香蕉根際及非根際土壤細菌群落特征及共性規(guī)律研究

黃穗萍，金德才，李其利，韋紹龍，唐利華，黃素梅，郭堂勛*，羅述名，莫賤友

（1廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所/廣西作物病蟲害生物學(xué)重點實驗室，廣西南寧 530007；2中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境生物技術(shù)重點實驗室，北京 100085；3廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西南寧 530007；4廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，廣西南寧 530007）

0 引言

【研究意義】香蕉（spp.）隸屬于芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬植物，最早發(fā)現(xiàn)于東南亞，目前在世界130多個國家廣泛種植。香蕉是全球重要的經(jīng)濟作物，也是僅次于水稻、小麥、玉米的第4大糧食作物（張靜等，2018）。我國是世界上最早種植香蕉的國家之一，也是世界香蕉主產(chǎn)國，香蕉已成為我國熱帶亞熱帶地區(qū)的重要經(jīng)濟作物（李玉萍和方佳，2008）。植物根際土壤微生物是植株根際微生態(tài)的重要組成部分，在植物的生長發(fā)育、營養(yǎng)吸收、抗病特性以及耐受逆境脅迫等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。研究健康香蕉根際微生物群落的特征，以及土壤理化特性對土壤微生物豐度和多樣性的影響，可為香蕉根際土壤微生物的調(diào)控提供理論基礎(chǔ)，對促進香蕉植株持續(xù)健康生長具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】土壤微生物多樣性水平對土壤功能的開展和實施至關(guān)重要（Nannipieri et al.，2020）。研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物多樣性與土壤及植株健康、生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性有著不可分割的關(guān)系（Abawi and Widmer，2000；樊芳芳等，2020）。穩(wěn)定的土壤微生物群落有利于植物的生長，較高的微生物多樣性可促進生態(tài)系統(tǒng)和微生物功能的穩(wěn)定性（Deng et al.，2016；楊滿元等，2019），提高植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進植株生長，增強防治土傳病害的能力（K?berl et al.，2015；Luan et al.，2015）。健康土壤中的微生物多樣性與群落結(jié)構(gòu)對防治土傳病害非常關(guān)鍵，微生物多樣性高的土壤能擠占病原菌的生存空間使其難以入侵（Benizri et al.，2005；張明宇等，2020）。而土壤微生物多樣性水平和群落結(jié)構(gòu)受多種因素影響，如土壤理化性質(zhì)（Zhou et al.，2017）、農(nóng)業(yè)栽培管理制度（Venter et al.，2016；徐勝濤等，2020）、根際分泌物（Kowalchuk et al.，2002）等。根際釋放的物質(zhì)能作用于根際微生物區(qū)系，如通過分泌特定的分泌物來招募有益微生物種群，以應(yīng)對外界病原體，抵御土傳病原微生物，從而有利于植物生長和繁衍后代（Yu‐an et al.，2018），常見的根系分泌物包括糖類、氨基酸、有機酸、維生素和脂肪酸等（Dakora and Phillips，2002）。香蕉通過根際分泌物影響根際微生物群落結(jié)構(gòu)，同時香蕉的生長和抗病能力受土壤微生物多樣性及種群類型的影響。近幾年，研究發(fā)現(xiàn)可通過增施生物有機肥、覆蓋種植等方式調(diào)控香蕉根際微生物群落結(jié)構(gòu)，從而提高香蕉產(chǎn)量和抗病力（Patti‐son et al.