羌活根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)次生代謝產(chǎn)物的影響

王紅蘭 朱文濤 崔俊芳 楊萍 杜玖珍 孫輝 周毅 蔣舜媛

摘要［目的］科學(xué)評(píng)估羌活主產(chǎn)區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，揭示土壤微生物與羌活的互作關(guān)系。［方法］以羌活根際土壤為研究對(duì)象，分別采用高通量測(cè)序技術(shù)和高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成和羌活次生代謝產(chǎn)物含量，進(jìn)一步采用冗余分析和相關(guān)性分析方法研究根際土壤微生物對(duì)羌活次生代謝產(chǎn)物的影響。［結(jié)果］羌活根際土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)門類群為變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）和擬桿菌門（Bacteroidetes），真菌優(yōu)勢(shì)門類群為子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）和球囊菌門（Glomeromycota）。屬水平上，細(xì)菌優(yōu)勢(shì)屬為Vicinamibacter（0.80%～9.11%）、土生單胞菌屬Terrimonas（0.66%～7.72%）和硝化螺旋菌屬Nitrospira（1.18%～4.46%）；真菌優(yōu)勢(shì)屬為被孢霉屬M(fèi)ortierella（0.01%～14.19%）、四孢菌屬Tetracladium（0.18%～14.32%）和黃豆菌屬Kotlabaca（0.01%～24.96%）。冗余分析表明羌活根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)主要受土壤pH及養(yǎng)分含量影響，其中Colletotrichum和Botryichum與pH呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），Bradyrhizobium與有機(jī)質(zhì)亦呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），Candidatus_Udaeobacter、Scutellospora和Enterocarpus均與速效磷和速效氮呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。羌活次生代謝產(chǎn)物羌活醇與毛殼菌屬（Chaetomium）、絲蓋傘屬（Inocybe）和米拉珊瑚屬（Melanophyllum）呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），異歐前胡素則與毛殼菌屬（Chaetomium）和腐質(zhì)霉屬（Humicola）呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。［結(jié)論］該研究結(jié)果為科學(xué)評(píng)估羌活主產(chǎn)區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)健康狀況和微生物-羌活互作關(guān)系提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞羌活；根際土壤；微生物群落；結(jié)構(gòu)特征；高通量測(cè)序；理化因子；次生代謝產(chǎn)物

中圖分類號(hào)S 154.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2023）24-0173-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.039

Characteristics of Rhizosphere Soil Microbial Community Structure and Its Effects on Secondary Metabolites of Notopterygium incisum

WANG Honglan1， ZHU Wentao1， CUI Junfang2 et al

（1.Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences， Chengdu，Sichuan 610041;2. Institute of Mountain Hazards and Environment， Chinese Academy of Sciences， Chengdu，Sichuan 610299）

Abstract［Objective］ To scientifically evaluate the health status of the soil ecosystem in the main production areas of N. incisum， and reveal the interaction relationship between soil microorganisms and N. incisum.［Method］Taking the rhizosphere soil of N. incisum as the research object， highthroughput sequencing technology and highperformance liquid chromatography （HPLC） were used to determine the composition of soil microbial community structure and the content of secondary metabolites of N. incisum. Furthermore， redundancy analysis and correlation analysis methods were used to study the impact of rhizosphere soil microbiota on secondary metabolites of N. incisum.［Result］The results showed that the dominant bacterial at the phylum level were Proteobacteria， Acidobacteria and Bacteroidetes， and the Ascomycota， Basidiomycota and Glomeromycota were identified as the dominant phyla of fungi. At the genus level， the dominant genera of soil bacteria were Vicinamibacter， Terrimonas and nitrospira， which accounted for 0.80%-9.11%， 0.66%-7.72% and 1.18%-4.462%， respectively. For fungi， the dominant genera were Mortierella， Tetracladium and Kotlabaca， which accounting for 0.01%-14.19%， 0.18%-14.32% and 0.01%-24.96%， respectively. Redundancy analysis showed that the microbial community structure of the rhizosphere soil of N. incisum was mainly affected by soil pH and nutrient content. Colletotrichum and Botryichum showed significant negative correlation with pH （P<0.05）， while Bradyrhizobium also showed significant negative correlation with organic matter （P<0.05）. Candidatus_ Udaeobate， Scutellospora and Enterocarpus were significantly positively correlated with available phosphorus and available nitrogen （P<0.05）.The notopterol content were significantly negatively correlated with Chaetomium， Inocybe and Melanophyllum （P<0.05）， respectively， while isoimperatorin content was significantly positively correlated with Chaetomium and Humicola （P<0.05）， respectively. ［Conclusion］The results of this study can provide data support for scientific assessment of soil ecosystem characteristics and microbialN. incisum interactions in the main N. incisum production area.

