷迭香酸，并殺滅多種根際細(xì)菌和病原菌，顯示出巨大的抑菌活性，從而減輕該病菌的危害[50]。此外，羅勒的根還可以向根際分泌大量的抗真菌活性蛋白，例如核糖體失活蛋白(RIP)、幾丁質(zhì)酶等[51]。其中核糖體失活蛋白具有N-糖苷酶活性，能從大rRNA中移除特定的腺嘌呤，從而在運(yùn)輸步驟上阻止蛋白質(zhì)合成[51]；其還具有抗真菌活性，能夠抑制根腐病菌里氏木霉(Trichoderma reesei)和立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)的生長(zhǎng)[52]。某些植物還可以通過分泌β-1,3-葡聚糖酶、植物抗毒素(phytoalexin)等生物活性物質(zhì)來抑制病原菌的生長(zhǎng)[7]。一些植物通過長(zhǎng)期的進(jìn)化已經(jīng)形成了防御病原微生物的機(jī)制，例如，可以通過產(chǎn)生信號(hào)分子類似物、信號(hào)分子阻斷物、信號(hào)降解酶，或抑制產(chǎn)信號(hào)分子的活性來干擾某些病原細(xì)菌的群體效應(yīng)，抑制病原菌生長(zhǎng)或干擾病原菌正常的生理活動(dòng)[3]。

2.4 根系分泌物通過影響根際土壤環(huán)境而影響土傳病害

有機(jī)酸是植物根系分泌的一種重要的有機(jī)物質(zhì)，是植物新陳代謝(三羧酸循環(huán)等)過程中的重要中間產(chǎn)物。植物根系分泌的有機(jī)酸主要有草酸、蘋果酸、延胡索酸、檸檬酸、乙酸、乳酸、異檸檬酸、琥珀酸、烏頭酸等[7]。一方面，這些有機(jī)酸可以活化根際中的營(yíng)養(yǎng)元素，增加營(yíng)養(yǎng)元素的有效性[11]，螯合游離的鋁陽離子，以降低鋁對(duì)植物的毒害作用[17]；另一方面，這些有機(jī)酸以及以酸的形式出現(xiàn)的黏膠物質(zhì)攜帶的羧基等酸性基團(tuán)所釋放的H+還會(huì)使土壤酸化[44]。眾所周知，土壤pH對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響很大。已有研究表明，酸化土壤中，細(xì)菌多樣性下降，真菌增多，促使土傳病原菌大量增殖，進(jìn)而加劇病蟲害發(fā)生；土壤pH每降低1個(gè)單位，發(fā)病率約增加14 ~ 18個(gè)百分點(diǎn)[53]。雷亦晨[54]研究發(fā)現(xiàn)，土壤酸化是誘發(fā)山核桃干腐病的主要原因，當(dāng)土壤pH<4.4時(shí)，山核桃干腐病發(fā)病率為100%；當(dāng)pH 4.4 ~ 5.2時(shí)，發(fā)病率為88.9%；當(dāng)pH>5.2時(shí)，發(fā)病率為45%，在此范圍內(nèi)，隨著pH升高，植株發(fā)病情況減輕。也有作者從反面驗(yàn)證了土壤酸化和土傳病害的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)一方面堿性肥料通過有效地提高香蕉田土壤pH，從而顯著降低香蕉發(fā)病率和病情指數(shù)，另一方面堿性肥料施入土壤后所創(chuàng)造的偏堿性環(huán)境能有效地抑制尖孢鐮刀菌的萌發(fā)和致病，而且有利于其他有益微生物的生長(zhǎng)，從而為香蕉健康生長(zhǎng)營(yíng)造良好的土壤環(huán)境[55]。Wu等[56]研究發(fā)現(xiàn)，太子參根系分泌的有機(jī)酸增加了病原真菌的H+流出量和質(zhì)膜H+-ATP酶活性，降低了有益真菌的H+流出量和質(zhì)膜H+-ATP酶活性，這些作用創(chuàng)造了一個(gè)酸性環(huán)境，以抑制有益細(xì)菌(假單胞菌)和積累專門的植物病原體(尖孢鐮刀菌、踝節(jié)霉菌(Talaromyces helicus)、Kosakonia sacchari)。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，煙草根系分泌物中的草酸主要是通過其致酸性影響青枯雷爾氏菌和寄主之間的互作，加重了煙草青枯病的發(fā)生[57]。

總的來說，根系分泌的有機(jī)酸不僅能直接使根際環(huán)境酸化，還能促使病原菌釋放H+進(jìn)一步間接使根際環(huán)境酸化，而根際土壤的酸化更有利于病原菌的生長(zhǎng)繁殖，使有益菌銳減，打破了微生物群落的平衡，加劇土傳病害發(fā)生；根系分泌物所引起的酸性還可以影響病原菌與和寄主之間的互作，加重土傳病害發(fā)生。在作物連作條件下，根系分泌物導(dǎo)致的土壤酸化進(jìn)一步加劇，病原菌逐漸累積，有益菌逐步減少，微生物群落結(jié)構(gòu)的失衡反過來進(jìn)一步加劇土壤酸化，如此惡性循環(huán)，加重土傳病害發(fā)生。