，2014；Huang et al.，2019；Shen et al.，2019）。此外，Zhou等（2019）通過對香蕉枯萎病患病和不患病土壤的細菌16S rRNA基因序列和真菌內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（Internal transcribed spacer，ITS）序列分析發(fā)現(xiàn)，不患病土壤的芽胞桿菌屬（）、乳球菌屬（）和假單胞菌屬（）群落豐度比患病土壤的高。Kaushal等（2020）分析了患香蕉枯萎病和不發(fā)病的香蕉根際土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，發(fā)現(xiàn)是否患病是影響土壤真菌群落組成的最主要驅(qū)動因素?！颈狙芯壳腥朦c】微生物受生態(tài)環(huán)境的影響巨大，即使在同一片果園不同的農(nóng)事操作亦可造成土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的差異。除研究發(fā)病與不發(fā)病香蕉根際土壤微生物群落的差異外，還需要探究健康香蕉根際土壤微生物群落的共性結(jié)構(gòu)特征以及影響微生物群落主要驅(qū)動的土壤理化因子，為香蕉根際微生物調(diào)控提供理論參考。目前，關(guān)于香蕉塑造其根際微生物區(qū)系及與非根際土壤微生物差異性的共性特征研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】從廣西香蕉主產(chǎn)區(qū)東、中、西3個方位（浦北縣、隆安縣和龍州縣）各選取1個香蕉種植園為研究對象，以健康植株為目標(biāo)，采用Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)對土壤細菌群落進行分析，比較香蕉根際與非根際土壤細菌種類和多樣性的差異，分析土壤理化特性對土壤微生物豐度和多樣性的影響，以探究不同氣候和耕作條件下香蕉根際細菌的共性結(jié)構(gòu)特征，探尋影響香蕉根際細菌群落結(jié)構(gòu)的主要土壤理化因子，為深入理解香蕉根際微生物群落特征及制定調(diào)控策略提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2018年8 月，在廣西香蕉主產(chǎn)區(qū)東、中、西3個方位（浦北縣、隆安縣和龍州縣）各選取1個香蕉種植園，香蕉種植園信息見表1。選擇健康的香蕉植株（AAA Cavendish），在香蕉植株附近采用多點采樣混合法，用采樣器采集0~10 cm土壤樣品作為非根際土壤；采用抖動法采集供試香蕉根際土壤，用鐵鍬將離地面10 cm左右的香蕉根系挖出，抖落大土塊，收集附著在根系上的土壤作為根際土壤。采集的土壤樣品立即用無菌袋密封放進冰盒中帶回實驗室；每個地區(qū)的香蕉根際和非根際土壤均取8份作為8個重復(fù)，共采集48份樣品，所取土壤樣品置于-80 ℃超低溫冰箱冷凍保存。將采集的土壤樣品分成2份，1份于2 d內(nèi)用于土壤微生物DNA的提取和測序分析，另1份冷凍干燥后研磨，用于土壤各理化指標(biāo)的測定。樣品LZ1（LZ1_1、LZ1_2、LZ1_3、LZ1_4、LZ1_5、LZ1_6、LZ1_7、LZ1_8）和LZ2（LZ2_1、LZ2_2、LZ2_3、LZ2_4、LZ2_5、LZ2_6、LZ2_7、LZ2_8）分別代表采集自龍州縣的香蕉根際和非根際土壤樣品，每個樣品8個重復(fù)。樣品PB1（PB1_1、PB1_2、PB1_3、PB1_4、PB1_5、PB1_6、PB1_7、PB1_8）和PB2（PB2_1、PB2_2、PB2_3、PB2_4、PB2_5、PB2_6、PB2_7、PB2_8）分別代表采集自浦北縣的香蕉根際和非根際土壤樣品，每個樣品8個重復(fù)。樣品LN1（LN1_1、LN1_2、LN1_3、LN1_4、LN1_5、LN1_6、LN1_7、LN1_8）和LN2（LN2_1、LN2_2、LN2_3、LN2_4、LN2_5、LN2_6、LN2_7、LN2_8）分別代表采集自隆安縣的香蕉根際和非根際土壤樣品，每個樣品8個重復(fù)。