Key wordsNotopterygium incisum;Rhizosphere soil;Microbial community;Structural characteristics;Highthroughput sequencing;Physical and chemical factors;Secondary metabolites

羌活（Notopterygium incisum Ting ex H.T.Chang）是傘形科（Umbelliferae）羌活屬（Notopterygium de Boiss.）多年生藥用植物，是傳統(tǒng)中藏羌醫(yī)藥體系常用大宗藥材羌活（Notopterygii Rhizoma et Radix ）最重要的基源植物［1］。羌活野生資源主要分布于川、陜、甘、青、藏等地，2010年以來(lái)四川甘孜、阿壩及甘肅宕昌等地開始人工栽培。目前有關(guān)羌活的研究多集中于種子種苗繁育［2-3］、集約化栽培技術(shù)［4-6］及藥材化學(xué)品質(zhì)［7］等方面，對(duì)密切影響羌活藥材產(chǎn)量和品質(zhì)的根際微生態(tài)系統(tǒng)鮮有報(bào)道。根際是地球上物質(zhì)和能量循環(huán)、信息交換最活躍的界面之一，也是植物-微生物-土壤三者相互作用密切的一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)［8］。根際微生物是聯(lián)系植物群落與土壤養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵紐帶［9］，在向植物提供養(yǎng)分、增強(qiáng)養(yǎng)分的有效性、幫助植物轉(zhuǎn)化吸收土壤養(yǎng)分等方面發(fā)揮巨大作用［10-11］。同時(shí)，根際微生物可通過(guò)多種方式促進(jìn)藥用植物的生長(zhǎng)發(fā)育［12］和有效成分的合成積累［13］，對(duì)提高藥用植物的抗病蟲害能力［14］、緩解連作障礙［8］和拮抗病原微生物［15-16］等具有重要的作用。因此，該研究以川西北羌活產(chǎn)區(qū)根際土壤為研究對(duì)象，采用PacBio單分子測(cè)序技術(shù)，結(jié)合16S rDNA和ITS全長(zhǎng)測(cè)序測(cè)定微生物群落多樣性和組成結(jié)構(gòu)，闡明羌活根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征，并對(duì)該時(shí)期土壤微生物多樣性與土壤理化因子、羌活次生代謝產(chǎn)物含量進(jìn)行相關(guān)性及冗余分析，揭示微生物對(duì)羌活次生代謝產(chǎn)物的影響，為科學(xué)評(píng)估羌活主產(chǎn)區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)特征和微生物-羌活互作關(guān)系提供數(shù)據(jù)支撐。

1材料與方法

1.1研究地概況

選取羌活道地產(chǎn)區(qū)阿壩藏族羌族自治州境內(nèi)4個(gè)較早開始人工栽培羌活的代表性研究地為研究對(duì)象，分別位于馬爾康市、小金縣、松潘縣和黑水縣境內(nèi)。研究地的基本概況：①馬爾康樣地（MEK），位于馬爾康市馬爾康鎮(zhèn)納足村（102°27′23″E，31°30′28″N），屬高原亞寒帶氣候，海拔2 960 m，年平均氣溫8～9 ℃，年降水量750 mm。②小金縣樣地（XJ），位于小金縣兩河口鎮(zhèn)大板村（102°25′22″E，31°32′48″N），屬高原亞溫帶氣候，海拔3 263 m，年平均氣溫10 ℃，年降水量614 mm。③松潘縣樣地（SP），位于松潘縣岷江鄉(xiāng)北定關(guān)村（103°43′22″E，31°21′28″N），屬青藏高原季風(fēng)氣候，海拔2 531 m，年平均氣溫7～8 ℃，年降水量730 mm。④黑水縣樣地（HS），位于黑水縣沙石多鎮(zhèn)楊柳秋村（102°48′18″E，32°06′09″N），屬季風(fēng)高原型氣候，海拔2 771 m，年平均氣溫9 ℃，年降水量620 mm。

