半夏連作對根際土壤微生物群落的影響研究

劉詩蓉，王紅蘭，孫 輝，楊 萍，蔣舜媛，蔣桂華

半夏連作對根際土壤微生物群落的影響研究

劉詩蓉1, 2，王紅蘭2*，孫 輝3，楊 萍2，蔣舜媛2，蔣桂華1*

1. 成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，四川 成都 611137 2. 四川省中醫(yī)藥科學(xué)院，四川 成都 610041 3. 四川大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，四川 成都 610065

探明半夏連作對根際土壤微生物群落的影響規(guī)律，以指導(dǎo)半夏連續(xù)高產(chǎn)栽培。采用 PacBio Sequel測序手段對正茬（CK）、連作一茬（A）、二茬（B）和三茬（C）半夏不同生長時(shí)期根際土壤微生物進(jìn)行測序，對比分析其微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異。隨著連茬次數(shù)的增加，潛在致病細(xì)菌如果膠桿菌、真菌如子囊菌門Ascomycota菌群、鐮刀菌屬真菌和瓜亡革菌等豐度增加，球黑孢霉隨著連茬次數(shù)的增加逐漸成為優(yōu)勢菌群，有益真菌如球囊菌門Glomeromycota菌群豐度減少；隨著連茬次數(shù)增加，半夏根際土壤中細(xì)菌和真菌多樣性均降低；根際土壤pH值隨著半夏生長周期的延長波動(dòng)變化，可能導(dǎo)致根際細(xì)菌和真菌多樣性和功能類群變化，從而使一些致病菌在半夏塊莖膨大期和成熟期形成優(yōu)勢種群。隨著半夏連茬次數(shù)的增加，根際土壤有益微生物豐度減少、有害微生物豐度增加，根際土壤微生物群落多樣性降低，根際土壤pH值波動(dòng)變化，是半夏連作障礙形成的重要原因。

半夏；連作障礙；根際土壤；PacBio Sequel測序；微生物多樣性；群落結(jié)構(gòu)

大宗中藥材半夏為天南星科植物半夏(Thunb.) Breit.的干燥塊莖，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1]，具有燥濕化痰、降逆止嘔、消痞散結(jié)等功效[2]。隨著半夏市場需求增加引發(fā)的供需矛盾日益尖銳，人工栽培半夏已經(jīng)成為必然趨勢。四川盆地是半夏傳統(tǒng)道地產(chǎn)區(qū)，課題組前期在盆地丘陵區(qū)的田間試驗(yàn)初步結(jié)果顯示半夏同一地塊連作第2～5年產(chǎn)量分別比第1年下降21.5%、36.7%、55.4%、68.6%，產(chǎn)量降低量達(dá)到顯著性水平（未發(fā)表數(shù)據(jù)），主要表現(xiàn)為隨著連茬次數(shù)增加半夏植株生長不良、珠芽繁育系數(shù)降低和病蟲害日益嚴(yán)重。

很多農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)植物種植過程中均存在連茬效應(yīng)。關(guān)于植物栽培連作障礙主要誘因，國內(nèi)外相關(guān)研究學(xué)者認(rèn)為主要有土壤理化性質(zhì)惡化[3]、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能類群的變化[4]以及植物根系分泌物的化感作用[5]等。許多植物連作后土壤pH下降，土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分有效性降低，對土壤微生物功能類群產(chǎn)生重要影響，最終反映至土壤生物活性[6]。亦有研究表明，連茬使土壤微生物群落真菌化趨向日益明顯[7]，如地黃長期連作后根際土壤細(xì)菌種類減少、群落結(jié)構(gòu)趨于簡單[8]，有益類群退化、有害類群豐富度增加[9]。事實(shí)上，連茬效應(yīng)很可能是多種機(jī)制綜合作用的結(jié)果。三七、百合、丹參、半夏、地黃等連茬效應(yīng)在栽培中非常明顯，這些藥材產(chǎn)業(yè)化栽培中每茬不得不換地進(jìn)行輪作，不利于基地建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施改善，因此連作障礙成為制約很多藥材進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化栽培的最主要因素之一。

