基于高通量分析泰山白首烏根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

李 潔，王 飛，徐凌川

（1.山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，山東 濟(jì)南 250355；2.山東御華景宸生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，山東 費(fèi)縣 273418）

【研究意義】泰山白首烏（Cynanchum bungeiDecne）是中藥材白首烏的正品來源植物，屬于蘿藦科鵝絨藤屬植物［1］，是中國特有物種，因其善于增補(bǔ)人體精血，增強(qiáng)免疫力而延緩衰老，素有白人參的美稱［2］。白首烏為多年生植物，生長周期長，野生品種的開花率和結(jié)果率均較低，人工栽培技術(shù)尚不足，種植白首烏較困難，為解決這一問題，目前關(guān)于白首烏的仿野生種植正在興起［3］。植物的生長與土壤和環(huán)境的理化因素有關(guān)，也與其根系微環(huán)境有很大關(guān)系，尤其是根際土壤微生物，對(duì)植物的生長發(fā)育起到重要作用［4］。根際是指能受植物根系影響的范圍，一般離根軸表面數(shù)毫米，是土壤-根系-微生物相互作用的微區(qū)域，也是不同植物種類、土壤和環(huán)境條件形成的特定的微生態(tài)系統(tǒng)［5］。根際微生物緊密存于根際土壤內(nèi)，是根際土的重要組成部分［6］，微生物群落的多樣性對(duì)植物的生長有重要作用，植物生長過程中產(chǎn)生的分泌物也會(huì)影響微生物的種類、數(shù)量和分布，兩者之間起到協(xié)同互助作用，共同促進(jìn)這個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)［7］。【前人研究進(jìn)展】研究發(fā)現(xiàn)，大部分根際微生物能提高土壤再利用率和促進(jìn)植物生長發(fā)育，對(duì)植物可能產(chǎn)生的病蟲害有很好的防治效果，能增強(qiáng)植物對(duì)外界環(huán)境的抗逆性和抗病性［8-9］。張艷琪等［10］從泰山白首烏的根際土壤中培養(yǎng)出具有抗菌活性的7 株菌株，這也為研究開發(fā)新型抗菌藥物提供了原材料的理論指導(dǎo)。然而，關(guān)于泰山白首烏根際土壤微生物多樣性的研究，目前尚未有報(bào)道，因此，探究微生物群落的多樣性，對(duì)泰山白首烏的人工栽培以及仿野生種植都有一定的理論指導(dǎo)意義。

【本研究切入點(diǎn)】隨著近年來分子生物技術(shù)的發(fā)展［11］，高通量測(cè)序技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于微生物多樣性分析，這種方法具有準(zhǔn)確率高、測(cè)序時(shí)間快、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為一種新型的實(shí)驗(yàn)方式［12］?；诖?，本研究通過Illumina MiSeq 高通量測(cè)序技術(shù)，以不同產(chǎn)地的泰山白首烏根際土壤為研究對(duì)象，對(duì)微生物群落的組成結(jié)構(gòu)和分布規(guī)律進(jìn)行研究分析。【擬解決關(guān)鍵問題】探討泰山白首烏的生長與微生物菌群結(jié)構(gòu)變化之間的相互關(guān)系，為創(chuàng)造更好的仿野生種植條件、培育品質(zhì)優(yōu)良的泰山白首烏提供科學(xué)且有效的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 土壤樣地條件 供試6 份泰山白首烏根際土壤采自3 個(gè)產(chǎn)地：（1）濟(jì)南市萊蕪區(qū)蓮花山，海拔999 m，年平均氣溫13 ℃，年降水量1 290 mm，植被為灌 木，土壤為砂壤土；（2）濟(jì)南市歷 下區(qū)大壩 頭，海拔285 m，年平均氣 溫13.8 ℃，年降水量685 mm，植被為灌木叢，土壤為砂壤土+巖石土；（3）濟(jì)南市長清區(qū)五峰山，海拔395 m，年平均氣溫14.7 ℃，年降水量671 mm，植被為灌木叢，土壤為砂壤土+巖石土。

