油梨根際土壤微生物群落及其共生網(wǎng)絡(luò)對(duì)根腐病的響應(yīng)

摘 要：【目的】為研發(fā)根腐病綠色綜合防控技術(shù)提供理論依據(jù)，有效推進(jìn)油梨樹種產(chǎn)業(yè)發(fā)展。【方法】本研究以百色市林業(yè)科學(xué)研究所的健康和根腐病發(fā)病油梨植株根際土壤為研究對(duì)象，并利用基于16S核糖體RNA（rRNA）和內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）擴(kuò)增子高通量測(cè)序技術(shù)，分析健康和染病植株根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)、組成及多樣性差異，比較細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)及其相互作用，確定土壤病原菌和有益菌的變化。【結(jié)果】染病植株相對(duì)于健康植株，根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性均沒有顯著性變化。變形菌門Proteobacteria、酸桿菌門acidobacteria、放線菌門actinobacteria、擬桿菌門bacteroidetes和綠彎菌門chloroflexi是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群，子囊菌門ascomycota和擔(dān)子菌門basidiomycota是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)真菌類群。在門分類水平、綱分類水平以及屬分類水平上，細(xì)菌和真菌群落組成有明顯的變化，但隨著分類水平降低，群落組成變化越明顯。此外，健康和染病油梨根際細(xì)菌群落α多樣性顯著高于真菌群落，而健康與染病之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異小于真菌。細(xì)菌物種之間的相互作用比真菌網(wǎng)絡(luò)物種間的相互作用更緊密，并且負(fù)連接百分比和關(guān)節(jié)類群數(shù)量更多，細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性更高。同樣，油梨根際土壤細(xì)菌群落相對(duì)于真菌群落表現(xiàn)出更高的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊。對(duì)根腐病有反應(yīng)的細(xì)菌和真菌，如芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas和溶桿菌lysobacter和球囊菌綱glomeromycetes，由于其在染病油梨根際土壤中的相對(duì)豐度均高于健康土壤，可以被視為相關(guān)的生物防治菌?！窘Y(jié)論】根腐病并不會(huì)使油梨根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生顯著性變化，但會(huì)使得一些有益菌的相對(duì)豐度增加，并且細(xì)菌比真菌對(duì)根腐病具有更高的抵抗力。

關(guān)鍵詞：油梨；根腐??；高通量測(cè)序；根際細(xì)菌群落；根際真菌群落；共生網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：S714.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2024）04-0106-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32001229）；廣西特色經(jīng)濟(jì)林培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題（JA-20-01-06）；自治區(qū)財(cái)政林木良種補(bǔ)助專項(xiàng)（ZX31232506）。

Responses of avocado rhizosphere soil microbial community and its co-occurrence network to root rot disease

HE Yinghui1， HUANG Yaoheng1， LU Rongmin2， YANG Risheng1， WEI Yanni2， LIANG Wenhui1

（1. Guangxi Key Laboratory of Special Non-wood Forest Cultivation and Utilization， Guangxi Forestry Research Institute， Nanning 530002， Guangxi， China； 2. Baise Forestry Scientific Research Institute， Baise 533000， Guangxi， China）

Abstract：【Objective】To provide a theoretical basis for the research of green comprehensive prevention and control technology of root rot disease， and effectively promoted the development of avocado （Persea americana Mill.） seed industry.【Method】In this study， the rhizosphere soil of healthy and root rot diseased avocado plants in Baise Forestry Science Research Institute was taken as the research object， and the high-throughput sequencing technology based on 16S rRNA and internal transcribed spacer （ITS） amplicon was used to analyze the differences in the structure， composition and diversity of the rhizosphere bacterial and fungal communities of healthy and diseased plants， and compare the structure and interaction of bacterial and fungal communities， determine changes in soil pathogens and beneficial microorganisms.【Result】The structure and diversity of rhizosphere bacterial and fungal communities in diseased avocado showed no significant changes compared to healthy avocado. Pseudomonadota， Acidobacteriota， Actinomycetota，Bacteroidota and Chloroflexota were the dominant bacterial taxa in the rhizosphere soil of avocado， and Ascomycota and Basidiomycota were the dominant fungal taxa. At the level of phylum， class， and genus classification， there were significant changes in the composition of bacterial and fungal communities， but as the classification level decreased， the changes in community composition became more obvious. In addition， the alpha diversity of rhizosphere bacterial communities was significantly higher than that of fungal communities in the rhizosphere of healthy and diseased avocados， while the difference in bacterial community structure between healthy and diseased avocados was smaller than that of fungal community. The interactions between bacterial species were closer than those between fungal species， and the percentage of negative connections and the number of keystone taxa were higher， resulting in higher stability of the bacterial network. Similarly， bacterial community in the rhizosphere soil of avocado showed higher niche breadth and niche overlap relative to fungal community. Bacteria and fungi that responded to root rot， such as Bacillus， Pseudomonas， Lysobacter， and Glomeromycetes， had higher relative abundance in the diseased rhizosphere soil than in healthy soil.【Conclusion】Root rot disease did not cause significant changes in the structure and diversity of bacterial and fungal communities in the avocado rhizosphere， but it could increase the relative abundance of some beneficial microorganisms， and bacteria had higher resistance to root rot disease than fungi.