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能類群的變化為半夏連作障礙形成的重要原因，有關(guān)半夏栽培過程中根際微生物多樣性變化的研究也有部分報(bào)道。研究表明，連作使半夏根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量、微生物總數(shù)降低，真菌數(shù)量增加，即土壤由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)換，且真菌多樣性顯著低于未耕作土壤[10-13]。然而由于手段受限，對半夏連作后何種細(xì)菌或真菌發(fā)生何種變化尚不清楚。因此，本研究采用PacBio Sequel微生物3代測序手段，研究不同連作茬數(shù)下半夏根際土壤真菌及細(xì)菌的動(dòng)態(tài)變化，并對門及種水平的細(xì)菌及真菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)合根際土壤pH的動(dòng)態(tài)變化，闡明連作條件對半夏根際土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，以期揭示半夏連作障礙機(jī)制，為緩解半夏連作障礙提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與試驗(yàn)地

1.1 材料

供試半夏種莖來自于重慶市大足縣，經(jīng)四川省中醫(yī)藥科學(xué)院中藥資源與種植研究所周毅研究員鑒定為天南星科植物半夏(Thunb.) Breit.的新鮮根莖。

1.2 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)設(shè)在四川省內(nèi)江市中區(qū)四川天貝生態(tài)農(nóng)業(yè)中藥材試驗(yàn)基地（E104°85′12′′，N29°49′68′′）進(jìn)行。該基地為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，冬暖夏熱，雨量適中，年相對濕度約80%，年均降雨量約920 mm。該區(qū)域地形以低山丘陵為主，基地東南、西南面有低山環(huán)繞。試驗(yàn)地土壤為紫紅色砂質(zhì)泥巖母質(zhì)發(fā)育的中性至石灰性紫色土，為壤質(zhì)土，其砂粒（0.05～2 mm）、粉粒（0.002～0.05 mm）及黏粒（＜0.002 mm）[14]質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為21%、51%和28%。試驗(yàn)開展前，在同一塊地劃分的不同小區(qū)連續(xù)栽種半夏，形成不同連作茬數(shù)的處理樣地，并按生態(tài)種植模式進(jìn)行試驗(yàn)栽培管理[15]。

2 方法

2.1 樣品處理

試驗(yàn)設(shè)正茬（CK）、連作一茬（A）、二茬（B）和三茬（C）4個(gè)處理。試驗(yàn)小區(qū)布置采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每一處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積為3 m×1.2 m＝3.6 m2。種莖通過篩分，選用直徑1.0～1.5 cm半夏塊莖作為試驗(yàn)用種莖，種莖在播種前用惡霉靈、春雷霉素和霜霉威鹽按一定比例加水稀釋成一定濃度，浸種30 min，晾干，并于播種前將同濃度藥液噴淋于土壤表層深翻進(jìn)行土壤消毒。半夏于2019年9月3日播種，覆土深度為8 cm。整個(gè)試驗(yàn)過程田間管理措施均保持一致。

2.2 樣品采集

分別于播種后30 d（半夏出苗期）、60 d（半夏塊莖膨大期）和90 d（成熟期）采集各小區(qū)半夏植株。按“S”布點(diǎn)法采樣，先去掉0～2 cm表土，輕輕抖掉根系外圍土，再用毛刷輕刷黏附在根表面的土壤作為根際土壤。4個(gè)處理（CK、A、B、C）共采集12組樣品，分別標(biāo)記為CK30、CK60、CK90、A30、A60、A90、B30、B60、B90、C30、C60、C90。每次土壤樣品采集后，立即分為2部分，一份將每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)的樣品混合均勻，立即置于液氮罐中帶回實(shí)驗(yàn)室，于?80 ℃保存，用PacBio Sequel進(jìn)行根際土壤微生物群落測序分析；另一份土樣自然風(fēng)干，并剔除石礫、根系等雜物，磨細(xì)，過2 mm（10目）篩后測定土壤pH值。

