水分散粒劑H14對(duì)棉花黃萎病發(fā)生及土壤細(xì)菌群落的影響

李全勝，孫國(guó)清，梁 飛，王國(guó)棟，謝宗銘，陳 云

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院 農(nóng)田水利與土壤肥料研究所，新疆石河子 832000；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)研究所，北京100081；3.新疆農(nóng)墾科學(xué)院 生物技術(shù)研究所/作物種質(zhì)創(chuàng)新與基因資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832000)

由大麗輪枝菌(Verticilliumdahliae Kleb.)引起的棉花黃萎病是新疆棉花生產(chǎn)上最具破壞性的土傳病害之一[1]，并且隨著耕作年限的延長(zhǎng)，其危害性還在不斷擴(kuò)大和加重。目前生產(chǎn)中防治方法主要包括培育抗性品種、輪作倒茬、化學(xué)防治和生物防治[2-3]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)部“減肥減藥”行動(dòng)的實(shí)施，以生物防治為主導(dǎo)的綠色綜合防控技術(shù)逐步走進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，并廣受群眾的信賴和喜愛(ài)[4]。針對(duì)土傳病害的生物防治主要就是利用自然界中的有益微生物來(lái)防治各種病原微生物，其中在棉花黃萎病防治上應(yīng)用較多的是芽孢桿菌、假單胞菌和木霉等[5-7]。隨著生防菌菌種商業(yè)化開(kāi)發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，各類生防菌劑已經(jīng)應(yīng)用到農(nóng)田和溫室大棚，并在作物病害防治方面取得了一定的防效[8]。

細(xì)菌是農(nóng)田土壤中含量最多的微生物類群，其在土壤碳、氮循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著重要的作用，土壤細(xì)菌群落多樣性及豐富度同作物生長(zhǎng)發(fā)育及土傳病害防治密切相關(guān)[9]。生物防治過(guò)程中會(huì)有大量的生防微生物被引入到農(nóng)田中，這種外來(lái)生物的入侵勢(shì)必會(huì)對(duì)農(nóng)田中原有微生物群落結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響。因此，有必要開(kāi)展生防細(xì)菌對(duì)土壤微生態(tài)影響的評(píng)價(jià)。早期研究微生物群落多樣性的方法主要有平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)、微生物生物量測(cè)定法、Biolog碳素利用和磷脂脂肪酸PLFA等傳統(tǒng)分析方法以及RAPD和PCR-DGGE等分子生物學(xué)分析方法，但這些方法存在通量低、操作復(fù)雜、周期長(zhǎng)、痕量微生物檢測(cè)困難等弊端[10]。近年來(lái)發(fā)展的高通量測(cè)序技術(shù)，具有通量高、周期短、分析深入等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前微生物多樣性研究廣泛采用和認(rèn)可的技術(shù)[11-12]。

IonS5TMXL測(cè)序平臺(tái)利用半導(dǎo)體芯片技術(shù)，將化學(xué)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，不需要熒光激發(fā)和CCD掃描等環(huán)節(jié)，同454、Illumina測(cè)序平臺(tái)相比具有快速靈活、成本低的優(yōu)勢(shì)，為微生物多樣性研究提供更多的選擇[13]。莫哈韋芽孢桿菌(Bacillusmojavensis)H14是農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘及其應(yīng)用科研團(tuán)隊(duì)篩選獲得的1株對(duì)棉花黃萎病具有較好防效的生防細(xì)菌，后期通過(guò)發(fā)酵工藝優(yōu)化和菌劑配方研究，制備了1種水分散粒劑[4,14]。本研究以不施菌劑和施用商業(yè)菌劑作對(duì)照，采用IonS5TMXL測(cè)序平臺(tái)，分析水分散粒劑H14對(duì)土壤大麗輪枝菌數(shù)量和細(xì)菌多樣性的影響，以期為生防菌劑的田間施用提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在新疆惠遠(yuǎn)種業(yè)股份有限公司棉花黃萎病病圃地，該病圃地連續(xù)種植棉花10 a，屬黃萎病發(fā)病重病田。土壤類型為灰漠土，0～40 cm有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為12.14 g/kg，堿解氮80.30 mg/kg，速效磷10.08 mg/kg，速效鉀 200.46 mg/kg，土壤pH 8.3。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試棉花品種 ‘新陸早36’由石河子棉花研究所選育，該品種具有早熟和豐產(chǎn)等特點(diǎn)。