1.2 土壤理化性質(zhì)測定

土壤經(jīng)冷凍干燥后，研磨過100目篩，稱取10 g于100 mL離心管中，加入50 mL蒸餾水以攪拌器攪拌1 min，使土粒充分分散，放置30 min后進行測定。土壤pH通過多參數(shù)電導(dǎo)率儀進行測定。全氮（TN）和全磷（TP）含量采用過硫酸鉀氧化法測定，總有機質(zhì)（SOM）含量采用重鉻酸鉀氧化—鐵鹽滴定法測定，速效磷（AP）含量采用鉬銻抗比色法測定；硝態(tài)氮（NN）和銨態(tài)氮（AN）含量用2 mol/L KCl溶液浸提法測定；速效鉀（AK）含量采用火焰光度計法（NH4OAc浸提）測定（劉欣等，2018）。

1.3 DNA提取、PCR擴增及擴增子測序

土壤樣品測序步驟：稱取0.5 g土壤，使用FastD‐NASpin Kit for Soil試劑盒提取土壤總DNA。利用引物515F（5'-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3'）/806R（5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'）進行16S rRNA擴增，每對正、反向引物均加不同的12 bp的barcode（Wang et al.，2020）。PCR 反應(yīng)體系50.0 μL：10×PCR Buffer 5.0 μL，dNTPs 4.0 μL，5 U/μL的DNA聚合酶0.5 μL，10 μmol/L正、反向引物各1.0 μL，DNA模板（20~30 ng/μL）1.0 μL，ddHO補足至50.0 μL。PCR擴增程序：94 °C預(yù)變性1 min；94 ℃20 s，57 ℃25 s，72 ℃45 s，進行30個循環(huán)；72 ℃延伸10 min。通過瓊脂糖凝膠電泳回收PCR產(chǎn)物，并用E.Z.N.A.TM Gel Extraction Kit試劑盒進行純化。純化的PCR產(chǎn)物濃度利用Nanodrop Spectro‐photometer測定。每個PCR純化產(chǎn)物按150 ng的含量混合，樣本建庫后采用廣東美格基因科技有限公司的Illumina Miseq平臺測序完成。

1.4 測序數(shù)據(jù)分析

測序的原始數(shù)據(jù)在中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的環(huán)境宏基因組分析平臺上完成（http：//mem.rcees.ac.cn：8080）（Feng et al.，2017；Kong et al.，2018）。分析步驟：通過barcodes對原始序列進行樣本分選，然后去除序列上的引物片段，再將上、下游序列進行拼接（Mago? and Salzberg，2011），將拼接后長度低于200 bp的序列去除。利用UPARSE算法檢查并去除嵌合體（Edgar，2013）。以97%為劃定閾值，將16S rRNA基因序列劃分為操作分類單元（Operational Taxonomic Units，OTU）。代表序列與RDP數(shù)據(jù)庫進行比對，進行物種注釋（Wang et al.，2007）。為避免由于不同測序深度帶來的影響，依據(jù)最低測序條帶數(shù)的樣本，對所有樣本進行重抽，使所有樣本具有相同序列數(shù)量。重抽后的OTU表用于進一步的分析。根據(jù)樣本OTU組成之間的unweighted unifrac距離矩陣，采用主坐標(biāo)分析（Principal Coordi‐nates Analysis，PCoA）對細菌群落間的相似性進行分析。

1.5 統(tǒng)計分析

運用SPSS 26.0對環(huán)境因子與土壤細菌進行相關(guān)性分析。利用檢驗算法比較2組樣品土壤環(huán)境因子、多樣性指數(shù)及物種豐度之間的差異性。采用多因素方差分析（ADONIS）、相似性分析（ANOSIM）和多反應(yīng)排列法（MRPP）分析組間細菌群落結(jié)構(gòu)的差異水平。采用Mantel test分析確定影響細菌群落結(jié)構(gòu)的重要環(huán)境因子。采用DPS 7.05分析土壤理化性質(zhì)與細菌多樣性指數(shù)的差異顯著性。采用Excel 2011和Origin 8.0進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉根際和非根際土壤理化性質(zhì)差異分析結(jié)果

