不同輪作模式對馬鈴薯根際土壤真菌群落的影響

姚姿婷 楊炎昌 姚瀟 何團(tuán) 鄭虛 蒙炎成 鄒承武

摘要：【目的】揭示不同輪作模式對馬鈴薯根際土壤真菌群落的影響，為土壤健康管理及維持馬鈴薯可持續(xù)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā糠謩e對旱地輪作和水旱輪作模式下的馬鈴薯健康植株及發(fā)生細(xì)菌性軟腐病植株的根際土壤樣品進(jìn)行采集，將旱地輪作和水旱輪作模式下健康植株根際土壤樣品分別記為HD.J和SH.J，將旱地輪作和水旱輪作模式下發(fā)生細(xì)菌性軟腐病植株根際土壤樣品分別記為HD.B和SH.B。利用Illumina高通量測序平臺，分析真菌核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)1（ITS1）的序列，比較在2種輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌群落特征的差異?！窘Y(jié)果】馬鈴薯健康植株的根際土壤真菌群落組成和多樣性特征在2種輪作模式下相似，主坐標(biāo)分析也顯示HD.J和SH.J的距離很接近。HD.J和SH.J在門水平已知的真菌類群中均以子囊菌門和擔(dān)子菌門為優(yōu)勢菌門，子囊菌門的相對豐度分別為33.0%和30.0%，擔(dān)子菌門的相對豐度分別為3.8%和9.6%;HD.J和SH.J的門水平未知真菌豐度分別為63.0%和60.0%。HD.J和SH.J的共有優(yōu)勢目是子囊菌門的肉座菌目、柔膜菌目、格孢腔菌目和糞殼菌目及擔(dān)子菌門的傘菌目，推測是馬鈴薯根際土壤真菌群落的核心類群。2種輪作模式下的馬鈴薯根際土壤真菌群落Alpha多樣性依次為HD.B>SH.J>HD.J>SH.B。HD.B和SH.B中擔(dān)子菌門的相對豐度明顯高于HD.J和SH.J，其中SH.B中擔(dān)子菌門的地星目真菌豐度高達(dá)82.8%，HD.B中擔(dān)子菌門的銀耳目豐度為18.6%;HD.B中還有2個優(yōu)勢屬分別是可引起馬鈴薯黃萎病的輪枝孢屬和引起水稻菌核桿腐病的雙曲孢屬，豐度分別為6.8%和5.9%。通過比對FUNGuild數(shù)據(jù)庫預(yù)測根際土壤真菌營養(yǎng)型，發(fā)現(xiàn)HD.J只有病原營養(yǎng)型真菌相對豐度較高（20.6%），HD.B的病原營養(yǎng)型真菌、腐生營養(yǎng)型真菌和病原—腐生—共生營養(yǎng)型真菌的相對豐度分別為15.4%、18.8%和21.4%;SH.J和SH.B的腐生營養(yǎng)型真菌相對豐度分別為28.2%和10.2%，其他營養(yǎng)型真菌的相對豐度總和分別為4.6%和4.9%?！窘Y(jié)論】馬鈴薯根際土壤真菌優(yōu)勢類群在2種輪作模式下保持穩(wěn)定，推測是馬鈴薯根際土壤真菌群落的核心類群，對維持馬鈴薯健康生長具有重要意義。旱地輪作模式可能更有利于根際土壤中病原營養(yǎng)型真菌的富集，發(fā)病馬鈴薯可能更有利于根際土壤中腐生營養(yǎng)型真菌生長，導(dǎo)致土壤微生態(tài)平衡被破壞，及時清理發(fā)病植株殘體可加快恢復(fù)土壤健康。

關(guān)鍵詞： 馬鈴薯;根際土壤;真菌群落;水旱輪作;旱地輪作

中圖分類號： S344.17;S532? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）05-1255-08