1.1.2 土壤樣品采集 土樣于2021 年8 月11—13 日采集，采集地的泰山白首烏均為野生品種，且由山東中醫(yī)藥大學(xué)徐凌川教授鑒定為正品原植物。選取生長旺盛的植株，用鐵鏟挖至植物根部，用滅菌的刷子和不銹鋼勺收集附著于根上0～4 mm范圍內(nèi)的土，每個(gè)樣地采集地下深度10、20 cm的根際土，分別編號(hào)為LW10、LW20、LX10、LX20、CQ10、CQ20，去除大塊顆粒和雜質(zhì)后密封于無菌袋中，冰袋保存帶回實(shí)驗(yàn)室，-20 ℃冰箱保存，用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 根際土壤微生物DNA 提取 提取DNA前，對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理：稱取300 mg 混勻后的樣品，放入滅菌的2 mL 離心管中，加入1×PBS 溶液，震蕩混勻，10 000 r/min 室溫離心3 min，棄上層液體；將樣品管放入55 ℃金屬浴10 min，使殘留液體完全揮發(fā)，保證后續(xù)試驗(yàn)操作。使用OMEGA 試劑盒（E.Z.N.A? Mag-Bind Soil DNA Kit）提取根際土壤微生物的總DNA，操作流程按照說明書進(jìn)行，對(duì)提取的DNA 進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，并用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其濃度和純度，合格的DNA 置于-20 ℃冰箱保存，備用。

1.2.2 PCR 擴(kuò)增及高通量測(cè)序 以提取的總DNA 為模板，對(duì)基因組中的V3～V4 區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)增，通過Qubit3.0 DNA 檢測(cè)盒對(duì)基因組DNA進(jìn)行準(zhǔn)確定量，明確PCR 反應(yīng)體系中應(yīng)加入的DNA 量。PCR 反應(yīng)所采用的引物為細(xì)菌V3～V4通用引物（341F：CCTACGGGNGGCWGCAG；805R：GACTACHVGGGTATCTAATCC），反應(yīng)體系按照總體積30 μL 的比例配制，PCR 反應(yīng)程序?yàn)椋?4 ℃,3 min →→（94 ℃,30 s → 45 ℃,20 s→ 65 ℃,30 s）5 →→（94 ℃,20 s → 55 ℃,20 s→ 72 ℃,30 s）20 →→ 72 ℃,5 min →→10 ℃,∞。PCR 反應(yīng)體系為：2xTrans Taq Fidelity（HiFi）PCRSuperMix 15 μL，Primer（10 μmol/L）各1 μL，Genomic DNA 1-3 μL，補(bǔ)充雙蒸水至30 μL。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，合格產(chǎn)物用天根膠回收試劑盒進(jìn)行回收純化，回收物送往上海生工生物股份有限公司，通過Illumina MiSeq 測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行高通量測(cè)序［13］。

1.2.3 生物信息學(xué)統(tǒng)計(jì)分析 將高通量測(cè)序結(jié)果得到的序列根據(jù)overlap 關(guān)系進(jìn)行拼接，區(qū)分樣本后對(duì)序列質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)控和過濾，然后進(jìn)行OTU（Operational Taxonomic Units）聚類（ASV 去噪）分析和物種分類學(xué)分析［14］?；趯?duì)97%相似水平下的OTU 聚類和分類學(xué)信息，對(duì)OTU 進(jìn)行多樣性指數(shù)分析并對(duì)群落在各個(gè)分類水平上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可對(duì)多個(gè)群落的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行Alpha多樣性分析、分組檢驗(yàn)分析、差異顯著性檢驗(yàn)等一系列統(tǒng)計(jì)學(xué)和可視化分析［15］。最終將優(yōu)化的序列根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的參考序列在門、綱、科、屬的水平上進(jìn)行鑒定，比較分析其群落組成、豐度以及多樣性。

2 結(jié)果與分析

2.1 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌測(cè)序分析和OTU分布

對(duì)6 個(gè)樣品的泰山白首烏根際土壤細(xì)菌微生物進(jìn)行測(cè)序分析，結(jié)果（表1）顯示，經(jīng)檢測(cè)合格的樣品LW10、LW20、LX10、LX20、CQ10、CQ20 最終有效序列片段分別為62 660、63 115、61 948、49 683、60 920、56 095 條，對(duì)所有的序列以97%的一致性進(jìn)行OTUs 聚類分析，共得到5 404 個(gè)OTU。由軟件處理得到的Veen 圖（圖1）可知，6 個(gè)樣品之間共同擁有134 個(gè)OTU，不同產(chǎn)地地下10 cm 位置的樣品之間共有438 個(gè)OTU，不同產(chǎn)地地下20 cm 位置的樣品之間有152個(gè)OTU，每個(gè)樣品含有的OTU 數(shù)不盡相同，其中樣品CQ10 中含有的OTU 最多、為1 032 個(gè)，樣品LW20 中含有的OTU 最少、為494 個(gè)。