1.2.2 供試菌劑 水分散粒劑H14(由作物種質(zhì)創(chuàng)新與基因資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室制備，功能菌為莫哈韋芽孢桿菌H14，芽孢含量≥ 2×109CFU/g)；商業(yè)可濕性粉劑(由河北農(nóng)林科學(xué)院提供，功能菌為枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥ 2×109CFU/g)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)水分散粒劑H14灌根(H14)、商業(yè)可濕性粉劑灌根(SY)和清水灌根3個(gè)處理，且以清水灌根作對(duì)照(CK)。每種處理重復(fù)3次。2018-04-16播種，1膜6行，行距配置為寬窄行66 cm+10 cm，株距10 cm，小區(qū)面積10.25 m2(2.05 m×5.0 m)，共計(jì)9個(gè)小區(qū)。根據(jù)當(dāng)?shù)攸S萎病的發(fā)病規(guī)律，分別在棉花苗期(5月8日)和蕾期(6月22日)灌根施用菌劑，每個(gè)生育期施用量為15 kg/hm2，共計(jì)30 kg/hm2。

1.4 樣品采集及病情調(diào)查

1.4.1 土樣采集 8月5日采集土樣，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選5株棉花，每株棉花取根圍土混勻，立即用無(wú)菌封口袋包扎密封，置于冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室 -80 ℃保存，備用。

1.4.2 病情調(diào)查 8月5日進(jìn)行棉花黃萎病發(fā)病狀況調(diào)查，發(fā)病程度標(biāo)準(zhǔn)參照呂寧等[15]方法分5級(jí)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析后計(jì)算黃萎病的發(fā)病率和病情指數(shù)，發(fā)病率=發(fā)病植株數(shù)/全部調(diào)查植株數(shù)×100%，病情指數(shù)=發(fā)病植株的總病級(jí)數(shù)/全部調(diào)查植株的理論最高總病級(jí)數(shù)。根圍土壤中大麗輪枝菌數(shù)量的相對(duì)豐度經(jīng)IonS5TMXL測(cè)序平臺(tái)通過(guò)高通量測(cè)序獲得。

1.5 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析

1.5.1 16S rDNA PCR擴(kuò)增 采用土壤基因組DNA提取試劑盒提取各樣品中土壤基因組總DNA，用無(wú)菌水將DNA濃度稀釋至1 ng/μL，作為PCR擴(kuò)增模板，使用515F/806R引物擴(kuò)增細(xì)菌16S rDNA V4區(qū)。PCR擴(kuò)增體系：Phusion Master MiX(2×)15 μL，模板(1 ng/μL)10 μL，引物F(2 μmol/L)1.5 μL，引物R(2 μmol/L)1.5 μL，ddH2O 2 μL，總量30 μL。PCR循環(huán)梯度反應(yīng)參數(shù)：98 ℃預(yù)變性1 min；98 ℃ 10 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，30個(gè)循環(huán)；72 ℃ 5 min，保持 4 ℃直到反應(yīng)完成。

1.5.2 擴(kuò)增產(chǎn)物測(cè)序 等質(zhì)量混樣PCR擴(kuò)增產(chǎn)物采用20 g/L瓊脂糖膠電泳純化，回收目的條帶，對(duì)目的條帶進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建和質(zhì)檢，質(zhì)檢合格的文庫(kù)采用IonS5TMXL進(jìn)行測(cè)序，由北京康普森生物技術(shù)有限公司完成測(cè)序。