1.2植物和根際土壤樣品采集

在4個(gè)研究區(qū)域，選取地形地貌相似、栽培管理措施相近的羌活種植地塊，按“S”布點(diǎn)方式，分別設(shè)置10 m×10 m的樣地，采集羌活植株和根際土壤樣本。將羌活植株連根系整體取出，輕輕抖動(dòng)去除根圍土壤，將根及根表附著的土壤作為根際土壤。利用無(wú)菌毛刷采集根部附著緊密的土壤，混合3個(gè)植株的根際土壤樣本，作為1個(gè)根際土壤樣本，以等量混合均勻地裝入2 mL 凍存管；收集用于次生代謝產(chǎn)物含量檢測(cè)的羌活地下部分；另取0～30 cm分散土樣（約1 kg）用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。每個(gè)研究地塊根際土樣重復(fù)3次（MEK1、MEK2、MEK3、XJ1、XJ2、XJ3、SP1、SP2、SP3、HS1、HS2、HS3），分散土樣及植物樣重復(fù)9次。樣品采集時(shí)間為2021年10月。

1.3樣品預(yù)處理和保存

于60 ℃烘干羌活地下部分，磨成粉末狀（過(guò)3號(hào)篩）后放入真空干燥箱內(nèi)待用。在-80 ℃超低溫冰箱中保存根際土壤樣本，用于微生物多樣性的檢測(cè)。將土樣分散自然風(fēng)干，除去碎石、根系等雜物，經(jīng)碾磨后過(guò)2 mm 篩測(cè)定土壤pH、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、速效氮含量、速效磷含量和速效鉀含量，過(guò)0.125 mm篩后測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量。

1.4根際土壤理化性質(zhì)常規(guī)分析

土壤酸堿度用酸堿度測(cè)定儀（土水比1∶10）測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量按重鉻酸鉀氧化容量法測(cè)定；采用硫酸加速劑消解-凱氏法測(cè)定全氮含量；采用氫氧化鈉熔融鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量；全鉀含量采用熔焰光度法（將氫氧化鈉熔化）進(jìn)行測(cè)定；采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定速效氮含量；速效磷含量的測(cè)定采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀含量采用NH4OAC浸出法-火焰光度法測(cè)定。上述檢測(cè)方法參考《土壤農(nóng)化分析（第3版）》［17］。

1.5根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析

取0.25 g土壤樣品，用試劑盒（PowerSoil DNA Isolation kit）提取土壤總DNA，通過(guò)細(xì)菌16S rRNA V1～V9區(qū)全長(zhǎng)引物27F（5′-AGRGTTTGATYNTGGCTCAG-3′）、1492R（5′-TASGGHTACCTTGTTASGACTT-3′），真菌ITS rRNA 全長(zhǎng)引物ITS1（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）、ITS4（5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′）分別進(jìn)行引增合成。再用電泳檢測(cè)，檢測(cè)后提純，提純后用Qubit定量PCR產(chǎn)物，等量混樣后按PCR濃度進(jìn)行高通量順序。

對(duì)原始下機(jī)的Sub-reads進(jìn)行校正得到CCS序列，通過(guò)Barcode序列識(shí)別不同樣本的CCS序列并去除嵌合體，得到高質(zhì)量的CCS序列，利用Cutadapt v2.7（錯(cuò)誤率0.2）識(shí)別正向引物和反向引物，拋棄不含引物的CCS序列，過(guò)濾CCS長(zhǎng)度，將序列聚類在相似度97%的水平上，以測(cè)序所有序列的0.005%作為閾值，過(guò)濾OTU。利用Usearch軟件在97%的相似度水平上聚類Tags，獲取OTU，并基于Silva（細(xì)菌）和Unite（真菌）分類數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)OTU進(jìn)行分類注釋。

