健康與罹患青枯病的番茄土壤細菌群落特征比較①

沈宗專，黃 炎，操一凡，王東升, 2，劉紅軍，李 榮*，沈其榮

健康與罹患青枯病的番茄土壤細菌群落特征比較①

沈宗專1，黃 炎1，操一凡1，王東升1, 2，劉紅軍1，李 榮1*，沈其榮1

(1 南京農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，江蘇省固體有機廢棄物資源化高技術研究重點實驗室，江蘇省有機固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，國家有機類肥料工程技術研究中心，作物免疫學重點實驗室，南京 210095；2 南京市蔬菜科學研究所，南京 210042)

應用實時熒光定量PCR及MiSeq高通量測序技術，全面地研究了連作番茄田塊中健康與感染青枯病植株周圍土體及根際土壤細菌群落結構和組成。結果表明：健康番茄土體土壤的pH及全碳含量顯著高于感病番茄土體土壤；土體及根際土壤的細菌群落結構和組成明顯不同于感病番茄土體及根際土壤細菌群落。與感病番茄根際相比，健康番茄根際細菌的數量顯著升高而青枯菌數量顯著降低；細菌群落的Shannon多樣性指數顯著增高；擬桿菌門及其所含的噬幾丁質菌屬、金桿菌屬、動桿菌屬、黃桿菌屬及的相對豐度顯著增高而變形菌門及其所含的青枯菌屬的相對豐度顯著降低。綜上，抑制土傳青枯病發(fā)生的番茄根際土壤細菌群落特征明顯，其生物量及多樣性高，土著有益菌群數量多而病原菌數量少，為番茄土傳青枯病的生物防控提供了指導方向與理論依據。

番茄青枯??；抑病型土壤；高通量測序；細菌群落多樣性；細菌群落組成

土壤生態(tài)系統(tǒng)是連接大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的紐帶，與地上生態(tài)系統(tǒng)之間緊密聯(lián)系、相互依存，共同決定著陸地生態(tài)系統(tǒng)的特征、過程和功能[1]。土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，不僅在元素的生物地球化學循環(huán)中起著重要作用，也在作物健康生長和可持續(xù)生產中起著關鍵作用[2]。盡管植物與微生物的互作關系是土傳病害發(fā)生的重要決定因子[3]，但目前對于根際微生物區(qū)系組成與生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關聯(lián)仍有待深入研究。

近年來農用化學品的大量投入是作物持續(xù)高產的重要支撐之一，但同時也給土壤及環(huán)境的健康帶來了挑戰(zhàn)[4]。高強度集約化農業(yè)生產一定程度上破壞了土壤微生物群落結構的穩(wěn)態(tài)平衡，削弱了土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能。尤以抑制土傳病害發(fā)生的能力(抑病能力)下降為甚，導致作物根腐病、枯萎病、全蝕病、立枯病等土傳病害頻繁爆發(fā)[5]。番茄是全世界栽培最為普遍的果菜之一，設施番茄產業(yè)已成為農民增收的重要產業(yè)之一。然而，因青枯菌()侵染導致的番茄青枯病嚴重威脅著世界番茄種植產業(yè)的發(fā)展[6]。因此，土傳青枯病的有效防控仍是關系到世界番茄產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大理論及技術問題。

土壤微生物群落結構及組成對于番茄抵御青枯菌的侵染有著重要影響[7]，因此，研究同一連作田塊中健康與罹患青枯病的番茄土壤微生物群落結構及組成差異對于番茄土傳青枯病的防控極其重要。然而，盡管已有大量研究表明調控土壤微生物區(qū)系可有效防控番茄青枯病的發(fā)生[6, 8-9]，但對于同一連作條件下健康與患病番茄土壤微生物群落結構與組成差異的研究仍相對缺乏。楊尚東等[10]利用傳統(tǒng)的分子生態(tài)學手段(PCR-DGGE)初步比較了番茄青枯病罹病植株和健康植株根際土壤細菌群落結構及多樣性特征，但該研究手段不能揭示群落的組成差異；Li等[5]利用454焦磷酸測序技術研究比較了健康與患病番茄根際土壤及根內細菌群落結構和組成特征，但未揭示與根際細菌裝配密切相關的土體土壤細菌群落差異。