2.3 土壤DNA提取與PCR擴(kuò)增

取0.25 g土壤樣品，按試劑盒（PowerSoil? DNA Isolation kit）操作流程，提取土壤總DNA，細(xì)菌16S rRNA V1～V9區(qū)全長引物27F(5’-A GRGTTTGATYNTGGCTCAG-3’)/1492R(5’-TASGGHTACCTTGTTASGACTT-3’），真菌ITS rRNA全長引物ITS1（5’-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3’）ITS4（5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’）通過上述引物分別合成帶有Barcode的特異引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。反應(yīng)體系：10 μL的KOD FX Neo Buffer（2×），4 μL的dNTP（2 mmol/L），0.4 μL的KOD FX Neo（TOYOBO公司），5 ng的DNA模版，1 μL的正向引物（10 μmol/L)，1 μL的反向引物（10 μmol/L），然后用ddH2O補(bǔ)足10 μL。程序如下：95 ℃預(yù)變性5 min，95 ℃變性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，30個(gè)循環(huán)，72 ℃延伸5 min。

2.4 文庫構(gòu)建與測序

對上述進(jìn)行PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物進(jìn)行純化、定量和均一化形成測序文庫（SMRT Bell），建好的文庫先進(jìn)行文庫質(zhì)檢，質(zhì)檢合格的文庫用PacBio Sequel進(jìn)行測序。

2.5 數(shù)據(jù)分析

對原始下機(jī)subreads進(jìn)行校正得到CCS（circular consensus sequencing）序列（SMRT Link，version 8.0），使用lima（v1.7.0）軟件，通過barcode序列識別不同樣品的CCS序列并去除嵌合體，得到高質(zhì)量的CCS序列，使用cutadapt v2.7（錯(cuò)誤率0.2）識別正向引物與反向引物，丟棄不包含引物的CCS序列，并對CCS長度進(jìn)行濾過，在相似性97%的水平上對序列進(jìn)行聚類（USEARCH，version 10.0），以測序所有序列數(shù)的0.005%作為閾值濾過OTU。使用Usearch軟件對Tags在97%的相似度水平下進(jìn)行聚類、獲得OTU，并基于Silva（細(xì)菌）和UNITE（真菌）分類學(xué)數(shù)據(jù)庫對OTU進(jìn)行分類學(xué)注釋。

3 結(jié)果與分析

3.1 半夏連作對根際土壤pH值的影響

pH是土壤重要的基本性質(zhì)，直接影響土壤養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性。圖1給出了半夏不同連茬次數(shù)下土壤pH的變化規(guī)律。由圖1可知，半夏根際土壤pH值介于7.13～7.99，不同連作茬數(shù)處理下半夏出苗期（30 d）pH較播種前均下降，且半夏塊莖膨大期（60 d）和成熟期（90 d）的pH值較出苗期（30 d）的有所增加，這可能與半夏不同生長時(shí)期次生代謝產(chǎn)物有關(guān)。同時(shí)，隨著半夏連茬次數(shù)的增加，土壤pH呈先下降后增加再下降的變化趨勢。

不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）

3.2 半夏連作對根際土壤細(xì)菌群落的影響

對12個(gè)半夏根際土壤樣品進(jìn)行測序并通過Barcode識別后共獲得細(xì)菌68 922條CCS序列，每個(gè)樣品至少產(chǎn)生2836條CCS序列，平均產(chǎn)生5744條CCS序列。采用Mothur方法進(jìn)行97%相似水平下的OTU分類，并使用Silva數(shù)據(jù)庫對細(xì)菌OTU序列進(jìn)行相似性比對。共獲得OTU數(shù)1865個(gè)，分類學(xué)地位明確的細(xì)菌有21個(gè)門、38個(gè)綱、85個(gè)目、125個(gè)科、271個(gè)屬、332個(gè)種。