1.6羌活次生代謝產(chǎn)物分析

精密稱定0.400 g 粉末置錐形瓶?jī)?nèi)，精密加入5 mL甲醇，稱定質(zhì)量，超聲處理（250 W，50 kHz）30 min，冷卻后稱定質(zhì)量，用甲醇將減損質(zhì)量補(bǔ)足，搖勻，濾凈，連續(xù)濾液。參考《中國(guó)藥典》方法采用高效液相色譜測(cè)定羌活醇和異歐前胡素的含量，試驗(yàn)條件為Durashell C18 色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），流動(dòng)相乙腈-水（44∶56），檢測(cè)波長(zhǎng) 310 nm。

1.7數(shù)據(jù)處理

利用CANOCO 5.0軟件對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的土壤理化因子數(shù)據(jù)進(jìn)行RDA分析，其相對(duì)豐度設(shè)置為前20屬水平；數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析分別采用Excel 2010和SPSS 22.0軟件，顯著性水平設(shè)為0.05；圖形處理采用Adobe Illustrator CS5、Excel 2010軟件。

2結(jié)果與分析

2.1根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)測(cè)序結(jié)果

該研究共獲得細(xì)菌序列89 457條CCS，每個(gè)樣品平均產(chǎn)生7 544條CCS；獲得真菌序列90 034條CCS，每個(gè)樣品平均產(chǎn)生7 503條CCS。經(jīng)過(guò)質(zhì)量過(guò)濾和去除嵌合體后，平均每個(gè)樣本產(chǎn)生7 384條細(xì)菌優(yōu)質(zhì)CCS，有效率為98%；平均每個(gè)樣本產(chǎn)生7 455條真菌優(yōu)質(zhì)CCS，有效率為99%。稀釋曲線（圖1）分析表明，當(dāng)細(xì)菌測(cè)序量達(dá)到4 000、真菌測(cè)序量達(dá)到3 000時(shí)，曲線逐漸趨于平緩，表明測(cè)序深度足夠大，所得到的數(shù)據(jù)量可對(duì)各樣本中的物種和分類信息進(jìn)行綜合全面反應(yīng)。

2.2細(xì)菌和真菌群落的豐富性與多樣性分析

川西北地區(qū)羌活根際土壤細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（表1）表明，細(xì)菌OTUs數(shù)目平均值為1 026.5個(gè)，真菌OTUs數(shù)目平均值為347.0個(gè)；細(xì)菌和真菌的ACE指數(shù)平均值分別為917.03 和215.89，香農(nóng)指數(shù)平均值分別為8.58和5.32，Chao1指數(shù)平均值分別為934.23和220.18。由此表明，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)在羌活根際比較豐富。

2.3細(xì)菌和真菌群落組成分析

姜活根際土壤細(xì)菌主要門和屬水平的物種分布情況如圖2所示。由圖2可知，羌活根際土壤細(xì)菌門類群主要為變形菌門（Proteobacteria，37.10%～61.92%）、酸桿菌門（Acidobacteria，7.15%～23.07%）、擬桿菌門（Bacteroidota，6.95%～14.89%）、疣微菌門（Verrucomicrobiota，1.33%～15.36%）、浮霉菌門（Planctomycetota，1.89%～11.51%）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota，2.54%～5.96%）、硝化螺旋菌門（Nitrospirota，1.08%～4.42%）、Acidobacteriota（0.43%～4.42%）、放線菌門（Actinobacteriota，0.50%～4.72%），厚壁菌門（Firmicutes，0.05%～12.40%）；羌活根際土壤優(yōu)勢(shì)菌屬水平的菌群主要為Vicinamibacter（0.80%～9.11%）、土生單胞菌屬（Terrimonas，0.66%～7.72%）、硝化螺旋菌屬（Nitrospira，1.18%～4.46%）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas，0.86%～6.17%）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas，0.74%～7.19%）、緩生根瘤菌屬（Bradyrhizobium，0.98%～4.85%）、Candidatus_Udaeobacter（0.15%～5.91%）、Tepidisphaera（0.38%～3.92%）、Pedosphaera（0.29%～3.51%）、Pseudolabrys（0.67%～4.00%），其中Vicinamibacter、土生單胞菌屬、硝化螺旋菌屬豐度占前三位。