Keywords： Persea americana Mill.； root rot disease； high-throughput sequencing； rhizosphere bacterial community； rhizosphere fungal community； co-occurrence network

油梨Persea americana Mill.又名鱷梨和牛油果等，是一種重要的果樹，主要種植于墨西哥、澳大利亞和美國(guó)等熱帶國(guó)家。俗稱牛油果，為樟科鱷梨屬植物，因其果肉高能低糖，富含礦質(zhì)元素，有濃郁的堅(jiān)果味，一直被視作高端保健水果，在我國(guó)以及國(guó)際水果市場(chǎng)消費(fèi)空間巨大。近年來，隨著市場(chǎng)需求增強(qiáng)，我國(guó)廣西、海南和云南油梨園數(shù)量迅速增加[1]。根腐病是制約油梨產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要病害之一，根腐病引起的土傳疾病已在全球造成重大作物損失，這對(duì)生態(tài)恢復(fù)至關(guān)重要[2]。因此，迫切需要在健康農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間實(shí)現(xiàn)“雙贏”的平衡。

根際是受植物根系分泌物影響的微生物密集區(qū)域，微生物群落與根系系統(tǒng)之間發(fā)生復(fù)雜的相互作用[3]。根際微生物在植物生長(zhǎng)、健康、生產(chǎn)力和土壤質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用，因?yàn)楦H細(xì)菌和真菌可以增強(qiáng)植物營(yíng)養(yǎng)獲取，提高對(duì)非生物脅迫耐受性，產(chǎn)生促進(jìn)植物生長(zhǎng)的植物激素并保護(hù)植物免受土傳病原體的侵害[4-5]。因此，根際微生物群落組成及結(jié)構(gòu)的任何變化都可能潛在地影響植物生理狀態(tài)以及植物生產(chǎn)力[6-7]。此外，根腐病病原體可在植物根系間傳播，威脅土壤生態(tài)系統(tǒng)中本土微生物群落組成和功能，引起植物病害甚至導(dǎo)致植物死亡[8]。雖然一些病原體已被確定為導(dǎo)致油梨根腐病的致病菌，但對(duì)這些油梨根際微生物群落組成及結(jié)構(gòu)了解不足。在染病油梨和健康油梨之間，根際微生物群落的差異也仍然是未知的。因此，有必要深入分析油梨根腐病引起的根際微生物群落結(jié)構(gòu)和組成差異以及細(xì)菌和真菌在應(yīng)對(duì)根腐病貢獻(xiàn)和響應(yīng)的差異。

本研究以百色林科所油梨種質(zhì)資源收集圃的健康油梨植株和根腐病發(fā)病油梨植株根際土壤為對(duì)象，并利用基于16S核糖體RNA（rRNA）和內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）擴(kuò)增子高通量測(cè)序技術(shù)，分析健康植株和染病植株根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)、組成及多樣性差異，比較染病植株根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)及其相互作用，確定染病植株根際土壤病原菌和有益菌的變化。為研發(fā)根腐病綠色綜合防控技術(shù)提供理論依據(jù)，有效推進(jìn)油梨樹種產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

油梨根際土壤樣品采集于2022年9月廣西壯族自治區(qū)百色市林業(yè)科學(xué)研究所油梨種質(zhì)資源收集圃。按照隨機(jī)性原則，在油梨種質(zhì)資源收集圃內(nèi)隨機(jī)選取感染典型性根腐病發(fā)病油梨植株和健康植株各4株，小心挖取整株油梨，分別用無菌試管采集各株粘附在根莖上的土壤，共計(jì)8個(gè)土樣。健康植株根際土壤樣品分別標(biāo)記為H1、H2、H3和H4；根腐病發(fā)病油梨植株根際土壤樣品分別標(biāo)記為D1、D2、D3和D4。土壤微生物樣品采集后立即置于液氮中，帶回實(shí)驗(yàn)室放入-80 ℃冰箱，并及時(shí)送至南寧國(guó)拓生物科技有限公司進(jìn)行建庫測(cè)序。

