摘要
西洋参(Panax quinquefolius L.)是五加科人参属多年生药用植物，具有增强免疫力、抗氧化、抗癌等作用。然而，连作障碍制约着西洋参的再植和产量，造成了巨大的经济损失。目前关于西洋参连作障碍成因的研究尚有不足，其根系分泌的酚酸对根际微生物群落的影响程度研究不够深入。本文以不同种植年限健康和罹患根腐病西洋参为研究对象，采用高效液相色谱测定其根际土壤中酚酸含量，同时采用Illumina MiSeq平台对根际土壤中真菌(ITS)和细菌(16S rDNA)群落的组成和结构进行测定，分析不同种植年限西洋参根际土壤中酚酸和微生物群落的变化规律；并分离鉴定了西洋参根腐病主要病原菌。根据上述病原菌鉴定和微生物测序结果,采用荧光定量PCR技术对不同种植年限健康和患病西洋参根际土壤中病原菌的丰度进行定量分析，阐明酚酸与西洋参病原菌之间的相关性。通过外源添加的方法研究酚酸对西洋参种子发芽及病原菌菌丝生长的化感作用，进一步探究酚酸与西洋参根际土壤微生物的相互作用，揭露西洋参连作障碍的主要成因。主要研究结果如下： (1)不同种植年限健康和患病西洋参根际土壤中酚酸含量、理化性质和酶活的变化 通过高效液相色谱测定西洋参根际土壤中酚酸含量结果显示，随种植年限增加，根际土壤中总酚酸含量降低。对香豆酸是含量最高的酚酸类别，其含量也随种植年限的增加而降低。与健康西洋参相比，1-2年患病西洋参根际土壤中总酚酸含量显著降低。3-4年健康和患病西洋参根际土壤中总酚酸含量无显著差异。同样，随种植年限的增加，西洋参根际土壤的理化性质和酶活呈现下降趋势。 (2)不同种植年限健康和患病西洋参根际土壤微生物群落组成和结构的变化通过生物信息学的方法对不同种植年限健康和患病西洋参根际土壤中微生物群落的组成和结构进行分析。结果表明，西洋参连作或罹患根腐病改变了根际土壤中微生物群落的结构和组成。随种植年限的增加，健康西洋参根际土壤中细菌群落多样性降低，而真菌群落多样性增加；患病西洋参根际土壤中微生物群落多样性均降低。随种植年限的增加，西洋参根际土壤中镰孢菌属(Fusarium)的相对丰度先增加后减少，土赤壳菌属(Ilyonectria)的相对丰度增加，木霉菌属(Trichoderma)的相对丰度降低。与健康西洋参相比，患病西洋参根际土壤中木霉菌属(Trichoderma)、芽孢杆菌属(Bacillus)和伯克霍尔德氏菌(Burkholderia)的相对丰度降低，镰孢菌属(Fusarium)和土赤壳菌属(Ilyonectria)的相对丰度增加。 (3)分离和鉴定了罹患根腐病西洋参的优势病原菌 从西洋参根腐病病根上共分离到55株真菌，选取的4株真菌体外接种参根后可引起典型的根腐病病症，结合菌落特点、孢子形态以及ITS/TEF1-α的分子序列将其分别确定为腐皮镰孢菌(Fusarium solani)(XYS-1)、尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)(XYS-2)、层出镰孢菌(Fusarium proliferatum)(XYS-33)和交链格孢菌(Alternaria alternata)(XYS-44)。qPCR结果表明，随种植年限的增加，西洋参根际土壤中腐皮镰孢菌的丰度逐渐增加，尖孢镰孢菌和交链格孢菌丰度先增加后降低，土赤壳菌的丰度先降低后增加，并且患病西洋参根际土壤中病原菌的丰度高于健康植株。 (4)外源添加酚酸对西洋参种子发芽和病原菌菌丝生长以及丰度的影响 Pearson相关性分析结果显示西洋参根际土壤中腐皮镰孢菌的丰度与对香豆酸和总酚酸的含量呈现显著负相关。通过外源添加不同浓度的酚酸探究其对西洋参根腐病病原菌菌丝生长的影响，结果表明，15-40mg·L-1（3-4年酚酸浓度）的总酚酸和5-15mg·L-1的对香豆酸均促进了腐皮镰孢菌、尖孢镰孢菌和交链格孢菌丝的生长。随着酚酸浓度的增加，促进效果减弱，逐渐表现为化感抑制作用。通过盆栽实验观察不同浓度酚酸对西洋参种子发芽和根际土壤中病原菌丰度影响，结果显示，中浓度的混合酚酸促进了西洋参种子的发芽，而对香豆酸却抑制西洋参种子的发芽。与对照组相比，低浓度酚酸含量处理组中根腐病病原菌的丰度增加，而中、高浓度处理组中病原菌丰度降低。 综上所述，西洋参根系分泌物中的酚酸物质对根腐病优势病原菌腐皮镰孢菌、尖孢镰孢菌和交链格孢菌的生长具有显著的促进作用，这种化感作用影响了西洋参根际土壤中微生物群落的组成和结构，进而导致根际微生态紊乱，罹患根腐病几率增加，这可能是山东省威海地区西洋参种植基地发生连作障碍的主要原因，该研究对于制定西洋参连作障碍消减措施具有重要意义。
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