姜活根際土壤真菌主要門和屬水平物種分布情況如圖3所示，真菌門的類群主要是子囊菌門（Ascomycota，34.42%～67.81%）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota，8.93%～50.52%）、球囊菌門（Glomeromycota，1.07%～28.31%）、絲孢菌門（Mortierellomycota，0.51%～14.5%）、輪孢菌門（Rozellomycota，0.49%～18.81%）、壺菌門（Chytridiomycota，0.26%～7.20%）、油壺菌門（Olpidiomycota，0.03%～0.12%）和芽枝霉門（Blastocladiomycota，0.093%）。經(jīng)鑒定，在屬水平上具有優(yōu)勢(shì)的真菌（圖3b）主要有被孢霉屬（Mortierella，0.01%～14.19%）、四孢菌屬（Tetracladium，0.18%～14.32%）、黃豆菌屬（Kotlabaea，0.01%～24.96%）、腸果菌屬（Enterocarpus，0.06%～17.26%）、Plectosphaerella（0.01%～15.11%）、Coprinellus（0～21.79%）、毛葡孢屬（Botryotrichum，0～10.44%）、鐮刀菌屬（Fusarium，0.31%～4.679%）、盾孢囊霉屬（Scutellospora，0～9.42%）、炭疽菌屬（Colletotrichum，0～16.81%）。

2.4根際土壤微生物群落與土壤因子的冗余分析

從川西北地區(qū)羌活根際土壤理化性質(zhì)特征（表2）可以看出，土壤pH在 6.62～7.09，表明羌活適宜在中性土壤中生長(zhǎng)。土壤有機(jī)質(zhì)含量在21.81～25.34 g/kg，按照全國(guó)第二次土壤普查營(yíng)養(yǎng)成分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)域有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)三級(jí)水平，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)含量較高。土壤全氮、全磷和全鉀含量分別為1.90、0.60和15.26 g/kg；速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為35.11、18.00 和53.86 mg/kg，表明該區(qū)耕作層土壤養(yǎng)分含量處于中等水平。

從土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性與對(duì)應(yīng)的土壤理化因子的RDA分析結(jié)果（圖4）可以看出，速效磷（AP）、全氮（TN）、速效氮（AN）、速效鉀（AK）等養(yǎng)分因子影響了羌活根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)；其中速效磷、速效氮和速效鉀均與Candidatus_Udaeobacter呈顯著正相關(guān)，全氮與Sphingomonas呈顯著負(fù)相關(guān)，有機(jī)質(zhì)（SOM）與Bradyrhizobium呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤pH和養(yǎng)分因子對(duì)羌活根際土壤真菌類群影響均較大；其中土壤pH與Colletotrichum和Botryichum呈顯著負(fù)相關(guān)，全氮（TN）、全磷（TP）和速效鉀（AK）均與Fusarium呈顯著負(fù)相關(guān)；速效磷（AP）和速效氮（AN）均與Scutellospora和Enterocarpus呈顯著正相關(guān)。由此表明，羌活根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤pH和養(yǎng)分含量之間存在著密切的聯(lián)系。

2.5根際土壤微生物群落與羌活次生代謝產(chǎn)物的關(guān)聯(lián)性分析

4年生家種羌活地下部分羌活醇含量為4.29～7.93 mg/g，異歐前胡素含量為1.84～5.43 mg/g（表3）。羌活醇和異歐前胡素總含量最高可達(dá)12.92 mg/g（1.292%），遠(yuǎn)高于藥典標(biāo)準(zhǔn)（0.14%），表明羌活移栽4年后其特征成分含量遠(yuǎn)高于商品藥材標(biāo)準(zhǔn)。