1.2 DNA提取、聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增和測(cè)序

準(zhǔn)確稱取1 g土壤樣品，使用PowerSoil？ DNA分離試劑盒（MoBio， USA）提取并純化總DNA，并且使用凝膠電泳和微分光光度計(jì)檢測(cè)提取DNA的完整性和數(shù)量。為了鑒定細(xì)菌，使用引物338F（5′-ACTCCTACGGGA GGCAGCA-3′）和806R（5′-GACTACHVGGGTWT CTAAT-3′）擴(kuò)增細(xì)菌16S rRNA基因的V3-V4區(qū)域。引物對(duì)ITS1F（5′-CTT GGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2（5′-GCTGCG TTCTTCATCGATGC-3′）用于擴(kuò)增真菌基因的內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）區(qū)域。將PCR 擴(kuò)增片段純化和定量分析后，使用Illumina Hiseq測(cè)序儀進(jìn)行高通量測(cè)序，由南寧國(guó)拓生物科技有限公司完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

使用FLASH 1.2.7軟件和Trimmomatic 0.33軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，并將拼接得到的序列進(jìn)行質(zhì)量過濾。最后，采用UCHIME 4.2軟件驗(yàn)證和排除嵌合體（Edgar et al.， 2011）。采用QIIME 1.8.0軟件（Version）中的UCLUST方法，以97%的置信水平對(duì)剩余序列進(jìn)行聚類，并獲得操作分類單元（OTU）。隨后，采用核糖體數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目分類器（RDP，V 2.2）基于SILVA 16S 128和UNITE ITS 7.2數(shù)據(jù)庫對(duì)各細(xì)菌和真菌OTU進(jìn)行分類注釋分析。

Alpha多樣性指數(shù)（物種豐富度、Pielou均勻度和Shannon多樣性）根際細(xì)菌和真菌OUT表和VEGAN包計(jì)算得出?；贐ray–Curtis距離的主坐標(biāo)分析（PCoA）使用VEGAN包進(jìn)行，以說明健康植株和根腐病發(fā)病植株之間的β多樣性。基于Bray–Curtis距離和999排列進(jìn)行PERMANOVA，使用VEGAN包中的“adonis”功能測(cè)試根腐病對(duì)細(xì)菌或真菌群落結(jié)構(gòu)的影響。物種的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊是由spaa包中的“niche.width”和“niche.overlap”函數(shù)計(jì)算得到，生態(tài)位寬度指數(shù)可以說明群落對(duì)環(huán)境的敏感性，而生態(tài)位重疊指數(shù)可以量化物種之間的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度。

細(xì)菌和真菌OTU分別用于構(gòu)建細(xì)菌和真菌網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過計(jì)算8個(gè)樣本之間的共現(xiàn)關(guān)系來構(gòu)建。從每個(gè)OTU表中去除平均相對(duì)豐度小于0.01%的細(xì)菌和真菌OUT，并且只有出現(xiàn)在5個(gè)或更多樣品中的OTU被保留。對(duì)所有細(xì)菌或真菌OTU對(duì)進(jìn)行Spearman秩相關(guān)分析，并采用FDR法對(duì)P值進(jìn)行調(diào)整。為確保兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有可比性，設(shè)置了相同的相似性P（P<0.05）和ρ（ρ≥0.7）值范圍進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。利用R軟件的igraph包計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的描述和拓?fù)湫再|(zhì)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和邊的總數(shù)、模塊化、平均度（avgK）、平均聚類系數(shù)（avgCC）和平均路徑距離（GD）等。最后，使用Gephi 0.1.0軟件繪制網(wǎng)絡(luò)。生成與經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)具有相同節(jié)點(diǎn)數(shù)和邊數(shù)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并基于該模型通過999次迭代總結(jié)拓?fù)渲笖?shù)，以確定網(wǎng)絡(luò)屬性是否容易出錯(cuò)。紅線表示兩個(gè)相連的OTU之間正相關(guān)，而綠線表示負(fù)相關(guān)。模塊化是衡量網(wǎng)絡(luò)劃分為模塊程度的指標(biāo)，模塊化>0.4被用作定義模塊結(jié)構(gòu)的閾值。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接性由模塊內(nèi)連接性（Zi）和模塊間連接性（Pi）確定。根據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣巧?，采用Zi和Pi對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類。根據(jù)Zi和Pi值，將節(jié)點(diǎn)分為4類：模塊中心點(diǎn)（Zi>2.5，Pi<0.62）、網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)（Zi>2.5，Pi>0.62）、連接節(jié)點(diǎn)（Zi<2.5，Pi>0.62）和外圍節(jié)點(diǎn)（Zi<2.5，Pi<0.62）。模塊中心點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)通常作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生境中油梨根際細(xì)菌和真菌群落α多樣性