因此，為全面揭示連作條件下健康與患病番茄的土體及根際細菌群落結構和組成差異及探究土體細菌群落的差異與根際細菌群落組成差異之間的關系，本研究擬采集設施大棚內長期連作番茄田塊中感染土傳青枯病植株的土體及根際土壤和健康植株的土體及根際土壤，利用熒光定量PCR 和 MiSeq 高通量測序技術比較設施大棚內健康番茄與感染土傳青枯病番茄的土體及根際土壤中細菌群落結構和組成差異，為番茄青枯病土壤的微生物區(qū)系調控提供理論依據和方向支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試種子 供試番茄種子為世紀紅冠(Mill., CV. Shijihongguan)，由南京市蔬菜花卉科學研究所提供。

1.1.2 試驗點基本信息 試驗點設在江蘇省南京市蔬菜花卉科學研究所(31°43′N，118°46′E)。試驗區(qū)域為典型亞熱帶季風氣候，年平均溫度為15.4 °C，年均降雨量達1 106 mm。試驗設施土壤的基本性狀如下：供試土壤為黃崗土，pH 6.33、有機質23.56 g/kg、全氮1.89 g/kg、有效磷138 mg/kg、速效鉀464 mg/kg。

1.2 試驗設計

1.2.1 番茄育苗 將供試番茄種子用2% 次氯酸鈉表面消毒3 min，再用無菌蒸餾水洗滌3次后在合適的溫度和水分環(huán)境下發(fā)芽。種子發(fā)芽后，播入育苗基質中于育苗車間進行培育。當幼苗長出3 ~ 4片真葉時，選取長勢一致的幼苗進行田間移植。

1.2.2 田間試驗 供試設施大棚自2013年2月開始于每年春夏及秋冬兩季連續(xù)種植番茄。本試驗于2015年2—6月在此設施大棚開展，此前已連續(xù)種植4季番茄，部分蕃茄植株已呈現(xiàn)出感染青枯病的癥狀。試驗設4個小區(qū)，每個小區(qū)面積為10 m2(長×寬=2 m×5 m)。種植前施用7 kg商品雞糞有機肥(N + P2O5+ K2O> 5%)及0.5 kg復合肥(N-P2O5-K2O，15- 15-15)作為基肥，視長勢追施尿素及氯化鉀。所用商品雞糞有機肥、復合肥、尿素及氯化鉀均為市售常見肥料?；适┤? d后，每個小區(qū)移栽32棵番茄種苗，種植密度為0.6 m × 0.6 m(株距×行距)。移栽定植番茄種苗20 d后，每周監(jiān)測番茄青枯病發(fā)生狀況。為盡量避免土壤過于濕潤所導致的潛在的細菌過度交叉污染，除定植移苗后一次性澆透以外，日常水分管理采取“少量多次”的策略，利用滴灌設施向番茄莖基部補充水分。

1.2.3 番茄土壤樣品采集及DNA提取 于番茄收獲期每小區(qū)分別隨機選定5株青枯病感病或健康(未明顯感病)植株，用鐵鏟將距番茄莖部10 cm以內且0 ~ 20 cm深的土壤和根系一起挖取，將5株樣品混勻后帶回實驗室進行后續(xù)處理。輕抖根系，將附著根上的土壤抖落，連同土體土壤利用四分法保留約200 g土壤作為感病(DB)及健康(HB)土體土壤樣品。將去除輕松附著根系上的番茄根置入預先裝有150 ml無菌水的500 ml三角燒瓶中，室溫下以170 r/min震蕩30 min，震蕩后4 000 ×離心5 min，離心后沉淀即為根際土壤，將收集到的根際土壤混勻保存于–70 °C備用。稱取0.4 g土壤樣品，用土壤DNA提取試劑盒(Mo Bio Laboratories, Inc., Carlsbad, CA, USA)按操作說明提取土壤DNA并用核酸定量儀(NanoDrop 2000, USA)測定提取的土壤DNA核酸濃度。