表1 泰山白首烏根際土壤檢測(cè)序列結(jié)果Table 1 Test sequence results of rhizosphere soil of Cynanchum bungei Decne

圖1 泰山白首烏根際土壤樣品間Veen 圖Fig.1 Veen diagram of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

2.2 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌豐富度和指數(shù)多樣性

在高通量測(cè)序技術(shù)研究微生物多樣性中，通過單樣品的多樣性分析 (Alpha 多樣性) 可以反映微生物群落的豐度和多樣性，從表2 可以看出，樣品CQ10 的Chao 和Ace 指數(shù)最大，表明該樣品中微生物豐富度最高；樣品LX10 的Shannon 指數(shù)最大且Simpson 指數(shù)最小，表明該樣品中微生物多樣性最高；樣品LX10 的Shannoneven 指數(shù)最大，表明該樣品中微生物在群落分布的均勻度最高；6 個(gè)樣品的Coverage 指數(shù)均為1，表明本次測(cè)序結(jié)果基本能代表泰山白首烏樣品中根際細(xì)菌微生物存在的真實(shí)情況。從測(cè)序數(shù)據(jù)得到的稀釋性曲線（圖2）可以看出，隨著樣品測(cè)序數(shù)量的增多，Alpha 多樣性指數(shù)值變化越來越緩慢，當(dāng)達(dá)到足夠的數(shù)量之后，曲線趨向于平緩，因此本次測(cè)序的深度基本能夠覆蓋樣品根際土壤中的全部細(xì)菌微生物。Rank-abundance 曲線主要是用來解釋樣品多樣性中的多樣性和均勻度，曲線越寬物種多樣性越高，曲線越平坦物種組成越均勻，從測(cè)序結(jié)果（圖3）可以看出，樣品LX10 的多樣性和均勻度略高于其他樣品。

圖2 泰山白首烏根際土壤樣品的稀釋曲線Fig.2 Dilution curve of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

圖3 泰山白首烏根際土壤樣品的Rank-abundance 曲線Fig.3 Rank-abundance curve of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

表2 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistical results of rhizosphere soil bacteria diversity indexes of Cynanchum bungei Decne

2.3 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌相關(guān)性和主成分分析

生物學(xué)重復(fù)是生物實(shí)驗(yàn)中常見現(xiàn)象，因此選擇樣本間相關(guān)性指標(biāo)來檢驗(yàn)測(cè)序數(shù)據(jù)的可靠性和合理性，相關(guān)系數(shù)越接近1，顏色越黃表明樣本間的相似度越高，顏色越灰表示樣本間相關(guān)性指數(shù)越低。由樣本相關(guān)性熱圖（圖4）顯示，相同地點(diǎn)不同深度的樣品間相關(guān)性強(qiáng)，不同地點(diǎn)樣品間相關(guān)性弱，樣品LX 與CQ 的相關(guān)性強(qiáng)于樣品LW 與LX 和CQ 的相關(guān)性。由Bray-Curtis 距離算法得到的樣本間距離熱圖（圖5）可以代表樣本間物種差異程度，顏色塊代表距離值，顏色越灰表示物種間距離越近，可以看出相同地點(diǎn)不同深度的物種間距離小、不同地點(diǎn)物種間距離大，這與樣本相關(guān)性熱圖相符合。

圖4 泰山白首烏根際土壤樣品相關(guān)性熱圖Fig.4 Correlation heat map of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

圖5 泰山白首烏根際土壤樣品距離熱圖Fig.5 Distance heat map of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

PCA主成分分析可以有效的找出數(shù)據(jù)中最“主要”的元素和結(jié)構(gòu)，充分反映不同樣本群落組成的差異和距離，不同顏色或形狀的點(diǎn)代表不同樣本，兩點(diǎn)越接近表明兩樣本物種組成越相似。從圖6 可以看出，不同產(chǎn)地對(duì)泰山白首烏根際土壤細(xì)菌微生物的多樣性影響強(qiáng)于地下根莖深度不同的影響，驗(yàn)證了樣本相關(guān)性和距離熱圖表明的不同產(chǎn)地間根際土壤細(xì)菌群落組成差異明顯。

圖6 泰山白首烏根際土壤樣品間PCA 圖Fig.6 PCA diagram of rhizosphere soil samples of Cynanchum bungei Decne