8個(gè)根際土壤細(xì)菌原始序列條數(shù)為119 028，過濾掉低質(zhì)量序列之后，得到103 086條優(yōu)質(zhì)序列。這些優(yōu)質(zhì)序列進(jìn)行聚類之后，共劃分出3 214個(gè)細(xì)菌OTU。真菌原始序列條數(shù)在8個(gè)樣品中共117 487條，過濾后得到77 919條優(yōu)質(zhì)序列，將其聚類后共劃分出724個(gè)真菌OTU。其中，得到的3 214個(gè)細(xì)菌OTU，隸屬于36門74綱146目292科423屬。而得到的724個(gè)真菌OTU，共隸屬于5門23綱75目178科284屬。

根際細(xì)菌群落α多樣性指數(shù)（豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)以及多樣性指數(shù)）在H組和D組之間均不存在顯著性差異（圖1）。同樣，根際真菌群落的3個(gè)α多樣性指數(shù)（豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)以及多樣性指數(shù)）在H組和D組之間也均不存在顯著性差異（圖1）。但是，根際細(xì)菌群落的3個(gè)α多樣性指數(shù)均顯著高于真菌群落。

2.2 不同生境中油梨根際細(xì)菌和真菌群落β多樣性

為了更具體地描述根腐病對(duì)根際土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)行了主坐標(biāo)分析（PCoA）。圖2顯示，在細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中，第1主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為33.51%，第2主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為25.39%。在真菌群落結(jié)構(gòu)中，第1主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為25.38%，第2主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為20.56%。PCoA顯示H組和D組之間根際土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)存在差異（圖2）。但是，非參數(shù)多元方差分析（PERMANOVA）顯示H組和D組之間細(xì)菌（P>0.05）和真菌（P>0.05）群落結(jié)構(gòu)存在的差異均不顯著。此外，細(xì)菌在處理組之間的群落Bray-Curtis距離顯著低于真菌（圖3），即不同處理組之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著小于真菌。

2.3 不同生境中油梨根際細(xì)菌和真菌群落組成

圖4顯示了健康植株和染病植株不同根際細(xì)菌和真菌種類在門和綱水平上的相對(duì)豐度。在門水平上，變形菌門Proteobacteria、酸桿菌門acidobacteria、放線菌門actinobacteria、擬桿菌門bacteroidetes和綠彎菌門chloroflexi是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群（圖4），這5個(gè)細(xì)菌門占到細(xì)菌總數(shù)的85%以上，其在健康油梨根際（H組）土壤中的相對(duì)豐度分別為60.71%、11.89%、9.96%、4.30%和4.25%，而其在染病油梨根際（D組）土壤中的相對(duì)豐度分別為59.59%、11.87%、8.39%、6.80%和3.28%。子囊菌門Ascomycota和擔(dān)子菌門basidiomycota是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)真菌類群（圖4），這2個(gè)真菌門占到細(xì)菌總數(shù)的95%以上，其在健康油梨根際（H組）土壤中的相對(duì)豐度分別為63.68%和34.57%，而在染病油梨根際（D組）土壤中的相對(duì)豐度分別為55.06%和41.68%。在綱水平上，α-變形菌綱Alphaproteobacteria、γ-變形菌綱gammaproteobacteria、β-變形菌綱betaproteobacteria和δ-變形菌綱deltaproteobacteria是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群，并且均屬于變形菌門proteobacteria，其在健康油梨根際（H組）土壤中的相對(duì)豐度分別為25.56%、13.29%、13.33%和8.22%，而其在染病油梨根際（D組）土壤中的相對(duì)豐度分別為24.02%、12.84%、13.43%和9.02%。傘菌綱Agaricomycetes、糞殼菌綱sordariomycetes、錘舌菌綱leotiomycetes、散囊菌綱eurotiomycetes、座囊菌綱dothideomycetes和球囊菌綱glomeromycetes是油梨根際土壤優(yōu)勢(shì)真菌類群，傘菌綱agaricomycetes屬于擔(dān)子菌門basidiomycota，糞殼菌綱sordariomycetes、錘舌菌綱leotiomycetes、散囊菌綱eurotiomycetes和座囊菌綱dothideomycetes屬于子囊菌門ascomycota，球囊菌綱glomeromycetes屬于球囊菌門glomeromycota，其在健康油梨根際（H組）土壤中的相對(duì)豐度分別為30.56%、36.56%、0.56%、5.29%、2.11%和0.82%，而其在染病油梨根際（D組）土壤中的相對(duì)豐度分別為40.92%、28.30%、4.13%、5.19%、1.78%和2.26%。在較高分類水平上沒有變化可以掩蓋較低分類水平上的變化。因此，進(jìn)一步分析根際細(xì)菌和真菌種類在屬水平上的相對(duì)豐度。圖5顯示相對(duì)豐度前50的細(xì)菌和真菌屬相對(duì)豐度在健康（H組）與染?。―組）油梨根際土壤之間存在非常明顯增加或減少的差異。其中，染病油梨根際土壤鐮刀菌屬Fusarium、麗赤殼屬calonectria等病原菌相對(duì)豐度明顯增加。此外，一些有益菌的相對(duì)豐度也會(huì)在染病油梨根際土壤明顯增加，如芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas和溶桿菌lysobacter。