1.3 測定方法

1.3.1 土壤理化性質的測定 土壤理化性質測定參照《土壤農化分析》[10]。利用玻璃電極酸度計測定土壤pH((水)︰(土)=2.5︰1)；利用電導率儀測定土壤電導率(EC)((水)︰(土) =5︰1)；利用元素分析儀(Vario EL, Germany)通過干燒法測定土壤的全碳(TOC)和全氮(TON)含量；0.01 mol/L氯化鈣溶液浸提，流動分析儀(Auto Analyzer 3, Germany)測定土壤懸液的NH4+-N和NO– 3-N含量；醋酸銨浸提，火焰分光光度計測定土壤有效鉀(AK)含量；碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定土壤有效磷(AP)含量。

1.3.2 土壤細菌和青枯菌數量的測定 土壤細菌和青枯菌的數量采用實時熒光定量PCR法測定[12-13]。細菌擴增采用引物Eub338/Eub518 (5′- ACTCCTA-CGGGAGGCAGCAG- 3′/5′- ATTACCGCG GCTGC-TGG - 3′)，青枯菌擴增采用F/R (5′- GAACG-CCAACGGTGCGAACT - 3′/5′- GGCGGCCTTCA-GGGAGGTC-3′)。將含大腸桿菌16 S全長及青枯菌基因的質粒進行梯度稀釋，采用ABI 7500熒光定量PCR儀，按照標準程序制成標準曲線。擴增條件為：10 μl SYBR?Premix Ex Taq，0.4 μl上游引物和下游引物，0.4 μl ROX Reference Dye，2 μl 模板DNA和 6.8 μl無菌水。PCR擴增程序為：95 °C預變性30 s；95 °C預變性5 s，60 °C延伸34 s，循環(huán)40次。所有樣品進行3次重復，用無菌超純水代替DNA模板設置為陰性對照。根據各樣品值計算每克土壤所含的拷貝數，并換算成每克干土形成的拷貝數，取對數值，以log (copies/g 干土) 表示。

1.3.3 細菌測序文庫構建 參照Caporaso等[14]發(fā)表的方法構建細菌測序文庫。細菌16S rRNA擴增采用引物520F (5′- AYTGGGYDTAAAGNG - 3′)/802R (5′- TACNVGGGTATCTAATCC- 3′)。細菌16S rRNA擴增體系為(25 μl)：5.0 μl 5 × Reaction Buffer、5.0 μl 5 × GC high Enhancer、2.0 μl dNTP (2.5 mmol/L)、1.0 μl上下游引物(10 μmol/L)、0.25 μl TaKaRa Polymerase (5 U/μl)、2 μl模板DNA及9.0 μl 無菌水。PCR擴增條件為：98 °C預變性5 min；98 °C變性30 s，50 °C退火30 s，72 °C延伸30 s，25個循環(huán)；最終72 °C延伸5 min。對PCR產物進行割膠回收后利用BioTek酶標儀對純化產物進行定量。將純化的擴增子等摩爾濃度合并，然后用NEB Next? UltraTM DNA Library Prep Kit for Illumina(New England Biolabs, UK)建庫，使用Agilent 2100 Bioanalyzer Instruments、Pico green和熒光分光光度計對文庫進行質量和濃度的檢測。多樣品測序文庫均一化至10 nmol/L后等體積混合，逐步稀釋定量至4 ~ 5 pmol/L后進行上機測序。所有PCR擴增、文庫準備及上機測序均在上海派森諾生物科技股份有限公司完成。