2.4 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌組成及分布規(guī)律

從表3 可以看出，6 個(gè)樣品的泰山白首烏根際土壤細(xì)菌微生物的組成和結(jié)構(gòu)存在很大差異。不同產(chǎn)地的泰山白首烏樣品根際土壤細(xì)菌分析結(jié)構(gòu)顯示，樣品LW10、LX10、CQ10 分別有21、20、20 門，54、53、56 綱，75、84、85 目，129、135、136 科，206、218、216 屬，表明產(chǎn)地因素在不同分類水平上影響泰山白首烏根際土壤微生物的多樣性和豐富度；不同地下根莖深度的泰山白首烏樣品根際土壤細(xì)菌分析結(jié)構(gòu)顯示，樣品LW10、LW20 分別有21、18 門，54、36 綱，75、58 目，129、100 科，206、134 屬，表明地下根際深度因素在不同分類水平上影響泰山白首烏根際土壤微生物的多樣性和豐富度。

表3 泰山白首烏樣品在不同分類水平上的數(shù)目Table 3 Number of Cynanchum bungei Decne samples at different classification levels

由圖7 可知，3 個(gè)產(chǎn)地6 份樣本中共擁17 個(gè)菌門，但只有7 個(gè)菌門相對(duì)豐度均大于1%，包括酸桿菌門Acidobacteria、放線菌門Actinobacteria、擬桿菌門Bacteroidetes、芽單胞菌門Gemmatimonadetes、浮霉菌門Planctomycetes、變形菌門Proteobacteria、疣微菌門Verrucomicrobia，占總土壤細(xì)菌序列的90%以上。6 份樣品共擁的優(yōu)勢(shì)菌門為酸桿菌門和變形菌門，其中樣品LW20 的優(yōu)勢(shì)菌門為酸桿菌門，相對(duì)豐度為24.76%；樣品LW10、LX10、LX20、CQ10、CQ20 的優(yōu)勢(shì)菌門均為變形菌門，相對(duì)豐度分別為57.89%、46.00%、38.22%、27.29%、31.05%。另外，樣品中均有未知菌門占一定的比例。優(yōu)勢(shì)物種豐度熱圖（圖8）也可以通過顏色直觀地表達(dá)出物種的豐富度，顏色越紅，豐富度越大，結(jié)果與相對(duì)豐度圖符合，表明測(cè)序結(jié)果真實(shí)可靠。

圖7 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌種類相對(duì)豐度Fig.7 Relative abundance of bacterial species in rhizosphere soil of Cynanchum bungei Decne

圖8 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌豐度熱圖Fig.8 Heatmap of bacterial abundance in rhizosphere soil of Cynanchum bungei Decne

通過比較不同分類水平上根際土壤細(xì)菌組成（圖9）發(fā)現(xiàn)，在綱分類水平上，優(yōu)勢(shì)菌綱為放線菌綱Actinobacteria、變形菌綱Alphaproteobacteria、低溫丙型變性綱Gammaproteobacteria、芽單胞菌 綱Gemmatimonadetes、斯巴桿菌 綱Spartobacteria、Acidobacteria-Gp4、Betaproteobacteria，其中樣品LW10、LX10、LX20、CQ10 的優(yōu)勢(shì)綱均為變形菌綱，相對(duì)豐度分別為28.48%、33.11%、24.26%、19.07；樣品LW20 的優(yōu)勢(shì)綱為斯巴桿菌綱，相對(duì)豐度為21.38%；樣品CQ20 的優(yōu)勢(shì)綱為Acidobacteria-Gp4，相對(duì)豐度為13.54%。在目分類水平上，優(yōu)勢(shì)菌目為微酸菌目Acidimicrobiales、放線菌目Actinomycetales、假單胞菌目Pseudomonadales、根瘤菌目Rhizobiales、鞘脂單胞菌目Sphingomonadales、Acidobacteria-Gp4、norank-Spartobacteria，其中樣品LW10 的優(yōu)勢(shì)目為假單胞菌目，相對(duì)豐度為22.39%；樣品LW20 的優(yōu)勢(shì)目為norank-Spartobacteria，相對(duì)豐度為21.38%；樣品LX10 的優(yōu)勢(shì)目為放線菌目，相對(duì)豐度為12.72%；樣品LX20、CQ10 的優(yōu)勢(shì)目均為鞘脂單胞菌目，相對(duì)豐度分別為8.02%和10.23%；樣品CQ20 的優(yōu)勢(shì)目為Acidobacteria-Gp4，相對(duì)豐度為13.54%。在科分類水平上，優(yōu)勢(shì)菌科為芽單胞菌科Gemmatimonadaceae、假單胞菌科Pseudomonadaceae、紅螺菌科Rhodospirillaceae、土壤紅桿菌科Solirubrobacteraceae、鞘脂單胞菌科Sphingomonadaceae、Acidobacteria-Gp4、Spartobacteria，其中樣品LW10 的優(yōu)勢(shì)科為假單胞菌科，相對(duì)豐度為22.35%；樣品LW20 的優(yōu)勢(shì)科為Spartobacteria，相對(duì)豐度為21.38%；樣品LX10 的優(yōu)勢(shì)科為土壤紅桿菌科，相對(duì)豐度為5.57%；樣品LX20、CQ10 的優(yōu)勢(shì)科為鞘脂單胞菌科，相對(duì)豐度分別為7.62%和9.78%；樣品CQ20 的優(yōu)勢(shì)科為Acidobacteria-Gp4，相對(duì)豐度為13.54%。在屬分類水平上，優(yōu)勢(shì)菌屬為芽孢單菌屬Gemmatimonas、Gp4、假單胞菌屬Pseudomonas、土壤紅桿菌屬Solirubrobacter、Spartobacteria-genera-incertae-sedis、鞘氨醇單胞菌屬Sphingomonas、Streptophyta，其中樣品LW10 的優(yōu)勢(shì)屬為假單胞菌屬，相對(duì)豐度為22.35%；樣品LW20 的優(yōu)勢(shì)屬為Spartobacteriagenera-incertae-sedis，相對(duì)豐度為21.37%；樣品LX10 的優(yōu)勢(shì)屬為土壤紅桿菌屬，相對(duì)豐度為5.57%；樣品LX20 的優(yōu)勢(shì)屬為鞘氨醇單胞菌屬，相對(duì)豐度為4.31%；樣品CQ10 的優(yōu)勢(shì)屬為Gp4，相對(duì)豐度為9.58%；樣品CQ20 的優(yōu)勢(shì)屬為Streptophyta，相對(duì)豐度為9.02%。