2.4 基于網(wǎng)絡(luò)分析的細(xì)菌與真菌共生模式

構(gòu)建了染病油梨根際土壤細(xì)菌和真菌網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)其拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行研究。表1顯示，細(xì)菌和真菌經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)（avgCC）和平均路徑距離（GD）高于相應(yīng)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，表明構(gòu)建的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都具有典型的小世界特性。此外，兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的模塊性（模塊性>0.4作為定義模塊結(jié)構(gòu)的閾值）高于相應(yīng)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，表明兩個(gè)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)都具有模塊性。因此，本研究構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)可以揭示微生物共生模式對(duì)根腐病的響應(yīng)。

細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)具有1 851個(gè)節(jié)點(diǎn)和3 337條邊，而真菌網(wǎng)絡(luò)具有250個(gè)節(jié)點(diǎn)和268條邊（表1和圖6）。其中，細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)具有63.29%的正連接和36.71%的負(fù)連接，而真菌網(wǎng)絡(luò)有94.03%正連接和5.97%負(fù)連接。細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)的平均度和平均路徑距離大于真菌，而細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)、密度（D）和模塊化小于真菌。同時(shí)，圖6顯示細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)比真菌網(wǎng)絡(luò)更加緊密。此外，在細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到1372個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)、463個(gè)連接節(jié)點(diǎn)、16個(gè)模塊中心點(diǎn)和0個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)（圖6），真菌網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到173個(gè)外圍節(jié)點(diǎn)、76個(gè)連接節(jié)點(diǎn)、1個(gè)模塊中心點(diǎn)和0個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)（圖6）。

生態(tài)位寬度說明群落內(nèi)分類群的生境生態(tài)位寬度，生態(tài)位重疊可以用來描述這些分類群之間生態(tài)相關(guān)的相互作用模式。圖7顯示油梨根際土壤細(xì)菌群落各物種生態(tài)位寬度大于真菌群落。同樣，油梨根際土壤細(xì)菌群落相對(duì)于真菌群落表現(xiàn)出更高的生態(tài)位重疊。

3 討 論

根際微生物通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，在植物健康和生產(chǎn)力方面起著決定性作用[9]。根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和組成特征可以反應(yīng)土壤的健康狀況。土壤中病原微生物數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致土壤有益菌數(shù)量減少，因而常會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物發(fā)生病害[10]。在本研究中，染病油梨根際土壤鐮刀菌屬Fusarium、麗赤殼屬calonectria等病原菌相對(duì)豐度明顯增加。麗赤殼屬Calonectria是油梨根際中可引起根腐病的主要土傳病原菌[11]，它會(huì)破壞植物飼養(yǎng)層細(xì)胞，導(dǎo)致對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收減少，從而導(dǎo)致葉片變黃、萎蔫、落葉、產(chǎn)量降低并逐漸死亡[12]。有研究發(fā)現(xiàn)，通過10個(gè)油梨組織具有根腐病致病活性的真菌分離株鑒定，這些分離物大多屬于鐮刀菌屬Fusarium[13]。與健康植株相比較，細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性均沒有顯著性變化。但細(xì)菌和真菌群落組成有明顯的變化，并隨著分類水平降低，群落組成變化越明顯。這表明油梨感染根腐病后會(huì)使得根際土壤中的病原菌適應(yīng)新生境后數(shù)量增加。