從表2可知，3個地區(qū)香蕉種植園的土壤樣品除LZ2樣品顯中性外，其余5個樣品均顯酸性，其中，來源于浦北縣香蕉種植園的土壤pH最低，且3個地區(qū)的根際與非根際土壤pH均差異顯著（<0.05，下同）。除pH外，其他的土壤理化性質(zhì)在3個地區(qū)表現(xiàn)不一，如TN、TP和SOM含量等在LN的香蕉根際與非根際土壤中差異顯著，但在PB的香蕉根際與非根際土壤中卻差異不顯著（>0.05，下同）?？傮w上，根際改變了土壤的部分理化性質(zhì)，其中pH最明顯。

2.2 土壤細菌多樣性分析結(jié)果

高通量測序結(jié)果顯示，各樣品細菌測得的序列數(shù)為28361~138215個。按28361條序列重抽后，進行后續(xù)的OTU劃分和物種注釋等分析?；贠TUs水平，利用多樣性指數(shù)進一步分析比較3個地區(qū)香蕉種植園的根際與非根際土壤微生物群落多樣性差異。在土壤樣品Alpha多樣性分析中，Chao1指數(shù)和Rich‐ness指數(shù)值越高，反映群落的豐富度越高；Shannon指數(shù)和InvSimpson指數(shù)值越大，說明群落多樣性越高。由表3可看出，不同地區(qū)的香蕉根際與非根際土壤細菌群落中的菌群多樣性存在一定差異，在群落多樣性指數(shù)上，來源于LZ的根際與非根際土壤細菌差異顯著，但LN和PB的樣品細菌差異不顯著；在群落豐富度指數(shù)上，來源于PB的根際與非根際土壤細菌差異顯著，但LN和LZ的樣品細菌差異不顯著。換言之，根際環(huán)境在LZ地區(qū)影響了細菌的多樣性指數(shù)，在PB地區(qū)影響了細菌的豐富度指數(shù)。

利用Pearson相關(guān)性分析研究土壤理化性質(zhì)與Alpha多樣性相互變化關(guān)系，得到兩兩之間的相關(guān)性和顯著性值，結(jié)果見表4。從表4可看出，在LN樣品中，TN含量與4個細菌Alpha多樣性指數(shù)均呈顯著正相關(guān)；TP含量僅與InvSimpson指數(shù)呈極顯著正相關(guān)（<0.01，下同）；SOM和AP含量僅與InvSimpson指數(shù)呈顯著正相關(guān)；NN含量與Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)呈顯著正相關(guān)、與InvSimpson指數(shù)和Richness指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在LZ樣品中，pH與InvSimpson指數(shù)呈顯著負相關(guān)；TN含量與Shannon指數(shù)呈顯著正相關(guān)、與InvSimpson指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；TP含量與InvSimpson指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；AP、NN和AK含量與Shannon指數(shù)呈顯著正相關(guān)、與InvSimpson指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在PB樣品中，僅pH與Richness指數(shù)呈顯著正相關(guān)、與Chao1指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。以上結(jié)果說明，環(huán)境因子在不同地區(qū)的香蕉種植園對細菌的Alpha多樣性影響不一，表現(xiàn)出地區(qū)特異性。

2.3 香蕉根際和非根際土壤細菌物種豐度分析結(jié)果

由圖1可看出，在所有土壤樣品中，共有11個可注釋到的優(yōu)勢門被檢出（豐度大于1%），包含變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、奇古菌門（Thaumarchaeota）、浮霉菌門（Planctomycetes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、疣微菌門（Verrucomicro‐bia）、厚壁菌門（Firmicutes）、芽單胞菌門（Gemmati‐monadetes）和硝化螺旋菌門（Nitrospirae），其中奇古菌門為古細菌。變形菌門和酸桿菌門為最占優(yōu)勢的2個門，變形菌門在所有樣品中的豐度為17.25%~37.83%，酸桿菌門在所有樣品中的豐度為13.45%~23.03%，其中變形菌門在根際土壤中的豐度明顯高于非根際土壤，在LN、LZ和PB的根際土壤中的豐度分別為37.82%、29.19%和25.70%，在非根際土壤中的豐度分別為19.96%、17.25%和25.72%，同樣被富集的門包括放線菌門、芽單胞菌門和硝化螺旋菌門；酸桿菌門的豐度在根際土壤中被過濾，豐度明顯少于其在非根際土壤，在LN、LZ和PB的根際土壤中的豐度分別為14.02%、14.74%和13.45%，在非根際土壤中的豐度分別為22.03%、19.80%和23.03%，同樣被過濾的門還有浮霉菌門。