圖9 泰山白首烏根際土壤細(xì)菌群落組成相對(duì)豐度Fig.9 Relative abundance of bacterial community composition in rhizosphere soil of Cynanchum bungei Decne

3 討論

土壤微生物多樣性、豐富度和均勻度等指標(biāo)能夠影響土壤質(zhì)量和植物生長狀況，高通量技術(shù)作為新型測(cè)序方式，能克服傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)的限制性，得到準(zhǔn)確、系統(tǒng)、全面的土壤微生物群落信息［16］。有關(guān)研究報(bào)道，土壤根際微生物群落的組成和分布在一定程度上與植物種類、生長年限、海拔高度、土層深度和產(chǎn)地等因素有關(guān)［17］。陳冉等［18］研究發(fā)現(xiàn)，根際微生物群落多樣性與產(chǎn)地因素關(guān)系密切，主要受生態(tài)區(qū)的氣候和地理位置影響。官鑫等［19］研究發(fā)現(xiàn)，不同土層深度與土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)多樣性有密切聯(lián)系。本研究首次選擇不同產(chǎn)地、不同根莖深度的泰山白首烏根際土壤樣品，通過高通量16S 基因Illumina MiSeq 技術(shù)對(duì)土壤微生物細(xì)菌群落的組成和分布規(guī)律進(jìn)行比較分析。通過對(duì)V3～V4 區(qū)域測(cè)序后，共獲得354 421 條有效序列，平均每個(gè)樣本59 071 條序列，然后以97%的相似度聚類成5 404 個(gè)OTUs。通過與數(shù)據(jù)庫的比較，發(fā)現(xiàn)不同根莖深度的樣品微生物群落的組成在門水平上相似度較高，但地下10 cm 位置高于地下20 cm 位置處。泰山白首烏在生長成熟過程中，地下根莖會(huì)有兩部分橫向生長成膨大的團(tuán)塊狀，這是其作為中藥材具有最大藥用價(jià)值的組織部位［20］，深度約為地下10 cm 和20 cm 右。土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌群在不同地下深度具有一定的相似性，這可能與相同植株在生長過程中適應(yīng)微生物協(xié)同互助的關(guān)聯(lián)性有關(guān)［21］，也有研究發(fā)現(xiàn)這類細(xì)菌微生物具有分布廣泛、適應(yīng)環(huán)境強(qiáng)的特點(diǎn)，易于直接或間接地影響藥用植物的生長發(fā)育和品質(zhì)形成［22］。同時(shí)，由于不同土層深度的土壤碳源和有機(jī)質(zhì)等理化因子存在一定差異，微生物對(duì)不同碳源的利用能力存在差異［23］，因此使得不同深度的土壤微生物群落多樣性存在一定的差異。