羌活次生代謝產(chǎn)物與根際土壤微生物菌群的相關(guān)分析見表4。羌活醇與uncultured_bacterium_C_Subgroup_5、毛殼菌屬（Chaetomium）、絲蓋傘屬（Inocybe）、米拉珊瑚屬（Melanophyllum）均呈顯著負(fù)相關(guān)；異歐前胡素與uncultured_bacterium_C_Subgroup_5、uncultured_bacterium_F_Pedosphaeraceae、毛殼菌屬（Chaetomium）呈顯著正相關(guān)，與uncultured_bacterium_O_Rokubacteriales、腐質(zhì)霉屬（Humicola）呈極顯著正相關(guān)，與uncultured_bacterium_C_Alphaproteobcteria呈極顯著負(fù)相關(guān)。由此可見，羌活次生代謝產(chǎn)物的積累與根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)有密切的聯(lián)系。

3討論

藥用植物根際微生物中的細(xì)菌具有很高的類群多樣性，主要類群有芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、固氮菌屬、根瘤菌屬，其中最常見的是芽孢桿菌屬和假單胞菌屬［4］。有報(bào)道指出，當(dāng)歸根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬主要有芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、固氮菌屬和硝化菌屬等［18］，人參根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬為假單胞菌屬［19］，附子的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬為L(zhǎng)actoccus、Pseudolabrys、Bradyrhizobium、Rhodanobacter、Pseudonocardia等［20］。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)羌活根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬為Vicinamibacter、土生單胞菌屬（Terrimonas）、硝化螺旋菌屬（Nitrospira）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）和鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）等。這些優(yōu)勢(shì)菌屬的功能主要是促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化速率和提高植物的抗逆能力［21］。其中土生單胞菌屬和鞘氨醇單胞菌屬中的部分細(xì)菌不僅能夠降解土壤中除草劑、農(nóng)藥等有機(jī)污染物，還可以固定大氣中的氮供植物利用［22］，促進(jìn)土壤氮循環(huán)。這可能是導(dǎo)致羌活栽培區(qū)土壤速效氮含量較低（35.11 mg/kg，按全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)處于五級(jí)水平）的原因之一。

對(duì)土壤真菌而言，西洋參根際土壤的優(yōu)勢(shì)屬為絲核菌屬（Rhizoctonia）、腐皮鐮刀菌屬（Fusariumsolani）和Phytophthoracactorum［23］，而人參的優(yōu)勢(shì)屬有毛霉菌屬、根霉菌屬、青霉菌屬、鐮刀菌屬和木霉菌屬等［24］。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，羌活根際土壤中優(yōu)勢(shì)真菌屬為被孢霉屬（Mortierella）、四孢菌屬（Tetracladium）、黃豆菌屬（Kotlabaea）、腸果菌屬（Enterocarpus）、Plectosphaerella、Coprinellus、毛葡孢屬（Botryotrichum）、鐮刀菌屬（Fusarium）、盾孢囊霉屬（Scutellospora）和炭疽菌屬（Colletotrichum）等。研究表明，鐮刀菌屬真菌是導(dǎo)致人參［19］、太子參［25］和黃連［26］等根莖類藥材發(fā)生根腐病的主要致病菌。該研究發(fā)現(xiàn)，羌活根際土壤中大量存在被孢霉屬、鐮刀菌屬和炭疽菌屬等致病真菌。據(jù)田間試驗(yàn)觀察，羌活移栽3年后少量植株會(huì)出現(xiàn)根腐病，隨著種植年限的延長(zhǎng)，根腐病發(fā)生頻率增加，大量定殖于羌活根際土壤的被孢霉屬、鐮刀菌屬和炭疽菌屬可能是引發(fā)羌活發(fā)生根腐病的主要致病真菌。下一步可收集羌活根腐病植株樣本進(jìn)行致病性測(cè)定，明確其病原真菌，探究其致病因子及病原菌與羌活互作機(jī)制，有效修復(fù)羌活根際土壤生態(tài)環(huán)境以防止羌活野生變家種過(guò)程中發(fā)生大規(guī)模土傳病害。