1.5.3 測(cè)序數(shù)據(jù)分析 采用Cutadapt(V1.9.1)軟件對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控、過(guò)濾、去嵌合體，得到有效數(shù)據(jù)。利用Uparse(V7.0.1001)軟件對(duì)優(yōu)質(zhì)序列在97%相似度下進(jìn)行聚類，得到可操作分類單元(OUT，operational taxonomic unit)的代表序列；采用Mothur(V1.25.0)軟件將OTU代表序列與SSUrRNA數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，并進(jìn)行物種注釋(閾值為0.8～1)。利用Qiime(V1.7.0)軟件計(jì)算豐富度指數(shù)Chao1和ACE，多樣性指數(shù)Simpson和Shannon[16-17]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行整理，采用SPSS 17.0進(jìn)行Duncan差異顯著性檢驗(yàn)(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花黃萎病發(fā)病狀況

由圖1可知，CK中棉花黃萎病發(fā)病率高達(dá)86.74%，病情指數(shù)為31.07，發(fā)病程度較為嚴(yán)重；而施用芽孢桿菌菌劑后，H14和SY處理中發(fā)病率分別顯著下降42.35%和39.25%，病情指數(shù)分別顯著下降52.41%和48.78%(圖1)。施用芽孢桿菌菌劑也著降低了根圍土壤中大麗輪枝菌的相對(duì)豐度，同對(duì)照相比，H14和SY處理中大麗輪枝菌相對(duì)豐度分別顯著下降45.73%和24.47%(圖1)，這同發(fā)病率和病情指數(shù)的變化趨勢(shì)一致。

圖1 不同處理棉花黃萎病發(fā)病率、病情指數(shù)和土壤中大麗輪枝菌豐度Fig.1 The disease incidence,disease index and relative abundance of Verticillium dahliae in different treatments

2.2 土壤細(xì)菌測(cè)序信息

采用IonS5TMXL測(cè)序平臺(tái)，對(duì)3組處理共計(jì)9個(gè)土壤樣品的細(xì)菌16S rDNA的高度變異區(qū)V4區(qū)進(jìn)行測(cè)序，通過(guò)對(duì)原始序列整理和過(guò)濾后，9個(gè)樣品共獲得561 278條有效序列，其中優(yōu)質(zhì)序列為517 453條，占有效序列92.19%，測(cè)序質(zhì)量值(Q20)均大于88%，表明測(cè)序質(zhì)量較高，測(cè)序數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效(表1)。優(yōu)質(zhì)序列長(zhǎng)度分布在220～260 nt，且在253 nt分布最多，平均長(zhǎng)度為252 nt，3組處理中有效序列和優(yōu)質(zhì)序列最高的均為H14處理土壤樣品，有效率最高的是SY處理土壤 樣品。

表1 樣品測(cè)序數(shù)據(jù)Table 1 Sequencing data of samples

2.3 細(xì)菌群落的豐富度和多樣性

每次隨機(jī)選取5 685條序列，采用累加的方法繪制各樣品的稀釋曲線(圖2)。隨著序列數(shù)量的增多各樣品中OTU數(shù)量迅速升高；當(dāng)序列數(shù)量增多到28 435條時(shí)，各樣品的稀釋曲線均趨于平坦，表明樣品測(cè)序數(shù)量合理，能夠反映各樣品中細(xì)菌群落組成特征。

在97%的相似度下對(duì)樣品的有效序列進(jìn)行聚類，共獲得OUT數(shù)目為24 353個(gè)。全部OTU可劃分為54個(gè)門、67個(gè)綱、135個(gè)目、244個(gè)科、571個(gè)屬。各樣品中OUT的數(shù)量為H14>SY>CK(表2)，但差異不顯著。利用Venn圖分析各樣品細(xì)菌群落OTU之間的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示，3組樣品間共有細(xì)菌OTU數(shù)目為2 347個(gè)，代表的物種分別屬于變形菌門657個(gè)、放線菌門474個(gè)、綠彎菌門236個(gè)等，占總OUT的 68.85%；3組樣品各自特有細(xì)菌OTU數(shù)目為 1 062個(gè)，特有的OUT數(shù)目分別為425個(gè)、360個(gè)和277個(gè)，其中H14處理中土壤樣品特有的OUT數(shù)目最多。