3.2.1 根際土壤細(xì)菌α多樣性指數(shù)分析 α多樣性（alpha diversity）反映的是單個(gè)樣品物種豐度（richness）及物種多樣性（diversity）。ACE指數(shù)衡量物種豐度即物種數(shù)量的多少，ACE指數(shù)越大，表示物種豐度越大。Shannon指數(shù)則能反映樣品中微生物的多樣性，Shannon指數(shù)越大則種類越多，物種越豐富。圖2給出了半夏不同連茬次數(shù)下根際土壤細(xì)菌ACE指數(shù)和Shannon指數(shù)的變化規(guī)律。由圖2-a可知，半夏出苗期（30 d）和塊莖膨大期（60 d），ACE指數(shù)隨著連茬次數(shù)的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢；半夏成熟期，ACE指數(shù)變化規(guī)律為先降低后增加再降低。其中，ACE指數(shù)的增加在塊莖膨大期連作二茬時(shí)表現(xiàn)尤為明顯，表明連作二茬后，土壤細(xì)菌物種豐度增加。結(jié)合田間觀察發(fā)現(xiàn)，半夏在塊莖膨大期易患根腐病，這可能與該時(shí)期有害細(xì)菌物種豐度增加有關(guān)。如圖2-b所示，Shannon指數(shù)隨著半夏連茬次數(shù)的增加而減少，表明半夏連作后土壤細(xì)菌多樣性降低。即半夏連作可導(dǎo)致土壤細(xì)菌物種多樣性降低。

圖2 半夏不同連茬次數(shù)下根際土壤細(xì)菌群落豐度(a) 和多樣性指數(shù)(b)

3.2.2 根際土壤細(xì)菌β多樣性分析 細(xì)菌OTU聚類結(jié)果表明（圖3-a），半夏不同連作茬數(shù)，相同的生長周期多聚為一類。且隨著連茬次數(shù)的增加，連茬次數(shù)越多，與正茬細(xì)菌群落的相似性越少。結(jié)合主成分分析結(jié)果（圖3-b）發(fā)現(xiàn)，連作三茬處理的離散度最大。由此表明，半夏不同連作茬數(shù)在相同生長周期細(xì)菌多樣性相似，而不同生長周期之間細(xì)菌多樣性差異大，尤其是連作二茬以后。半夏不同生長周期對其細(xì)菌多樣性影響較大，且隨連茬次數(shù)的增加，細(xì)菌多樣性差異越來越明顯。

圖3 半夏連作下根際土壤細(xì)菌UPGMA聚類樹圖(a)和PCA分析圖(b)

3.2.3 根際土壤細(xì)菌組成分析 根據(jù)物種注釋的結(jié)果，不同連茬次數(shù)下半夏根際土壤細(xì)菌相對豐度最高的10個(gè)細(xì)菌類相同，分別為變形菌門Proteobacteria、浮霉菌門Planctomycetes、擬桿菌門Bacteroidetes、酸桿菌門Acidobacteria、芽單胞菌門Gemmatimonadetes、疣微菌門Verrucomicrobia、硝化螺旋菌門Nitrospirae、放線菌門Actinobacteria、綠彎菌門Chloroflexi、藍(lán)藻門Cyanobacteria。半夏連作下根際土壤細(xì)菌在門和種水平的變化規(guī)律如圖4所示。由圖4-a可知，正茬、連作一茬和連作三茬處理中變形菌門Proteobacteria、浮霉菌門Planctomycetes和酸桿菌門Acidobacteria為優(yōu)勢菌群，而連作二茬中優(yōu)勢菌群為變形菌門Proteobacteria、浮霉菌門Planctomycetes和擬桿菌門Bacteroidetes。隨著連作茬數(shù)的增加，變形菌門Proteobacteria所占比例逐漸增加，且在不同處理中塊莖膨大期和成熟期所占比例較出苗期均增加。