藥用植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)易受土壤pH、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素含量等土壤基本理化因子的影響［27］。王鈺等［26］研究發(fā)現(xiàn)，黃連根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，與速效氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，表明根際土壤理化因子可通過(guò)影響植物根系生命活動(dòng)從而影響土壤微生物學(xué)性質(zhì)。該研究RDA分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)羌活根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤pH、速效氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)含量呈顯著相關(guān)關(guān)系。可能是因?yàn)橥寥纏H是影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和有效性的主要因素之一［24］，它可以通過(guò)調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)的可溶性來(lái)調(diào)節(jié)土壤微生物的分解、運(yùn)移土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分元素，從而影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。

根際微生物通過(guò)對(duì)藥用植物中相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，調(diào)控次生代謝物的合成，進(jìn)而影響次生代謝物的積累［1］。研究表明，板藍(lán)根根際顯著富集的伯克霍爾德菌 （Burkholderia sp.）可促進(jìn)有效物質(zhì)靛藍(lán)的積累［28］，假單胞菌和泛菌（Pantoea sp.）對(duì)丹參中酚類物質(zhì)迷迭香酸、丹酚酸 B 的積累具有顯著促進(jìn)作用［29］。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛殼菌屬（Chaetomium）與羌活醇呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），而與異歐前胡素呈顯著正相關(guān)（P<0.05），說(shuō)明毛殼菌屬可促進(jìn)異歐前胡素的積累，而抑制羌活醇的積累。但有關(guān)根際微生物如毛殼菌屬如何調(diào)控羌活有效成分羌活醇和異歐前胡素的積累與合成尚不清楚，下一步可結(jié)合多種組學(xué)方法開展相關(guān)研究，如蛋白組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等。

4結(jié)論

該研究通過(guò)測(cè)定川西北羌活主產(chǎn)區(qū)根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及羌活次生代謝產(chǎn)物含量，并進(jìn)行冗余分析和相關(guān)性分析，得到如下基本結(jié)論：①羌活根際土壤微生物多樣及物種豐富，細(xì)菌以Vicinamibacter、土生單胞菌屬（Terrimonas）和硝化螺旋菌屬（Nitrospira）為優(yōu)勢(shì)屬，真菌以被孢霉屬（Mortierella）、四孢菌屬（Tetracladium）和黃豆菌屬（Kotlabaea）為優(yōu)勢(shì)屬。②羌活根際土壤微生物易受土壤pH及養(yǎng)分含量的調(diào)控，與土壤pH和速效氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)含量呈顯著相關(guān)關(guān)系。③根際土壤微生物顯著影響羌活次生代謝產(chǎn)物羌活醇和異歐前胡素的積累。

參考文獻(xiàn)

［1］ 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典：2020年版 一部［S］.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2020：183-184.

［2］ LI A H，JIANG S Y，YANG G，et al.Molecular mechanism of seed dormancy release induced by fluridone compared with cod stratification in Notopterygium incisum［J］.BMC plant biology，2018，18（1）：1-11.

［3］ 李愛花，蔣舜媛，郭娜，等.中藥植物羌活種子休眠解除的代謝組分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2021，23（5）：44-51.

［4］ 楊萍，王紅蘭，孫輝，等.野生撫育下羌活根狀莖生長(zhǎng)特性與品質(zhì)相關(guān)性研究［J］.中國(guó)中藥雜志，2020，45（4）：739-745.

［5］ 尹青崗，熊超，王曉蓉，等.羌活無(wú)公害規(guī)范化栽培體系研究［J］.中藥材，2019，42（3）：698-703.

［6］ 王紅蘭，楊萍，孫輝，等.羌活野生和栽培產(chǎn)地土壤水力學(xué)性質(zhì)的對(duì)比研究［J］.中國(guó)中藥雜志，2020，45（16）：3805-3811.

［7］ ZHENG X K，WEN R，LIU Y N，et al.Nitric oxide inhibitory phenolic constituents isolated from the roots and rhizomes of Notopterygium incisum［J］.Bioorganic chemistery，2022，128：1-11.

［8］ 祝蕾，嚴(yán)輝，劉培，等.藥用植物根際微生物對(duì)其品質(zhì)形成的影響及其作用機(jī)制的研究進(jìn)展［J］.中草藥，2021，52（13）：4064-4073.

［9］ 叢微，喻海茫，于晶晶，等.人參種植對(duì)林地土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和代謝功能的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，41（1）：162-171.