泰山白首烏產(chǎn)地的不同，導(dǎo)致其根際土壤樣品中各水平微生物相對(duì)豐度有所不同。不同地域的細(xì)菌優(yōu)勢(shì)群落存在差異性，這可能與植株的產(chǎn)地生境環(huán)境有關(guān)［24］，土壤理化性質(zhì)的改變和生態(tài)因子的變化會(huì)導(dǎo)致部分微生物的生長繁殖受到限制，影響群落的豐富度、多樣性和均勻度，同時(shí)微生物菌種適應(yīng)環(huán)境變化的能力強(qiáng)弱也會(huì)影響群落多樣性［25］。在各類數(shù)據(jù)比對(duì)下發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地因素對(duì)微生物群落多樣性差異的影響強(qiáng)于地下根莖深度對(duì)其差異的影響。

綜合兩個(gè)變量研究泰山白首烏根際土壤，發(fā)現(xiàn)變形菌門、酸桿菌門和放線菌門是各種條件下均存在的優(yōu)勢(shì)菌門。變形菌門是所有樣品中豐富度最高的優(yōu)勢(shì)菌，可能是因?yàn)樗鼈兩L快、分布范圍廣且活動(dòng)自由，易于在各類植物生長環(huán)境中存在，且該門類有多種可以進(jìn)行固氮的細(xì)菌，這為植物的生長提供了有利條件［26］。酸桿菌門作為一類新型菌門，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，尤其是土壤中［27］。放線菌門作為一類原核生物，大部分是腐生菌，普遍存在于土壤中，主要促進(jìn)土壤中動(dòng)植物遺體的腐爛和分解，并促進(jìn)氮元素在自然界中的循環(huán)［28］。

植物與根際微生物之間存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系，根際具有極其豐富的微生物多樣性，這些微生物能夠影響植物的光合作用、呼吸代謝等生理過程，進(jìn)而對(duì)藥用植物的生長發(fā)育及根系功能產(chǎn)生影響，還可以通過改變藥用植物根系分泌物的組成，改善土壤理化性質(zhì)甚至緩解藥用植物連作障礙。因此研究不同因素下根際微生物與植物的生存關(guān)系，充分利用微生物的有效促生機(jī)制以及對(duì)植物生長過程的生物防治作用，對(duì)提高植物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的意義。充分利用新興科技手段［29］，加強(qiáng)對(duì)藥用植物根際微生物多樣性的研究，深入挖掘根際土壤菌群與植物生長的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步探究根際微生物與藥材藥效成分含量的相關(guān)性，為更好地創(chuàng)造仿野生種植條件、培育品質(zhì)優(yōu)良的泰山白首烏提供科學(xué)且有效的理論指導(dǎo)。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，6 個(gè)泰山白首烏根際土壤樣本共獲得354 421 條有效序列，平均每個(gè)樣本59 071 條序列，以97%的相似度聚類成5 404 個(gè)OTUs，分屬于22 門63 綱98 目170 科274 屬。通過樣品間比較，發(fā)現(xiàn)不同根莖深度的樣品微生物群落的組成在門水平上相似度較高，但地下10 cm 位置高于地下20 cm 位置處，這可能是因?yàn)椴煌翆由疃鹊耐寥捞荚春陀袡C(jī)質(zhì)等理化因子存在一定差異，深度越深，土壤成分越單一，供微生物生存的有利條件減少，且微生物對(duì)不同碳源的利用能力存在差異，造成群落多樣性和豐富度的差異。3 個(gè)產(chǎn)地中，濟(jì)南市長清區(qū)的樣本菌群多樣性最高，萊蕪區(qū)蓮花山的樣本菌群多樣性最低，這可能與當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件有關(guān)，長清區(qū)的年降水量低，且土質(zhì)類型為砂壤土+巖石土，適合泰山白首烏耐寒耐堿的生活條件，因此植株生長發(fā)育狀況良好可以為微生物的生存提供充足且適宜的營養(yǎng)條件。而萊蕪區(qū)的年降水量多且土壤較濕潤，在一定程度上限制了泰山白首烏的生長，從而降低了根際微生物的存活。變形菌門、酸桿菌門和放線菌門是各種條件下均存在的優(yōu)勢(shì)菌門，這類菌群對(duì)研發(fā)泰山白首烏生長所需的生物菌肥有著重要作用。