圖4 半夏連作下根際土壤細(xì)菌在門(a) 和種(b) 水平的變化規(guī)律

細(xì)菌種水平的分析結(jié)果表明（圖4-b）正茬、連作一茬處理下硫桿菌sp.和為優(yōu)勢菌群；連作二茬處理中硫桿菌sp.、果膠桿菌和所占比例最高。果膠桿菌在正茬中只出現(xiàn)在成熟期，且隨著連茬次數(shù)的增加所占比例增加，在連作二茬莖膨大期所占比例最大為28.35%。

綜上所述，隨著半夏連茬次數(shù)的增加，細(xì)菌群落及相對豐度發(fā)生變化連作導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生偏移，并且某些潛在病原菌群落如果膠桿菌在重茬半夏根際土壤中豐度增加。不同連作茬數(shù)下，半夏根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)存在較大差異。

3.3 半夏連作對根際土壤真菌群落的影響

對12個(gè)半夏連作根際土壤樣品進(jìn)行測序并通過Barcode識別后共獲得真菌185 251條CCS序列，每個(gè)樣品至少產(chǎn)生11 910條CCS序列，平均產(chǎn)生15 438條CCS序列。不同連作年限半夏優(yōu)勢根際真菌群落采用Mothur方法進(jìn)行97%相似水平下的OTU分類，并使用UNITE（真菌）分類學(xué)數(shù)據(jù)庫對OTU序列進(jìn)行相似性比對。獲得真菌OTU數(shù)883個(gè)，分類學(xué)地位明確的真菌有11個(gè)門，30個(gè)綱、60個(gè)目、107個(gè)科、180個(gè)屬、229個(gè)種。

3.3.1 根際土壤真菌α多樣性指數(shù)分析 半夏不同連茬次數(shù)下根際土壤真菌豐度和多樣性的變化規(guī)律如圖5所示。由圖5-a可知，連作初期（30 d），半夏根際土壤真菌ACE指數(shù)隨連茬次數(shù)的增加先下降后上升，隨著時(shí)間的延長（90 d），真菌豐度則逐漸增加。對于Shannon指數(shù)則隨著連茬次數(shù)的增加呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢（圖5-b），表明連作導(dǎo)致土壤中真菌多樣性降低。

3.3.2 根際土壤真菌群落β多樣性 真菌OTU聚類發(fā)現(xiàn)，正茬和連作一茬處理下半夏出苗期和塊莖膨大期的土壤真菌可聚為一類，而連作二茬和連作三茬處理可聚為另一類（圖6-a）。主成分分析表明，正茬和連作一茬處理下真菌在PC1和PC2上均有相似的離散度，連作二茬和連作三茬處理離散度差異大（圖6-b）。由此表明，半夏連作會影響其根際真菌群落多樣性，且隨連茬次數(shù)的增加真菌多樣性的差異較正茬越來越明顯。半夏連作過程中，真菌多樣性的變化主要表現(xiàn)在連作一茬后。

圖5 半夏不同連茬次數(shù)下根際土壤真菌群落豐度(a) 和多樣性指數(shù)(b)

圖6 半夏連作下根際土壤真菌UPGMA聚類樹(a)和PCA分析(b)