本研究進(jìn)一步比較染病油梨根際細(xì)菌和真菌群落差異。本研究發(fā)現(xiàn)健康和染病油梨根際細(xì)菌群落α多樣性顯著高于真菌群落，而健康與染病之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異小于真菌。這說明細(xì)菌比真菌對(duì)根腐病具有較高的抵抗力。這一發(fā)現(xiàn)可能歸因于高豐度、廣泛分布以及快速增長(zhǎng)的潛力有助于細(xì)菌群落適應(yīng)新的環(huán)境條件，并且最大限度地維持原有群落結(jié)構(gòu)和組成[14]。雖然一些真菌可能表現(xiàn)出高度的個(gè)體抗性，具有較高的生理耐受性和代謝靈活性[15]，但群落結(jié)構(gòu)的抗性反映在群落成員對(duì)干擾抵抗力的一致性上。除此之外，微生物之間的相互作用也可以顯示群落對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)[16]。在這項(xiàng)研究中，油梨根際土壤細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)比真菌網(wǎng)絡(luò)顯示出更高的avgK和更低的模塊化，這說明細(xì)菌之間的相互作用更加強(qiáng)烈，即細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)更具有復(fù)雜性。先前研究顯示，較高的avgK表明群落更加動(dòng)態(tài)和活躍[17]。網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性往往與群落穩(wěn)定性呈正相關(guān)[18]。因此，細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)更具有復(fù)雜性可以更好地應(yīng)對(duì)環(huán)境變化和具有更高的資源轉(zhuǎn)移效率[19]。本研究顯示細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)中負(fù)連接百分比高于真菌網(wǎng)絡(luò)，這表明根腐病使得細(xì)菌群落競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)。同時(shí)，細(xì)菌的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊均高于真菌，也證明了細(xì)菌群落競(jìng)爭(zhēng)更強(qiáng)。正連接通過在相互作用的分類群之間建立正反饋環(huán)來破壞微生物群落的穩(wěn)定，當(dāng)正反饋環(huán)中的一個(gè)成員數(shù)量減少就會(huì)對(duì)相互作用中的其他分類群產(chǎn)生負(fù)面影響[20]。而負(fù)連接可以促進(jìn)微生物群落的穩(wěn)定，因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)可以穩(wěn)定微生物群落的共同變化[20]。本研究進(jìn)一步鑒定了細(xì)菌和真菌群落的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它們?cè)诰S持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定中發(fā)揮著重要作用[21]，顯示細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)比真菌網(wǎng)絡(luò)具有更多的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。先前的研究也報(bào)道了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)越多，微生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性就越高[22]。油梨樹真菌和細(xì)菌對(duì)根腐病反應(yīng)的差異明顯，病原菌對(duì)細(xì)菌和真菌施加了不同的選擇壓力。這足以說明細(xì)菌比真菌對(duì)根腐病具有較高的抵抗力。

除了大量植物病原菌外，許多具有良好生物防治潛力的有益微生物也存在于根際。植物能夠招募有益微生物來對(duì)抗病原菌侵染，并通過根系分泌模式的改變來誘導(dǎo)防御基因的表達(dá)[23]。芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas和溶桿菌lysobacter等可作為生物防治菌，抑制植物病原菌的生長(zhǎng)[24-25]。本研究也顯示染病油梨根際土壤中芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas和溶桿菌lysobacter相對(duì)豐度均高于健康土壤。芽孢桿菌Bacillus和假單胞桿菌pseudomonas含具有良好抗真菌特性的植物根際促生菌，可以產(chǎn)生抗菌脂肽[26]或釋放抗真菌揮發(fā)性化合物[27]。先前研究顯示，墨西哥油梨樹的根際中發(fā)現(xiàn)了芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas的細(xì)菌分離物，并通過釋放環(huán)脂肽和酮類、吡唑類等揮發(fā)性有機(jī)化合物，成功抑制了fusarium kuroshium[28]。溶桿菌Lysobacter和假單胞桿菌pseudomonas相互作用，有效地定殖在植物根際，并在植物根際發(fā)揮有益的功能，為植物生長(zhǎng)提供充足營(yíng)養(yǎng)[29]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)屬于叢枝菌根真菌的球囊菌綱Glomeromycetes相對(duì)豐度在染病油梨根際土壤高于健康土壤。油梨根際存在叢枝菌根真菌可增加水分或礦物質(zhì)吸收，并增強(qiáng)對(duì)根腐病的抵抗力[30]。

4 結(jié) 論

總之，本研究調(diào)查了廣西壯族自治區(qū)百色林科所油梨種質(zhì)資源收集圃中染病油梨根際細(xì)菌和真菌群落的變化及其相互作用。染病植株相對(duì)于健康植株，根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性均沒有顯著性變化。但細(xì)菌和真菌群落組成有明顯的變化，并隨著分類水平降低，群落組成變化越明顯。此外，健康和染病油梨根際細(xì)菌群落α多樣性顯著高于真菌群落，而健康與染病之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異小于真菌。細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)物種之間的相互作用比真菌網(wǎng)絡(luò)物種間的相互作用更緊密，細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性更高。因此，細(xì)菌比真菌對(duì)根腐病具有較高的抵抗力。染病油梨根際土壤中芽孢桿菌Bacillus、假單胞桿菌pseudomonas和溶桿菌lysobacter和球囊菌綱glomeromycetes相對(duì)豐度均高于健康土壤，其可以作為生物防治菌。本研究主要分析了根腐病對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，可以作為了解油梨根腐病生物防治相關(guān)微生物群落的基礎(chǔ)，未來的研究應(yīng)進(jìn)一步闡明與健康或患病狀況完全相關(guān)的微生物的功能特征。