［10］ 朱永官，彭靜靜，韋中，等.土壤微生物組與土壤健康［J］.中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué)，2021，51（1）：1-11.

［11］ 彭政，郭秀芝，徐揚(yáng)，等.藥用植物與根際微生物互作的研究進(jìn)展與展望［J］.中國(guó)中藥雜志，2020，45（9）：2023-2030.

［12］ 張海珠，李楊，張彥如，等.菌根真菌處理下滇重樓對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和積累［J］.環(huán)境化學(xué)，2019，38（3）：615-625.

［13］ XIE Z C，CHU Y K，ZHANG W J，et al.Bacillus pumilus alleviates drought stress and increases metabolite accumulation in Glycyrrhiza uralensis Fisch.［J］.Environmental and experimental botany，2019，158：99-106.

［14］ ZHOU N，MEI C M，ZHU X Y，et al.Research progress of rhizosphere microorganisms in Fritillaria L.medicinal plants［J］.Front bioeng biotechnology，2022，10：1-12.

［15］ 吳紅淼，張晟愷，焦艷陽(yáng)，等.微生物菌肥對(duì)太子參連作障礙和藥理作用的改良效應(yīng)［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，29（8）：1315-1326.

［16］ SHENG M M，JIA H K，ZHANG G Y，et al.Siderophore production by rhizosphere biological control bacteria Brevibacillus brevis GZDF3 of Pinellia ternata and its antifungal effects on Candida albicans［J］.Journal of microbiol biotechnol，2020，30（5）：689-699.

［17］ 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000．

［18］ 姜小鳳，郭鳳霞，陳垣，等.種植模式對(duì)當(dāng)歸根際細(xì)菌群落多樣性及代謝通路的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，32（12）：4254-4262.

［19］ 王勇，何舒，熊冰杰，等.不同栽培模式對(duì)人參根際土壤微生物多樣性的影響研究［J］.中草藥，2021，52（17）：5303-5310.

［20］ 劉世鵬，韋潔敏，李智，等.連作對(duì)附子根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響［J］.中國(guó)微生態(tài)學(xué)雜志，2020，32（5）：520-526.

［21］ 蔣靖怡，王鐵霖，池秀蓮，等.基于高通量測(cè)序的紫花丹參與白花丹參根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)研究［J］.中國(guó)中藥雜志，2019，44（8）：1545-1551.

［22］ 王琪，王紅蘭，孫輝，等.蠶豆間作對(duì)羌活次生代謝產(chǎn)物及根際土壤微生物多樣性的影響［J］.中國(guó)中藥雜志，2022，47（10）：2597-2604.

［23］ CHEN G Z，XUE Y，YU X，et al.The structure and function of microbial community in rhizospheric soil of American ginseng（Panax quinquefolius L.）changed with planting years［J］.Current microbiology，2022，79（9）：1-13.

［24］ FANG X X，WANG H Y，ZHAO L，et al.Diversity and structure of the rhizosphere microbial communities of wild and cultivated ginseng［J］.BMC microbiology，2022，22（1）：1-12.

［25］ 高慧芳，許佳音，孟婷，等.太子參根際土壤微生物多樣性及其與土壤主要理化因子的相關(guān)性［J］.福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，36（3）：345-357.

［26］ 王鈺，潘媛，伍曉麗，等.不同種植模式下黃連根際土壤理化特性及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化［J］.中國(guó)中藥雜志，2021，46（3）：582-590.

［27］ 曹宏杰，王立民，徐明怡，等.五大連池新期火山熔巖臺(tái)地不同植被類型土壤微生物群落的功能多樣性［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（21）：7927-7931.

［28］ ZENG M J，ZHONG Y J，CAI S J，et al.Deciphering the bacterial composition in the rhizosphere of Baphicacanthus cusia（NeeS）Bremek ［J］.Scientific reports，2018，8（1）：1-11.

［29］ YOU H，YANG S J，ZHANG L，et al.Promotion of phenolic compounds production in Salvia? miltiorrhiza hairy roots by six strains of rhizosphere bacteria ［J］.Engineering in life sciences，2018，18（3）：160-168.