在屬分類水平上，相對豐度排名前10的菌屬分別為未分類菌屬（Unclassified）、酸桿菌屬（）Gp6、亞硝化球菌屬（）、、芽單胞菌屬（）、Subdivision3 genera incertaesedis、酸桿菌屬Gp2、酸桿菌屬Gp4、酸桿菌屬Gp1和酸桿菌屬Gp3。所有的樣品中，40.10%~46.84%的序列為Unclassified，豐度排名前25的菌屬中，在3個地區(qū)的香蕉根際均被富集的細菌屬為芽單胞菌屬、硝化螺旋菌屬（）、紅游動菌屬（）、鞘氨醇單胞菌屬（）、土微菌屬（）、、鏈霉菌屬（）和。被根際過濾的有酸桿菌屬Gp6、亞硝化球菌屬、酸桿菌屬Gp2和酸桿菌屬Gp3（圖2）。

2.4 香蕉根際和非根際土壤細菌群落及其與環(huán)境因子的相關(guān)分析結(jié)果

采用非參數(shù)檢驗方法ADONIS、ANOSIM 和MRPP分析3個地區(qū)香蕉種植園的根際與非根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的差異，結(jié)果（表5）顯示，3個地區(qū)香蕉種植園的根際與非根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)均差異極顯著，說明香蕉根際均對土壤細菌有一定的塑造作用。

為探明不同地區(qū)香蕉種植園土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響因子，本研究利用Mantel test分析了pH、欲含水量（MC）、SOM、TN、TP、AP、NN、AN和AK與群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，結(jié)果（表6）顯示，在參與分析的9個環(huán)境因子中，LN地區(qū)的土壤細菌群落受影響的環(huán)境因子最多，pH、SOM、TN、TP、AP、NN和AN均與細菌群落顯著或極顯著相關(guān)；LZ地區(qū)的土壤細菌群落受影響的環(huán)境因子次之，受pH、TP、AP、NN和AK的顯著影響；PB地區(qū)的土壤細菌群落受影響的環(huán)境因子最少，僅與pH和AK極顯著相關(guān)。由此可見，不同地區(qū)的香蕉種植園土壤細菌受不同的理化性質(zhì)調(diào)控，而3個地區(qū)的香蕉種植園土壤細菌均主要受pH的極顯著影響。

2.5 香蕉根際和非根際土壤細菌生態(tài)功能的共性規(guī)律分析結(jié)果

根據(jù)物種分類結(jié)果，通過FAPROTAX數(shù)據(jù)庫對香蕉種植園土壤細菌群落進行功能注釋，除未鑒定類群外，細菌獲得78種功能分組，豐度排名前20的功能分組見圖3。其中，豐度大于1%的只有7種，除Others外，剩下6種是可注釋的功能分組，分別為化能異養(yǎng)（Chemoheterotrophy）、好氧化能異養(yǎng)（Aero‐bic_chemoheterotrophy）、硝化（Nitrification）、好氧氨氧化（Aerobic_ammonia_oxidation）、動物寄生蟲或共生體（Animal parasites or symbionts）和硝酸鹽還原（Nitrate reduction）。其中化能異養(yǎng)和好氧化能異養(yǎng)是在根際土壤中最明顯的富集類群，化能異養(yǎng)菌群在LN、LZ 和PB 的根際土壤中的豐度分別為9.67%、7.04%和8.47%，在非根際土壤中的豐度分別為4.77%、4.73%和4.33%；好氧化能異養(yǎng)菌群在LN、LZ和PB的根際土壤中的豐度分別為9.20%、6.57%和7.96%，在非根際土壤中的豐度分別為4.39%、4.40%和4.08%；同樣被富集的功能包括掠食性或寄生性（Predatory or exoparasitic）和硝酸鹽還原；相反，硝化和好氧氨氧化菌群在根際土壤中的豐度明顯少于其在非根際土壤。