1.3.4 高通量數據分析 利用QIIME軟件對下機后的原始序列根據相應的barcode信息進行各樣品序列分配并去除接頭和引物序列；去除低質量序列后，利用Usearch軟件對正反向序列進行拼接；拼接后的序列參照UPARSE的標準流程分析，生成操作分類單元(OTU)表格并挑選出各OTU代表性序列[15]；利用RDP classifier將代表性序列與RDP 16S rRNA數據庫比對獲取各OTU分類組成信息[16]；最后，對去除所有樣品中相對豐度均小于0.01% 的OTU的數據進行后續(xù)多樣性分析。在Mothur軟件[17]內基于Bray-Curtis參數計算各樣品主成分分析(principal co-ordinates analysis，PCoA)比較各處理細菌群落結構差異；各樣品取平后，基于97% 相似度水平利用Mothur計算細菌群落豐富度Chao值及多樣性Shannon值；利用韋恩圖探究樣品之間組成上的差異性；各物種的相對豐度用該物種序列數除以該樣品總序列數的百分比表示。

1.4 數據統(tǒng)計分析

生物數據統(tǒng)計分析在IBM SPSS 20.0(SPSS Inc., Chicago, USA)及R語言中完成。采用多因素方差分析、多重比較及獨立樣本檢驗分析比較處理間的顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 健康與感病番茄土壤基本理化性狀

即使在同一設施大棚小區(qū)內，健康與感病番茄植株土體土壤的部分基本理化性質差異明顯(表1)。健康與感病番茄土壤中電導率、NH4+-N、NO– 3-N、有效磷和全氮含量無顯著差異，但健康植株土壤中pH和全碳含量顯著高于感病植株土壤，速效鉀的含量顯著低于感病植株土壤。

表1 健康與感病番茄土體土壤基本理化性質

注：表中同列數據小寫字母不同表示健康和感病番茄土體土壤間理化性質差異達0.05顯著水平。

2.2 健康與感病番茄土壤細菌及青枯菌數量

熒光定量 PCR 結果表明，根際土壤中細菌和青枯菌的數量顯著高于土體土壤(0.05)，根際青枯菌的數量比土體青枯菌的數量高出 3 個數量級。健康番茄植株土體及根際土壤中細菌的數量分別顯著高于感病番茄植株土體及根際土壤，而健康番茄植株土體及根際土壤青枯菌數量顯著低于感病番茄植株土體及根際土壤(圖 1)。

2.3 健康與感病番茄土壤細菌群落測序數據總體概況

高通量原始序列經過基本質控過濾并去除古菌及低豐度序列后，16 個土壤樣品共有 856 374 條優(yōu)質16S rRNA序列，其中最少的樣品有 38 449 條序列，而最多的樣品有 74 009 條序列。在 97% 相似度水平下，856 374 條序列共劃分為 3 452 個 OTU，其中最少的樣品有 1 168 個OTU，而最多的樣品有 3 079 個 OTU。與 RDP 數據庫比對后，856 374 條序列可歸類于 38 個細菌門，其中酸桿菌門、放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門及變形菌門為相對豐度最高的前 5 個門，占序列總數的 86.7%。

2.4 健康與感病番茄土壤細菌群落alpha多樣性

如圖2 所示，根際土壤中細菌群落的 alpha 多樣性指標，如 Chao 及 Shannon 指數均顯著低于土體土壤(檢驗，<0.05)。盡管健康番茄土體土壤豐富度 Chao 值顯著高于感病土壤，但健康及感病番茄根際土壤中 Chao 值無顯著差異。與之相反，盡管健康與感病番茄土體土壤多樣性 Shannon 指數無顯著差異，但健康番茄根際土壤中 Shanon 指數顯著高于感病番茄根際土壤。