Chao1和ACE指數(shù)可反映土壤細(xì)菌群落物種豐富度，由表2可知H14、SY處理土壤樣品細(xì)菌Chao1和ACE指數(shù)相較于CK處理分別增加16.27%和14.71%、13.84%和12.90%。Shannon和Simpson指數(shù)可反映土壤細(xì)菌群落物種多樣性，由表2可知H14、SY處理土壤樣品細(xì)菌Shannon和Simpson指數(shù)相較于CK處理分別增加了2.65%和1.02%、1.38%和0.00%。以上結(jié)果表明，施用芽孢桿菌菌劑不僅提高了土壤細(xì)菌群落物種的豐富度還增加了物種的多樣性，其中H14處理影響效果更為明顯。

根據(jù)皮爾森相關(guān)系數(shù)(表3)得出，大麗輪枝菌相對(duì)豐度與棉花黃萎病發(fā)病率、病情指數(shù)分別呈顯著正相關(guān)，正相關(guān)系數(shù)為分別為0.789和 0.787；而土壤細(xì)菌群落多樣性與棉花黃萎病發(fā)病率、病情指數(shù)及大麗輪枝菌相對(duì)豐度呈負(fù)相關(guān)，負(fù)相關(guān)系數(shù)為-0.572～-0.433。

圖2 不同樣品的稀釋曲線圖Fig.2 Rare faction curves of different samples

表2 不同樣品的OTU數(shù)量和多樣性指數(shù)(±s)Table 2 Operational taxonomic unit(OTU)and diversity indices of different samples

表2 不同樣品的OTU數(shù)量和多樣性指數(shù)(±s)Table 2 Operational taxonomic unit(OTU)and diversity indices of different samples

樣品Sample覆蓋率/%CoverageOUT 數(shù)量OTU number豐富度指數(shù) Richness indexChao1ACE多樣性指數(shù) Diversity indexShannonSimpsonH1498.28 388±309 a2 916±503 a2 978±528 a8.90±0.05 a0.99±0.00 aSY98.28 269±245 a2 855±484 a2 931±510 a8.79±0.22 a0.98±0.01 a CK98.67 696±185 a2 508±134 a2 596±103 a8.67±0.13 a0.98±0.02 a

圖3 不同樣品土壤細(xì)菌的韋恩圖Fig.3 Venn diagrams of soil bacteria from different samples

2.4 細(xì)菌群落分布和組成

根據(jù)各OUT中代表序列的物種注釋結(jié)果，選取各樣品根圍土壤中細(xì)菌在門(phylum)和綱(class)分類水平上最大豐度排名前10的物種，生成物種相對(duì)豐度堆積分布圖(圖4)。由圖4-A可知，3組土壤樣品細(xì)菌在門的分類水平上，最大豐度排名前10的種類為：變形菌門(Proteobacteria)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、奇古菌門(Thaumarchaeota)、浮霉菌門(Planctomycetes)、光合細(xì)菌門(Oxyphotobacteria)，其中變形菌門、芽單胞菌門和放線菌門在各樣品中的百分含量均大于10%，平均豐度為23.97%、26.81%和12.32%。H14處理土壤樣品中變形菌門、放線菌門的豐度比CK處理土壤樣品分別增加2.82%、28.99%，而芽單胞菌門下降31.81%；SY處理土壤樣品中變形菌門的豐度比CK處理土壤樣品分別增加 5.10%，而芽單胞菌門和放線菌門下降 7.31%和8.34%。

表3 大麗輪枝菌相對(duì)豐度及土壤細(xì)菌多樣性與黃萎病病情的相關(guān)性Table 3 Correlationship of relative abundance of Verticillium dahlia,soil bacteria diversity and occurrence of dieases

注：*表示樣本間相關(guān)性顯著。

Note：* indicate significant correlation between samples.