參考文獻(xiàn)：

[1] 仇芳，徐剛，謝昌平，等.油梨根腐病病原菌的鑒定、生物學(xué)特性及室內(nèi)藥劑篩選[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2021，42（5）：1424-1432. QIU F， XU G， XIE C P， et al. Identification， biological characteristics and screening of fungicides of the pathogen causing root rot on avocado （Persea americana）[J]. Chinese Journal of Tropical Crops，2021，42（5）：1424-1432.

[2] 方香玲，張彩霞，南志標(biāo).紫花苜蓿鐮刀菌根腐病研究進(jìn)展[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2019，28（12）：169-183. FANG X L， ZHANG C X， NAN Z B. Research advances in Fusarium root rot of alfalfa （Medicago sativa）[J]. Acta Prataculturae Sinica，2019，28（12）：169-183.

[3] AHKAMI A H， WHITE III R A， HANDAKUMBURA P P， et al. Rhizosphere engineering： enhancing sustainable plant ecosystem productivity[J]. Rhizosphere，2017，3：233-243.

[4] 周慧娜，張濤，徐自恒，等.山桐子葉際微生物群落多樣性、結(jié)構(gòu)及功能預(yù)測(cè)分析[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2022，40（4）：163-172. ZHOU H N， ZHANG T， XU Z H， et al. Diversity， structure and function prediction of phyllospheric microorganism community in Idesia polycarpa[J]. Non-wood Forest Research，2022，40（4）： 163-172.

[5] 朱家瑞，李新崗，石國(guó)朝，等.鹽堿土壤冬棗根際微生物多樣性分析[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2022，40（3）：36-45，64. ZHU J R， LI X G， SHI G C， et al. Rhizosphere microbial diversity of winter jujube in saline soil[J]. Non-wood Forest Research， 2022，40（3）：36-45，64.

[6] 王珍，金軻，丁勇，等.植物-土壤微生物反饋在草地演替過程中的作用機(jī)制[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2022，44（1）：95-103. WANG Z， JIN K， DING Y， et al. The mechanism of plants-soil microbial feedback in grassland succession[J]. Chinese Journal of Grassland，2022，44（1）：95-103.

[7] WEI Z， HU J， GU Y A， et al. Ralstonia solanacearum pathogen disrupts bacterial rhizosphere microbiome during an invasion[J]. Soil Biology and Biochemistry，2018，118：8-17.

[8] 丁娜，林華，張學(xué)洪，等.植物根系分泌物與根際微生物交互作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2022，53（5）：1212-1219. DING N， LIN H， ZHANG X H， et al. Interaction mechanism between root secretion and rhizosphere microorganisms： a review[J]. Chinese Journal of Soil Science，2022，53（5）： 1212-1219.

[9] 楊婭琳，陳健鑫，武自強(qiáng)，等.油茶根腐病根際土壤和根系內(nèi)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2023，41（2）：69-82. YANG Y L， CHEN J X， WU Z Q， et al. Bacterial community structure and diversity in rhizosphere soil and root system of Camellia oleifera root rot[J]. Non-wood Forest Research， 2023，41（2）：69-82.

[10] 赫俊陽，宋小雙，宋瑞清，等.樟子松根部深色有隔內(nèi)生真菌的生防菌篩選[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，42（7）：55-66. HE J Y， SONG X S， SONG R Q， et al. Screening of biocontrol fungi for dark-colored endophytic fungi in the roots of Pinus sylvestris var. mongolica[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology，2022，42（7）：55-66.

[11] DANN E K， COOKE A W， FORSBERG L I， et al. Pathogenicity studies in avocado with three nectriaceous fungi， Calonectria ilicicola， Gliocladiopsis sp. and Ilyonectria liriodendri[J]. Plant Pathology，2012，61（5）：896-902.

[12] SHU B， LIU L Q， WEI Y Z， et al. Differential selection pressure exerted by root rot disease on the microbial communities in the rhizosphere of avocado （Persea americana Mill.）[J]. Annals of Applied Biology，2019，175（3）：376-387.