2.5 健康與感病番茄土壤細菌群落beta多樣性

健康及感病番茄根際土壤細菌群落主坐標成分在一軸上明顯區(qū)分于其土體土壤(圖 3)。健康番茄根際土壤細菌群落主成分在二軸上明顯區(qū)分于感病番茄根際土壤，盡管健康與感病番茄土體土壤細菌主成分差異不如根際土壤差異明顯，但健康番茄土體土壤細菌群落主成分仍明顯不同于感病番茄土體土壤。進一步的 PerMANOVA 分析，也表明土壤類型(土體與根際)及土壤健康(健康與感病)均是細菌群落差異的顯著性驅動因素(Adonis 檢驗，F(xiàn)土體vs根際= 40.8，土體vs根際= 0.001；健康vs感病= 6.7，健康vs感病= 0.009)。

2.6 健康與感病番茄土壤細菌群落組成差異

如圖 4 所示，與土體土壤相比，番茄根際土壤在細菌門水平上的組成類似，但門的相對豐度有所差異，如變形菌門的相對豐度顯著增高，而酸桿菌門、放線菌門、芽單胞菌門及疣微菌門的相對豐度顯著降低(檢驗，<0.05)。盡管健康與感病番茄土體土壤細菌主要門的相對豐度無顯著差異，但健康番茄根際土壤中擬桿菌門及疣微菌門的相對豐度顯著高于感病番茄根際土壤，而厚壁菌門、芽單胞菌門及變形菌門的相對豐度顯著低于感病番茄根際土壤(0.05)。

在屬水平上健康與感病番茄土體及根際土壤的組成較為類似。在土體土壤中共鑒定出 691 個屬，其中有 657 個屬(95.1%)共同存在于健康及感病番茄土體土壤中；在根際土壤中共鑒定出 615 個屬，其中有 476 個屬(77.5%)共同存在于健康及感病番茄根際土壤中。健康及感病番茄土壤中共有屬相對豐度的檢驗結果表明：在健康與感病番茄土體土壤共有的 657 個屬中，健康番茄土體土壤中有 83 個屬的相對豐度顯著高于感病番茄土體土壤，而有 60 個屬的相對豐度顯著低于感病番茄土體土壤；在健康與感病番茄根際土壤共有的 476 個屬中，健康番茄根際土壤中有 32 個屬的相對豐度顯著高于感病番茄根際土壤，而有 60 個屬的相對豐度顯著低于感病番茄根際土壤(圖 5)。

健康番茄土體土壤中相對豐度顯著增加的 83 個屬及顯著降低的 60 個屬均歸類于酸桿菌門、放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門及部分低豐度門；而健康番茄根際土壤中相對豐度顯著降低的 60 個屬歸類于酸桿菌門、放線菌門、芽單胞菌門、厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門及部分低豐度門，相對豐度顯著增加的 32 個屬歸類于擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門及部分低豐度門(圖 6)。其中，健康番茄根際顯著增加和降低的屬分別多屬于擬桿菌門和變形菌門。

如圖 7 所示，在健康番茄根際土壤中相對豐度顯著降低的變形菌門中，青枯病致病菌所在的青枯菌屬的相對豐度僅為 27.4%，顯著低于感病番茄根際土壤中青枯菌屬的相對豐度(54.6%)，而土體土壤之間無顯著差異。在健康番茄根際土壤中相對豐度顯著增加的擬桿菌門中，噬幾丁質菌屬、金桿菌屬、動桿菌屬、黃桿菌屬及的相對豐度大于 1%，為優(yōu)勢菌屬，而土體土壤之間也無顯著差異。