由圖4-B可知，3組土壤樣品細(xì)菌在綱的分類水平上，最大豐度排名前10的種類為：γ-變形菌綱 (γ-Gammaproteobacteria)、未確定的芽單單胸菌綱(unidentified_Gemmatimonadetes)、擬桿菌綱(Bacteroidia)、α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、梭菌綱(Clostridia)、丹毒絲菌綱(Erysipelotrichia)、嗜熱油菌綱(Thermoleophilia)、芽孢桿菌綱(Bacilli)、未確定的光合細(xì)菌綱(unidentified_Oxyphotobacteria)、未確定的酸桿菌綱(unidentified_Acidobacteria)。其中γ-變形菌綱、未明確分類芽單胞菌綱和α-變形菌綱在各樣品中的百分含量均大于8%，平均豐度為 8.35%、22.88%和10.75%。H14處理土壤樣品中γ-變形菌綱和α-變形菌綱分別比CK處理土壤樣品分別增加5.99%和11.91%；H14處理土壤樣品中γ-變形菌綱和α-變形菌綱分別比CK處理土壤樣品分別增加8.22%和8.66%。

根據(jù)各屬在每個(gè)樣品中的豐度信息，對(duì)3組樣品中細(xì)菌豐度排名前35的屬繪制熱圖并按照樣品和物種兩個(gè)層面進(jìn)行聚類(圖5)。CK與SY處理優(yōu)先聚為一類；再與H14處理聚類，可較為明顯地看出各土壤樣品中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)近。同時(shí)由圖4可發(fā)現(xiàn)不同樣品所包含的主要菌群有著較為明顯的差異。芽孢桿菌菌劑處理和對(duì)照樣品棉花根圍土壤樣品根際細(xì)菌主要有變形菌門(16個(gè)屬)、放線菌門(7個(gè)屬)和厚壁菌門(4個(gè)屬)組成，且以變形菌門種類最多，其中，H14處理土壤樣品中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌多數(shù)屬于放線菌門和厚壁菌門。物種的聚類層面可以得知35個(gè)屬共分為A、B、C、D四大類群。由圖5可知，A類群是SY處理中的優(yōu)勢(shì)類群；C和D類群是H14處理中優(yōu)勢(shì)類群；而CK處理的優(yōu)勢(shì)類群是B類群。A類群包含8個(gè)屬，其中溶桿菌屬(Lysobacter)和假單胞菌屬(Pseudomonas)多為生防菌，具有抑菌活性，在防治土壤病害方面發(fā)揮著積極的作用[18-19]；鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、生絲微菌屬(Hyphomicrobium)和苔蘚桿菌屬(Bryobacter)多為植物益生菌，在土壤碳、氮循環(huán)以及磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)揮著積極作用，從而有利于植物的生長(zhǎng)[20]。C和D類群共含18個(gè)屬，其中芽孢桿菌屬(Bacillus)、芽生球菌屬(Blastococcus)、類諾卡氏菌屬(Nocardioides)多為生防菌[21]；斯科曼氏球菌屬(Skermanella)、亞硝化螺菌屬(Nitrosospira)多為氮循環(huán)功能菌[22-23]，酸桿菌屬(Acidibacter)和土壤紅桿菌屬(Solirubrobacter)在鐵等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)揮著積極作用[24-25]。

3 討 論

同傳統(tǒng)的分子生物學(xué)方法如限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(RAPD)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)等相比，高通量測(cè)序技術(shù)在研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及組成方面具有通量高、速度快、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)[11,26]。本研究利用高通量測(cè)序技術(shù)研究芽孢桿菌菌劑對(duì)棉花黃萎病病圃地棉田根圍土壤細(xì)菌多樣性及其群落組成的影響，平均每個(gè)樣品生成2 673個(gè)OUT，劃分為54個(gè)門、67個(gè)綱、135個(gè)目、244個(gè)科和571個(gè)屬，覆蓋率均大于98%；序列數(shù)量增加到一定程度后，稀釋曲線趨于平坦，測(cè)序深度可靠，可真實(shí)反映樣品中細(xì)菌群落多樣性和結(jié)構(gòu)組成。多數(shù)農(nóng)田土壤類型優(yōu)勢(shì)菌群主要有變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、綠彎菌門、厚壁菌門和浮霉菌門組成，本試驗(yàn)高通量測(cè)序結(jié)果表明各樣品優(yōu)勢(shì)菌群(含量大于5%)為變形菌門、芽單胞菌門、放線菌門、酸桿菌門和綠彎菌門，這與同呂寧等[27]研究多年連作棉田細(xì)菌群落多樣性的結(jié)果基本一致，但菌群的比例存在差異，這可能與棉花黃萎病病圃地同多年連作棉田的土壤生態(tài)環(huán)境差異有關(guān)，致使菌群的物種多樣性基本一致，但是菌群的豐富度不同。