3 展望

目前在根系分泌物與土傳病害關(guān)系研究方面，雖然取得了一定的進(jìn)展，但可能由于該領(lǐng)域涉及植物病理學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等，是一項(xiàng)多學(xué)科交叉的錯(cuò)綜復(fù)雜的工程，對(duì)于連作條件下土傳病害導(dǎo)致的連作障礙成因的研究進(jìn)展不大。

未來在研究根系分泌物–土傳病害–連作障礙關(guān)系方面，建議應(yīng)著重開展以下研究：

1)建立根系分泌物的原位收集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、量化方法技術(shù)體系。目前研究方法存在的主要問題是：①許多研究是基于水培條件對(duì)根系分泌分泌物情況進(jìn)行研究，但是，水培植物一般根毛發(fā)育較少，生長(zhǎng)時(shí)無機(jī)械阻力，水培與真實(shí)的土培條件下的通氣情況、營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分分布有較大區(qū)別；②收集根系分泌物時(shí)極易擾動(dòng)根系，引起根系生理機(jī)制變化，影響根系分泌物的正常分泌；③根系分泌物的分離純化方法過程繁瑣，純化得到的組分通常只占根系分泌物總量中的很小一部分，鑒定出的成分也受鑒定方法的特定性所限，大量的未知組分無法鑒定[58]。因此，今后需要改進(jìn)根系分泌物研究方法，設(shè)計(jì)既能反映植物根系在土壤系統(tǒng)中正常分泌，又可以排除微生物干擾的根系分泌物原位收集方法；簡(jiǎn)化根系分泌物純化方法，結(jié)合分析化學(xué)研究方法，利用新型的現(xiàn)代檢測(cè)儀器，完善根系分泌物的分離純化與鑒定技術(shù)，最終建立根系分泌物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法體系。

2)耦合利用組學(xué)技術(shù)，建立植物–根系分泌物–所調(diào)控微生物組成與功能–病害之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)公用平臺(tái)。土壤種類、土壤物理化學(xué)性狀、土壤生物學(xué)性狀、農(nóng)藝措施、施肥方式、植物生育期等因素均可以直接或間接影響植物根系分泌物的分泌，因此，耦合利用高通量測(cè)序、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)，明確某一種(類)植物在某一生育期分泌了哪些根系分泌物，這些根系分泌物調(diào)控了哪些微生物類群，調(diào)控的微生物菌群的功能是什么，調(diào)控的微生物與病害發(fā)生有什么關(guān)系，建立植物–根系分泌物–所調(diào)控微生物組成與功能–病害四者之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，一方面有利于后續(xù)研究者開展植物根際研究，另一方面可以加快通過根際調(diào)控來控制病害發(fā)生的方法學(xué)的建立。

3)關(guān)于根系分泌物與根際病原菌互作機(jī)制研究方面，應(yīng)該加強(qiáng)下面兩方面的研究：①加強(qiáng)根際環(huán)境中病原菌與其他微生物相互作用關(guān)系研究。只有充分認(rèn)識(shí)病原菌生存繁殖時(shí)周圍的微生態(tài)環(huán)境，甄別出“核心致病微生物組”和“核心功能微生物組”，才能通過人為措施來打破或增強(qiáng)病原菌與其他微生物之間的關(guān)系，達(dá)到防控病害的目的。近年來，基于高通量測(cè)序的分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法開始應(yīng)用于微生物相互作用關(guān)系研究中，通過該方法，研究者可以推斷病原菌和其他微生物的相互關(guān)系。但是由于土壤環(huán)境中微生物的多樣性和土壤環(huán)境的復(fù)雜性，通過分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法建立的微生物之間的相互關(guān)系，不能真實(shí)反映原位根際環(huán)境中微生物之間的相互關(guān)系。因此，需要建立在原位根際環(huán)境中證實(shí)病原菌和其他微生物相互作用的技術(shù)體系，使微生物相互作用的研究取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。②加強(qiáng)根系分泌物作用下導(dǎo)致植物發(fā)病的病原菌濃度閾值研究。解決土傳病害的根本出路在于將土壤中的病原菌控制在對(duì)作物安全的范圍內(nèi)。病原菌濃度閾值是了解土傳病害的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和必需數(shù)據(jù)。但目前，導(dǎo)致植物發(fā)病的病原菌的濃度閾值，以及不同類型土壤、不同土壤環(huán)境條件下病原菌濃度閾值方面的研究尚屬空白。今后可以以常見土傳病害為導(dǎo)向，在全國(guó)范圍開展不同土壤類型、不同環(huán)境條件下病原菌濃度與發(fā)病率關(guān)系調(diào)查，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，破解病原菌濃度的致病閾值。