3 討論

根際土壤中細菌群落的多樣性及穩(wěn)定性決定著土壤和植物的健康以及生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性[18]。抑病型土壤指的是病原菌不能定殖，或能定殖但危害很小或沒有危害，或者能定殖并一時造成危害隨后即使在病原菌存在的情況下發(fā)病也很輕的土壤；而容易感病的土壤即為導病型土壤[19]。土著微生物群落或者特定種群具有抑制病原菌侵染植物的能力是抑病型土壤的關鍵因素[20-21]。本研究通過比較連作番茄田塊中健康番茄土壤(抑病型土壤)及感病番茄土壤(導病型土壤)細菌組成差異，利用高通量測序技術深入揭示了抑制土傳青枯病發(fā)生的土壤細菌群落結構及組成特征。

與Li等[5]的研究結果類似，本研究中健康番茄土體及根際土壤細菌群落明顯不同于感病番茄土體及根際土壤，表明抑制土傳青枯病發(fā)生的土壤細菌群落確與感病土壤細菌群落不同。Garbeva等[22]研究表明，根際土壤細菌多樣性高能抑制土傳病害的發(fā)生，與之類似，本研究中健康番茄根際土壤細菌群落的Shannon多樣性指數更高，證實了細菌多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產力之間存在的正相關關系。

Li 等[5]利用454 焦磷酸測序技術研究番茄根際土壤細菌群落組成時發(fā)現(xiàn)番茄根際土壤細菌群落中變形菌門的相對豐度最高。本研究中根際細菌群落中變形菌門的相對豐度也占優(yōu)勢地位，可能是因為其相對較快的生長速率[23]。本研究結果表明，抑制番茄土傳青枯病發(fā)生的根際土壤中擬桿菌門的相對豐度顯著高于感病土壤。擬桿菌門通常棲居于土體土壤中，而且是微生態(tài)系統(tǒng)中相對穩(wěn)定的組分[24]。盡管擬桿菌門的相對豐度很少受土壤養(yǎng)分狀況的影響，但近年來越來越多的研究表明擬桿菌門可能與土壤抑病能力相關[25]。本研究中擬桿菌門所包含的噬幾丁質菌屬、金桿菌屬、動桿菌屬、黃桿菌屬及均為抑制土傳青枯病發(fā)生的根際土壤中的優(yōu)勢菌屬(相對豐度>1%)，且與抑病能力密切相關。Liu 等[26]研究表明噬幾丁質菌屬與番茄青枯病之間呈負相關關系，而Inderbitzin 等[27]研究發(fā)現(xiàn)西蘭花和幾丁質混合物中接種噬幾丁質菌屬可提升土壤抑制輪枝菌侵染誘發(fā)的黃萎病的能力。金桿菌屬已被成功分離并應用于辣椒疫病的生物防治[28]。Kwak 等[25]研究表明，黃桿菌屬在番茄根際土壤抵御青枯病侵染的過程中發(fā)揮重要作用。盡管尚未有直接證據表明其具有生防功能，但近年來的研究表明動桿菌屬及在健康土壤中的相對豐度較高，可能也與抑病相關[29]。此外，本研究中健康番茄根際土壤中無論是青枯菌屬的相對豐度還是絕對數量雖顯著低于感病根際土壤，但仍屬于較高水平，說明健康根際的整體細菌群落對于提升土壤抑病能力也具有一定的作用。

土壤微生物的裝配受植物基因型和土壤狀況等共同影響[30]。盡管感病與健康樣品在同一設施大棚內采集，但可能因土壤的異質性、施肥的不均勻、灌溉不均勻以及與作物互作關系不一致等原因，導致健康與感病土壤樣品的部分理化性狀有顯著差異。本研究中，抑制土傳青枯病發(fā)生的土壤擁有較高的pH及全碳含量。Deltour等[31]研究發(fā)現(xiàn)高土壤pH能增強土壤抑鐮刀菌枯萎病能力。土壤pH不僅能通過作用于病原菌或其他微生物直接影響土壤抑病型能力，還能通過影響土壤速效養(yǎng)分間接影響土壤抑病型能力[32]。此外，土壤全碳含量高通常預示著土壤有機質含量較高，而有機質含量較高的土壤中通常微生物生物量及活力也較高，也能在抑病過程中發(fā)揮重要作用[22]。Satoh和Toyota[33]研究證實提升土壤中有機質含量可降低土壤中青枯菌的數量，進而提升土壤抑制青枯病的能力?？偠灾嵘寥纏H及全碳(有機質)含量，不僅可直接降低土壤中青枯菌，還可通過調控土體土壤微生物組成，進而影響根際微生物群落裝配，并最終決定群落整體的抑病能力。

