不同连作年限怀牛膝根际芽孢杆菌和镰刀菌的多样性分析陈婷王娟英吴林坤陈军吴红淼林生林文雄摘要：【目的】针对药用植物怀牛膝耐连作甚至表现连作促进的特殊现象，分析不同连作年限怀牛膝根际土壤关键微生物群落结构变化，探讨不同连作年限怀牛膝根际微生物组的演变过程，为破解大多数药用植物连作障碍提供理论借鉴。【方法】本研究以连作1年、10年、15年怀牛膝根际土壤与撂荒田对照土壤为试验材料，采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术分析芽孢杆菌属和镰刀菌属群落结构差异。【结果】在怀牛膝根际土壤中，芽孢杆菌属种类丰富，其中优势菌群为枯草芽孢杆菌（Bacillusstubtilis）和蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）;且与1年土壤相比，连作10年和15年的土壤中会明显增加枯草芽孢杆菌和耐盐芽孢杆菌的相对含量。镰刀菌属的条带数日相对较少，种类多样性少，在群落结构上CK和15Y比较相似，1年和10年相似，优势菌群为腐皮镰刀菌（Fusariumsolani）和尖孢镰刀菌（Fusariumoxysporum）。qPCR定量分析显示，怀牛膝连作下会增加其有益细菌的含量，而有害菌镰刀菌属基本维持在一个水平。【结论】多年连作怀牛膝能够增加根际有益微生物群落的多样性与种群丰度，抑制病原微生物群落的多样性与种群丰度，通过选择性促抑影响根际微生物组成而自我塑造健康的根际微生态环境。关键词：怀牛膝;连作;芽孢杆菌;镰刀菌;DGGE：S567文献标志码：A：1008-0384（2020）11-1234-100引言【研究意义】据统计，70%块根类药材都存在非常严重的连作障碍现象（如地黄、太子参、人参、三七等）[1-3]。然而，同样是常用大宗中药材，怀牛膝（AchvranthesbidentataBlume）与大多数忌连作的药用植物不同。它是一种耐连作的中药植物[4-6]。其以地下部块根入药，因主产于古怀庆府（今焦作市）状似牛的膝盖而得名，以河南省温县和焦作栽培历史最为悠久，品质优，产量高。在河南省生态观察站长期定点观察发现，在连作田块上种植怀牛膝产量比头茬种植的怀牛膝产量增产1.66倍[7]。而种植于临近地块的地黄却表现严重的连作障碍现象，出现随种植年限的延长其产量与质量显著降低趋势[1]。本课题组研究认为造成两种药用植物对连作响应如此不同的原因，主要与连作导致的根际微生物组成发生不同演变有关[8]。故此，分析不同连作年限怀牛膝根际土壤关键微生物群落结构变化，探讨不同连作年限怀牛膝根际微生物组的演变过程，不仅对于丰富作物根际生态学内容有重要意义，而且对于进一步探索利用良好根际微生物组形成条件与调控策略，破解绝大多数药用植物单一化栽培所带来的连作障碍难题也具有重要的理论意义和潜在的应用价值。【前人研究进展】随着对土壤环境的深入了解，越来越多的学者意识到根际土壤微生物区系的变化对作物健康起着关键作用[9]。研究发现，土壤微生物的活性、数量及其群落结构的变化，直接影响着植物对养分和水分的吸收，也影响着植物对恶劣环境的抵抗能力[10]。土壤微生物作为生态系统的重要组成部分，直接参与了土壤中许多的生理生化反应，土壤微生物的活性是否能够促进物质能量的良好循环是土壤生态系统发育成熟的重要标志[11-12]。研究表明，药用植物的连作障碍现象表现为连作后，其根际的土壤环境发生巨大改变，根际土壤微生物的真菌型群落占据了主导地位，抑制了细菌型群落的发展，导致细菌总量降低，多样性指数显著减少[10，l13-14]。吴林坤[15]通过对地黄研究发现，连作下的细菌（如假单胞菌和芽孢杆菌属）的含量都会随连作年限的增加而显著下降，但真菌群落（如尖孢镰刀菌和镰刀菌属）的变化却呈现相反的趋势。可见，这种微生物区系的变化，包括有益菌减少而病原菌增加，正是导致地黄连作障碍形成的重要因素。然而，课题组前期对不同连作怀牛膝根际土壤微生物分析发现有益菌（如假单胞菌和芽孢杆菌属）含量随连作年限的增加而增加，这是怀牛膝耐连作的生物学基础[4-7]。芽孢杆菌属是土壤中最主要的细菌属之一，在土壤生态系统中发挥多种生态功能。据报道，该属大部分物种都是有益菌，可通过获取养分、产生植物激素、保护植物免受病原体和其他非生物胁迫的作用从而直接或间接地促进植物生长。在许多不同的农田...