[13] SOLíS-GARCíA I A， CEBALLOS-LUNA O， CORTAZARMURILLO E M， et al. Phytophthora root rot modifies the composition of the avocado rhizosphere microbiome and increases the abundance of opportunistic fungal pathogens[J]. Frontiers in Microbiology，2021，11：3484.

[14] HUANG R， CROWTHER T W， SUI Y， et al. High stability and metabolic capacity of bacterial community promote the rapid reduction of easily decomposing carbon in soil[J]. Communications Biology，2021，4（1）：1376.

[15] MORRISON E W， PRINGLE A， VAN DIEPEN L T A， et al. Simulated nitrogen deposition favors stress-tolerant fungi with low potential for decomposition[J]. Soil Biology and Biochemistry，2018，125：75-85.

[16] 景秀清，趙鵬宇，白雪，等.谷田土壤中細(xì)菌群落對(duì)鉻脅迫的響應(yīng)特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，42（6）：1294-1304.JING X Q， ZHAO P Y， BAI X， et al. Response characteristics of bacterial communities to chromium stress in the soil of millet fields[J]. Journal of Agro-Environment Science，2023，42（6）： 1294-1304.

[17] GUO B， ZHANG L， SUN H J， et al. Microbial co-occurrence network topological properties link with reactor parameters and reveal importance of low-abundance genera[J]. npj Biofilms and Microbiomes，2022，8（3）：1-13.

[18] MOUGI A， KONDOH M. Diversity of interaction types and ecological community stability[J]. Science，2012，337（6092）： 349-351.

[19] MORRI？N E， HANNULA S E， SNOEK L B， et al. Soil networks become more connected and take up more carbon as nature restoration progresses[J]. Nature communications， 2017，8（1）：14349.

[20] COYTE K Z， SCHLUTER J， FOSTER K R. The ecology of the microbiome： networks， competition， and stability[J]. Science， 2015，350（6261）：663-666.

[21] LIU T， WU X H， LI H G， et al. Soil organic matter， nitrogen and pH driven change in bacterial community following forest conversion[J]. Forest Ecology and Management，2020，477： 118473.

[22] 王丹丹，黃躍飛，楊海嬌.青藏高原湖泊沉積物與水體細(xì)菌群落共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)和群落構(gòu)建過程差異解析[J].湖泊科學(xué)， 2023，35（3）：959-979. WANG D D， HUANG Y F， YANG H J. Differences of bacterial community co-occurrence network and assembly processes between sediment and water in lakes on the Qinghai-Tibet Plateau[J]. Journal of Lake Sciences，2023，35（3）：959-979.

[23] LIU H W， LI J Y， CARVALHAIS L C， et al. Evidence for the plant recruitment of beneficial microbes to suppress soil‐borne pathogens[J]. New Phytologist，2021，229（5）：2873-2885.

[24] LIU Y Z， QIAO J Q， LIU Y F， et al. Characterization of Lysobacter capsici strain NF87-2 and its biocontrol activities against phytopathogens[J]. European Journal of Plant Pathology， 2019，155：859-869.

[25] BEJARANO-BOLíVAR A A， LAMELAS A， VON WOBESER E A， et al. Shifts in the structure of rhizosphere bacterial communities of avocado after Fusarium dieback[J]. Rhizosphere，2021，18：100333.

[26] CAWOY H， DEBOIS D， FRANZIL L， et al. Lipopeptides as main ingredients for inhibition of fungal phytopathogens by Bacillus subtilis /amyloliquefaciens[J]. Microbial biotechnology， 2015，8（2）：281-295.

[27] OSSOWICKI A， JAFRA S， GARBEVA P. The antimicrobial volatile power of the rhizospheric isolate Pseudomonas donghuensis P482[J]. PLoS ONE，2017，12（3）：e0174362.

[28] GUEVARA-AVENDA？O E， BRAVO-CASTILLO K R， MONRIBOT-VILLANUEVA J L， et al. Diffusible and volatile organic compounds produced by avocado rhizobacteria exhibit antifungal effects against Fusarium kuroshium[J]. Brazilian Journal of Microbiology，2020，51：861-873.

[29] BULGARELLI D， SCHLAEPPI K， SPAEPEN S， et al. Structure and functions of the bacterial microbiota of plants[J]. Annual review of plant biology，2013，64：807-838.

[30] 黃婷，王明元，秦紫藝，等.油梨根際AM真菌多樣性與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，35（7）：773-780. HUANG T， WANG M Y， QIN Z Y， et al. Correlation between AM fungal diversity and rhizosphere fertility at avocado fields[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences，2020，35（7）：773-780.

[本文編校：羅 列]