微生物、土壤及植物之間的互作關系非常復雜，影響了植物地下部微生物組成及生態(tài)系統(tǒng)功能，進而決定了地上部植物的生長與健康。本研究借助MiSeq高通量測序技術利用全面的分析比較了同一連作田塊中健康與患病番茄土體及根際土壤細菌群落的組成特征，結果表明，相較于感病土壤，健康土壤中pH及有機質含量較高，其棲居的細菌群落組成特異，所種植的番茄從土壤中招募微生物裝配形成的根際細菌群落多樣性高，且富集了噬幾丁質菌屬、金桿菌屬、動桿菌屬、黃桿菌屬及等土著有益微生物，不僅有效降低了根際土壤中青枯病的相對豐度，還提升了群落整體抑病能力。但番茄如何招募這些有益微生物在根際進行裝配將是未來研究的熱點與難點。

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Comparison of Bacterial Communities in Bulk and Rhizosphere Soils of Healthy and Diseased Tomato Infected by Bacterial Wilt

SHEN Zongzhuan1, HUANG Yan1, CAO Yifan1, WANG Dongsheng1,2, LIU Hongjun1, LI Rong1*, SHEN Qirong1

(1 College of Resources and Environmental Sciences, Jiangsu Provincial Key Laboratory for Organic Solid Waste Utilization, Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, National Engineering Research Center for Organic-based Fertilizers, Key Laboratory of Plant Immunity, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;2 Nanjing Institute of Vegetable Science, Nanjing 210042, China)

In this study, real time PCR and MiSeq sequencing technology was used to deeply compare the differences of bacterial community structures and compositions in bulk and rhizosphere soils of healthy and diseased tomato-planting fields under mono-cropping system. The results showed that healthy bulk soil displayed higher pH value and total carbon content. The bacterial structures and compositions in healthy bulk and rhizosphere soils were obviously different from those of diseased ones. Compared to diseased rhizosphere soil, healthy rhizosphere soil exhibited a significant higher number of total bacteria and a significant lower number of. Also, healthy rhizosphere soil showed a significant higher index of Shannon diversity. Furthermore, the relative abundance of Bacteroides and,,,andincluded in Bacteroides was significantly enriched while the relative abundance of Proteobacteria andincluded in Proteobacteria was significantly depleted in healthy rhizosphere soil compared to diseased one. In summary, soil suppressive to tomato bacterial wilt disease harbored a unique bacterial community, which showed high bacterial population, diversity and relative abundance of beneficial indigenous microorganisms and low relative abundance of pathogen. This research could provide a guideline and theoretical principle for biological control of tomato bacterial wilt disease.

Tomato wilt disease; Disease-suppressive soil; High-throughput sequencing; Bacterial community diversity; Bacterial community composition

S154

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.002

沈宗專, 黃炎, 操一凡, 等. 健康與罹患青枯病的番茄土壤細菌群落特征比較. 土壤, 2021, 53(1): 5–12.

國家自然科學基金項目(41977044)、江蘇省自然科學基金項目(BK20160710)和江蘇省政策引導類計劃(國際科技合作/港澳臺科技合作)項目(BZ2020026)資助。

(lirong@njau.edu.cn)

沈宗專(1987—)，男，江蘇寶應人，博士，副教授，主要從事土壤微生物與生物肥料研究。E-mail: victorshenzz@163.com