3.3.3 根際土壤真菌組成分析 根據(jù)物種注釋的結(jié)果，不同連茬次數(shù)半夏根際土壤真菌相對豐度最高的10個(gè)真菌類相同，分別為子囊菌門Ascomycota、擔(dān)子菌門Basidiomycota、壺菌門Chytridiomycota、毛霉門Mucoromycota、絲孢菌門Mortierellomycota、球囊菌門Glomeromycota、捕蟲霉門Zoopagomycota、真菌門Cryptomycota、油壺菌門Olpidiomycota、蟲孢子門Entomophthoromycota，其所占比例存在差異。門水平的分析結(jié)果表明（圖7-a），與正茬相比，隨著連茬次數(shù)的增加，子囊菌門Ascomycota所占比例增加，壺菌門Chytridiomycota、球囊菌門Glomeromycota和捕蟲霉門Zoopagomycota則呈下降趨勢。正茬處理中，子囊菌門Ascomycota、擔(dān)子菌門Basidiomycota、壺菌門Chytridiomycota為優(yōu)勢種群。隨著連茬次數(shù)的增加，優(yōu)勢種群逐漸演變成子囊菌門Ascomycota、擔(dān)子菌門Basidiomycota和毛霉門Mucoromycota。種水平的分析結(jié)果表明（圖7-b），少孢節(jié)叢孢菌、鐮刀菌屬真菌和瓜亡革菌所占比例隨著連茬次數(shù)的增加而增加；球黑孢霉隨著連茬次數(shù)的增加逐漸成為優(yōu)勢菌群。

圖7 半夏連作下根際土壤真菌在門(a)和種(b) 水平的變化規(guī)律

綜上所述，隨著連茬次數(shù)的增加，半夏根際土壤中真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，某些潛在病原菌群落如子囊菌門Ascomycota、鐮刀菌屬真菌和瓜亡革菌所占比例逐漸增加，有益真菌群落如球囊菌門Glomeromycota則逐漸減少。連作導(dǎo)致土壤真菌群落及相對豐度發(fā)生變化，是導(dǎo)致半夏連作障礙形成的重要原因之一。

4 討論

土壤微生物群落與土壤理化性質(zhì)緊密相關(guān)，且相互影響。大量研究發(fā)現(xiàn)，連作會導(dǎo)致土壤酸化[16]，但本研究發(fā)現(xiàn)土壤pH隨著半夏生長周期的延長呈先減少后增加的變化趨勢。土壤pH的變化對根際微生物群落產(chǎn)生重要影響，除真菌喜酸外，細(xì)菌主要生活在酸性至中性環(huán)境，放線菌則適宜中性至堿性環(huán)境。半夏出苗后根際土壤的pH持續(xù)下降，可能與其根系分泌的有機(jī)酸如酚酸類等物質(zhì)[17]有關(guān)。隨著生長周期的延長，pH持續(xù)上升，這可能與半夏次生代謝產(chǎn)物如生物堿等物質(zhì)分泌[18]增加有關(guān)。在對不同處理細(xì)菌群落進(jìn)行聚類分析后發(fā)現(xiàn)，不同處理相同周期其細(xì)菌群落相似度高，結(jié)合不同生長周期pH的變化規(guī)律可推測根系分泌物、根際土壤pH和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化具有相關(guān)性。但pH的變化是受微生物、根系分泌物的影響，還是其交互作用，具體作用機(jī)理需進(jìn)一步探索。

土壤微生物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能多樣性對維持土壤系統(tǒng)健康有非常重要的作用，而土壤微生物結(jié)構(gòu)和活性的穩(wěn)定性取決于微生物多樣性[19]。本研究結(jié)果表明，隨著半夏連茬次數(shù)的增加，根際土壤細(xì)菌和真菌多樣性均降低。在連作過程中，球黑孢霉隨著連茬次數(shù)的增加逐漸成為優(yōu)勢菌群。吳琪[20]研究發(fā)現(xiàn)球黑孢霉可引起葉斑、葉枯、鞘腐，并侵染根和匍匐莖。半夏在連作過程中易患葉斑病，可能與球黑孢霉群落數(shù)的增加有關(guān)。鐮刀屬真菌是多種植物根腐病的主要致病菌[21]，本研究發(fā)現(xiàn)鐮刀屬真菌作為不同連作處理中的優(yōu)勢菌群，且在連作二茬處理中所在比例增加最為明顯。瓜亡革菌是一種寄主范圍很廣的病原菌，為半知菌立枯絲核菌的有性形態(tài)[22]。本研究發(fā)現(xiàn)隨著連茬次數(shù)的增加而增加，瓜亡革菌增加。通過前期田間試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，半夏根腐病主要發(fā)生在莖膨大期及成熟期，這可能與該時(shí)期中致病菌的增加有關(guān)。