3 討論

香蕉種植園中的土壤生活著大量微生物，微生物群落結(jié)構(gòu)的組成及其改變不但與根際養(yǎng)分時效性及植物生長發(fā)育等密切相關(guān)，而且能影響土傳病害的發(fā)生發(fā)展（漆艷香等，2019）。香蕉在與土壤微生物的長期互作過程中，香蕉能通過分泌根際分泌物等途徑演化形成其根際圈土壤菌群，這些根際微生物在平衡植物激素、調(diào)節(jié)根的生長、促進營養(yǎng)吸收、阻止病害侵襲等方面發(fā)揮著重要的防線作用（賈利華等，2019）。因此，研究香蕉種植園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、驅(qū)動因素及規(guī)律，對香蕉在實際生產(chǎn)過程中的管理調(diào)控具有重要的參考價值。

本研究發(fā)現(xiàn)在3個不同地區(qū)香蕉種植園的根際及非根際土壤微生物群落差異顯著，在Chao1、Rich‐ness、Shannon和InvSimpson 4個多樣性指數(shù)上，3個地區(qū)香蕉根際土壤細菌群落的豐富度與多樣性均比非根際的更豐富，一般而言，較高的細菌多樣性表示土壤具有更高的抗性，意味著健康的香蕉根際能對附著的細菌產(chǎn)生一定的調(diào)控作用，使細菌朝著有利于植物的方向演變，與葛應(yīng)蘭和孫廷（2020）的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)馬鈴薯根際土壤細菌和真菌均勻度指數(shù)（Simpson）、多樣性指數(shù)（Shannon-Wie‐ner）、ACE和Chao 1指數(shù)均顯著高于非根際；然而，李怡等（2019）的研究結(jié)果表明，毛竹林地根際土壤細菌群落豐富度及多樣性均低于非根際土壤。這些結(jié)果說明，不同的植物根際對土壤微生物多樣性的影響表現(xiàn)出植物品種特異性。