圖4 門(A)和綱(B)水平上的細(xì)菌相對(duì)豐度Fig.4 Relative abundances of bacteria at phylum(A) and class(B)

圖5 各樣品中細(xì)菌排名35屬的豐度聚類熱圖Fig.5 Heatmap of bacterial communities based on levels of 35 most abundant genera in each sample

土壤微生物是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，并且微生物多樣性同土壤健康和土傳病害發(fā)生有重要的關(guān)系[28]。生防微生物的施用有助于提高作物根圍土壤微生物多樣性，從而抑制土傳病原菌的生長(zhǎng)繁殖和病害的發(fā)生。韓騰等[29]發(fā)現(xiàn)灌根施用枯草芽孢桿菌Tpb55提高了煙草根圍細(xì)菌群落多樣性，并能減輕煙草黑脛病發(fā)病程度，延遲發(fā)病時(shí)間。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，施用芽孢桿菌菌劑不僅提高了土壤細(xì)菌群落物種的豐富度還增加了物種的多樣性，而且水分散粒劑H14提高作用更加明顯。以往研究發(fā)現(xiàn)，同多年連作的重病田相比，健康農(nóng)田土壤微生物多樣性更加豐富[9]，因此施用水分散粒劑H14，更有利于維持土壤中有益菌和病原菌之間的平衡，降低棉田土傳病害的發(fā)生。3組樣品中豐度排名前35的屬按照樣品和物種兩個(gè)層面聚類共分為A、B、C、D四大類群，其中A類群是SY處理中的優(yōu)勢(shì)類群；C和D類群是H14處理中優(yōu)勢(shì)類群；而對(duì)照處理的優(yōu)勢(shì)類群是B類群，表明不同處理樣品均形成了各自的優(yōu)勢(shì)菌群。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)相關(guān)菌屬的功能分析可以發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌菌劑施用后可以提高生防菌相關(guān)屬的豐度，如A類群中的溶桿菌屬、假單胞菌屬，C、D類群中的芽孢桿菌屬、芽生球菌屬和類諾卡氏菌屬；另外也提高了參與土壤碳氮循環(huán)以及磷鐵等營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化相關(guān)功能菌的豐度，如A類群的鞘氨醇單胞菌屬、生絲微菌屬、Bryobacter屬，C、D類群斯科曼氏球菌屬、亞硝化螺菌屬、酸桿菌屬和土壤紅桿菌屬。Wu等[30]研究發(fā)現(xiàn)施用解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)ZM9可以顯著提高土壤中芽孢桿菌和假單胞菌等生防菌的豐度，并降低了煙草青枯病的發(fā)病率。Wan等[20]高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)馬鈴薯枯萎病拮抗解淀粉芽孢桿菌SN16-1提高了土壤中類諾卡氏菌屬、假單胞菌屬、鞘氨醇單胞菌屬的相對(duì)豐度，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這些菌屬是通過(guò)產(chǎn)生拮抗物質(zhì)、誘導(dǎo)作物產(chǎn)生抗病性、產(chǎn)生鐵載體和促進(jìn)磷酸鹽溶解等方式促進(jìn)作物生長(zhǎng)并提高其抗病性。

本研究施用水分散粒劑H14后，棉花黃萎病的發(fā)病率和病情指數(shù)較對(duì)照處理顯著降低，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)與之成正相關(guān)的大麗輪枝菌的相對(duì)豐度也顯著降低，而土壤中細(xì)菌群落物種豐富度和多樣性有所升高。結(jié)合水分散粒劑H14施用后土壤細(xì)菌屬水平上相關(guān)生防菌和營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化功能菌的變化，可以歸結(jié)出水分散粒劑H14可以通過(guò)提高防治土傳病害、促進(jìn)土壤碳氮循環(huán)和磷鐵等營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化的相關(guān)菌屬的數(shù)量，來(lái)抑制棉花黃萎病病原菌的生長(zhǎng)和繁殖，促進(jìn)棉花健康生長(zhǎng)。