綜上，本研究通過對半夏在正茬（CK）、連作一茬（A）、連作二茬（B）、連作三茬（C）處理下，在半夏出苗期（播種后30 d)、塊莖膨大期（60 d）和塊莖成熟期（90 d）3個(gè)生長期根際土壤微生物進(jìn)行細(xì)菌16S rRNA和真菌ITS rRNA全長測序，揭示了半夏不同連作次數(shù)下不同生長期間根際土壤微生物群落變化規(guī)律。隨連作茬數(shù)增加，根際土壤有益微生物豐度減少、有害微生物豐度增加，有害真菌逐漸成為優(yōu)勢菌群，根際土壤微生物群落多樣性降低；半夏的生長時(shí)期對根際細(xì)菌和真菌多樣性及pH的變化影響較大，致病菌多發(fā)生在半夏塊莖膨大期和成熟期，為探索半夏連作障礙機(jī)理提供重要依據(jù)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Effects of continuous cropping ofon rhizospheric microbial community

LIU Shi-rong1, 2, WANG Hong-lan2, SUN Hui3, YANG Ping2, JIANG Shun-yuan2,JIANGGui-hua1

1. School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China 2. Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences, Chengdu 610041, China 3. Department of Environmental Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China

Response of continuous cropping ofto rhizospheric microbial community is of great significance for realizing the industrialized cultivation ofPacBio Sequel platform was used to conduct sequencing studies on the differences of rhizospheric microbial community and diversity ofat different growth stages under the different treatments of the first cropping (CK), the first continuous cropping (A), the second continuous cropping (B), and the third continuous cropping(C).(1) As the number of continuous cropping ofincreases, the abundance of potential pathogenic bacteria and fungi increased, such as, Ascomycota,andetc.gradually became the dominant flora as the number of consecutive stubbles increased the abundance of beneficial fungi such as Glomeromycota decreased. (2) As the number of continuous cropping ofincreases, the diversity of bacteria and fungi in the rhizosphere soil ofdecreased. (3) The different growth periods ofhave obvious effects on the pH of the rhizosphere soil, which leads to changes in the diversity and functional groups of rhizosphere bacteria and fungi. Some pathogenic fungi such asbecame dominant groups during the tuber expansion and maturity stages of.The change in the structure and biodiversity of rhizospheric microbial community caused by the increase in the number of continuous cropping of, the decrease of beneficial microbe abundance, the increase of harmful microbe abundance, and the decrease of microbial community biodiversity are important reasons for the continuous cropping obstacles of.

(Thunb.) Breit.;continuous cropping; rhizosphere soil; PacBio sequel sequencing; microbial diversity; communitystructure

R286.2

A

0253 - 2670(2022)04 - 1148 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.04.023

2021-05-06

國家科技部重大研發(fā)計(jì)劃課題（2019YFC1712305）；國家科技部重大研發(fā)計(jì)劃課題（2019YFC1712302）；四川省社會發(fā)展重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2018SZ0090）；四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2020YJ0369）；2019年醫(yī)療服務(wù)與保障能力提升補(bǔ)助資金（中醫(yī)藥事業(yè)傳承與發(fā)展部分）（財(cái)社［2019］39號）

劉詩蓉（1995—），碩士研究生，主要從事中藥資源與開發(fā)研究。E-mail: 1310520171@qq.com.

蔣桂華，教授，主要從事中藥品種與質(zhì)量研究。E-mail: 11469413@qq.com

王紅蘭，助理研究員，主要從事土壤生態(tài)環(huán)境與中藥材質(zhì)量研究。Tel: (028)87428339 E-mail: honglanwang2010@126.com

[責(zé)任編輯 時(shí)圣明]