在土壤細菌群落結(jié)構(gòu)組成上，本研究發(fā)現(xiàn)，變形菌門（相對豐度為17.25%~37.83%）在3個香蕉種植地豐度最高，其次為酸桿菌門，與鄧大豪等（2019）的研究結(jié)果類似，其以廣西不同品種香蕉種植地土壤微生物為研究對象，發(fā)現(xiàn)豐度最高的變形菌門占比為17.947%~45.01%。Shen等（2015）對抑病型香蕉土壤微生物進行測序分析，同樣發(fā)現(xiàn)變形菌門和酸桿菌門是豐度最高的2個門；Wang等（2020）發(fā)現(xiàn)在甘蔗根際微生物中，變形菌門也是最豐富的優(yōu)勢門。植物根際和非根際土壤中細菌群落結(jié)構(gòu)的差異，歸因于植物對微生物群落具有強烈的選擇作用，而且微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與微生物功能類群息息相關(guān)，且能影響環(huán)境的生態(tài)功能（Fuhrman，2009）。前人多項研究表明，植物根際能招募有益于自身的微生物菌群來促進植物生長和抵抗病原菌的入侵，如被病原菌侵染的擬南芥可通過改變根系分泌物成分招募有益微生物群落，并促進后代植物對病原菌的抵抗力（Yuan et al.，2018）；Liu等（2021）發(fā)現(xiàn)小麥根際能招募嗜根寡養(yǎng)單胞菌（）（SR80），保護植物對抗病原體假禾谷鐮孢菌（）。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，3個地區(qū)的健康香蕉植株的根際能富集一些有益的微生物類群，在門的水平，變形菌門在3個地區(qū)的根際土壤中豐度均明顯高于非根際土壤，而且差異顯著，沈宗專（2015）發(fā)現(xiàn)抑病型土壤中變形菌門的豐度顯著高于導(dǎo)病型土壤，同樣被根際富集的放線菌門是環(huán)境中一類重要的微生物，在促進植物生長和防治病害方面發(fā)揮重要作用。在屬的水平上芽單胞菌屬、鏈霉菌屬和鞘氨醇單胞菌的豐度在3個地區(qū)的香蕉根際土壤均高于非根際土壤，沈宗專（2015）發(fā)現(xiàn)施用生物有機肥能增加芽單胞菌屬和鞘氨醇單胞菌屬在香蕉種植園土壤中的豐度，并且它們的豐度與香蕉枯萎病發(fā)病率間呈負相關(guān)關(guān)系，表明它們的存在能起到抑制香蕉病害發(fā)生的作用。Yin等（2021）研究也發(fā)現(xiàn)土壤中的鏈霉菌和鞘氨醇單胞菌能抑制真菌病害的發(fā)生。此外，被富集的芽單胞菌屬還具有降解根際土壤中的纖維素和木質(zhì)素，增加土壤有機質(zhì)含量和促進根際微生物固氮的作用（Xie et al.，2020；Hu et al.，2021）。Wang等（2020）的研究發(fā)現(xiàn)，施用除草劑氯吡嘧磺隆的土壤，其微生物群落結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢種群發(fā)生了明顯改變，藍藻細菌門（Cyanobacteria）和unclassified Chloroflexi種群數(shù)量明顯增加并積極參與氯吡嘧磺隆生物降解過程。本研究通過FAPROTAX數(shù)據(jù)庫功能注釋發(fā)現(xiàn)，細菌功能較豐富，其中化能異養(yǎng)菌群和好氧化能異養(yǎng)菌群的占比較大，而且在根際土壤中的豐度明顯高于非根際土壤，高比例的化能異養(yǎng)菌有助于香蕉種植園中有機質(zhì)的分解利用，同樣能促進植物的營養(yǎng)吸收和養(yǎng)分循環(huán)。未來的工作將結(jié)合根際代謝組學(xué)進一步揭示香蕉根際對微生物組構(gòu)建的作用機制。

土壤理化性質(zhì)與微生物群落組成和功能組成均具有緊密聯(lián)系，本研究分析結(jié)果表明，3個地區(qū)香蕉種植園的土壤微生物群落均受到土壤理化性質(zhì)的影響，但不同地區(qū)的土壤微生物群落受不同的土壤理化性質(zhì)影響，除地理因素影響外，同一地區(qū)的香蕉種植園的土壤微生物群落均受pH的極顯著影響。pH是對土壤微生物群落影響的最重要環(huán)境因子，如Shi等（2018）通過空間尺度分析243個土壤樣本的細菌群落結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)pH是影響華北平原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的最重要影響因子；葛應(yīng)蘭和孫廷（2020）發(fā)現(xiàn)土壤pH是馬鈴薯根際土壤微生物多樣性的重要影響因子。除pH外，TN、TP和AN等對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也有影響。以上結(jié)果證明，由于不同地區(qū)土壤具備不同的理化性質(zhì)特點，從而對微生物群落的影響因素并不相同，但pH在3個地區(qū)均能極顯著影響微生物的群落結(jié)構(gòu)，是一個重要的調(diào)控因子。

4 結(jié)論

3個地區(qū)香蕉種植園根際土壤細菌群落多樣性均高于非根際土壤，而兩者間微生物群落結(jié)構(gòu)也存在明顯差異，根際能富集一些有益菌群并招募有益的功能細菌。土壤微生物群落多樣性和組成在不同地區(qū)間的差異明顯，每個地區(qū)的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性受不同的環(huán)境因子影響，與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)，其中土壤pH對3個地區(qū)香蕉種植園的土壤細菌群落均起著重要的調(diào)節(jié)作用。