Abstract：【Objective】The purpose of this study was to reveal the distribution features of fungi in potato rhizosphere soil when bacterial disease occurred or not in paddy-upland rotation mode and upland rotation mode， respectively， so as to provide reference for soil health management and sustainable potato production. 【Method】The rhizosphere soil samples of healthy potato plants/plants with bacterial disease were collected in upland rotation and paddy-upland rotation modes， respectively. The rhizosphere soil samples of healthy potato plants in upland rotation and paddy-upland rotation were labeled as HD.J and SH.J， respectively， and those of plants with bacterial disease in upland rotation and paddy-upland rotation were labeled as HD.B and SH.B， respectively. Using Illumina high-throughput sequencing platform， the fungal ribosomal DNA internal transcribed spacer 1（ITS1） was analyzed to compare the distribution characteristics of fungal communities in rhizosphere soil in two rotation modes. 【Result】The composition and diversity of fungal community in rhizosphere soil of healthy potato plants were similar in the two rotation patterns. Principal coordinate analysis also showed that the distance between the fungal community structure of HD.J and SH.J was close. For known phyla of HD.J and SH.J， Ascomycota and Basidiomycota were the dominant phyla. Among the known fungal communities， the relative abundance of Ascomycota was 33.0% and 30.0%， and that of Basidiomycota was 3.8% and 9.6% in HD.J and SH.J， respectively. The phyla of HD.J and SH.J were mainly unknown fungi， accounting for 63.0% and 60.0%， respectively. Hypocreales， Helotiales， Pleosporales and Sordariales belonging to Ascomycota and Agaricales belonging to Basidiomycota were the common do-minant orders of both HD.J and SH.J， which might be the core group of potato rhizosphere soil fungal community. When potato bacterial disease occurred， the fungal community Alpha-diversity of the two rotation patterns was HD.B>SH.J>HD.J>SH.B. The relative abundances of Basidiomycota? of HD.B and SH.B were higher than those of HD.J and SH.J. Among them， the abundance of Geastrales was up to 82.8% in SH.B while the abundance of Tremellales was 18.6% in HD.B. Two dominant genera in HD.B were Verticillium， which could cause Verticillium wilt of potato， and Nakataea， which could cause sclerotinia and stalk rot of rice， with abundance of 6.8% and 5.9% respectively. Using FUNGuild database for prediction of fungal trophic modes， comparing that there was only one trophic mode， pathotroph， was dominant in HD.J（20.6% relative abundance）， there were dominant modes， pathotroph， saprotroph， and pathotroph-saprotroph-symbiotroph in HD.B（with 15.4%， 18.8% and 21.4% of relative abundance， respectively）. The relative abundances of saprotroph in SH.J and SH.B were 28.2% and 10.2%， respectively， and the total abundances of other trophic modes were 4.6% and 4.9%. 【Conclusion】The dominant fungal populations in potato rhizosphere soil in the two rotation patterns remain stable， which suggests that they may be the core group of rhizosphere fungi and they are of great significance to maintain the healthy growth of potato. Upland rotation mode may be more conducive to the accumulation of pathotroph fungi. Diseased potato may be more conducive to the accumulation of saprotroph fungi. It is important to remove diseased plant residues in time in order to restore the microecosystem balance of soil.

Key words： potato;? rhizosphere soil; fungal community; paddy-upland rotation; upland rotation

Foundation item：Guangxi Innovation Driven Development Project（Science Key Project）（Guike AA17204054）; Guangxi Postdoctoral Project（BH2018065）

0 引言

【研究意義】植物根系與根際微生物之間相互選擇、相互聯(lián)系，促成了植物根際微生物的分布特征（Berendsen et al.，2012;Philippot et al.，2013;Huang et al.，2014）。根際微生物群落執(zhí)行復(fù)雜的生物和化學(xué)過程，在有機(jī)物分解、營養(yǎng)吸收和促進(jìn)或抑制植物病害方面發(fā)揮重要作用，被視為土壤健康和肥力的指標(biāo)（Berendsen et al.，2012）。目前，馬鈴薯根際微生物群落的研究主要集中在對馬鈴薯不同生長階段、不同基因型及不同種植方式之間根際細(xì)菌的分布特征及功能分析，并發(fā)現(xiàn)不同輪作模式影響著根際細(xì)菌群落的組成和功能，而根際細(xì)菌群落又反作用于植物的生長和抗病性（Zhao et al.，2020）。由于根際真菌與細(xì)菌共存于同一空間，兩者間也存在相互作用，不同輪作模式下根際真菌群落可能存在差異;另外，馬鈴薯發(fā)生細(xì)菌性軟腐病時根際真菌群落分布特征尚不清楚。因此，明確馬鈴薯在不同輪作模式下的根際土壤真菌群落特征，可為合理采用耕作模式和促進(jìn)農(nóng)田可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù);同時，對比不同輪作模式發(fā)病馬鈴薯根際土壤真菌群落構(gòu)成并對真菌營養(yǎng)型進(jìn)行預(yù)測分析，可為防控馬鈴薯病害提供理論依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國是馬鈴薯生產(chǎn)大國，近年來馬鈴薯種植面積穩(wěn)步增加。雖然種植規(guī)模擴(kuò)大，但農(nóng)田耕作面積有限，因此我國普遍存在馬鈴薯連作種植，并隨之出現(xiàn)了作物生長發(fā)育不良、抗病能力降低、馬鈴薯品質(zhì)及產(chǎn)量下降等一系列連作障礙問題（顧松松等，2018）。以往的研究表明，馬鈴薯連作導(dǎo)致土壤微生物群落嚴(yán)重失衡及土傳病害高發(fā)，造成嚴(yán)重的產(chǎn)量損失（趙章平等，2020）。孟品品等（2012）發(fā)現(xiàn)隨著馬鈴薯連作年限的增加，土傳病害病原菌尖孢鐮刀菌和茄病鐮刀菌的數(shù)量明顯增加，從而逐漸成為優(yōu)勢種群，造成馬鈴薯根際微生物群落功能失調(diào)，使根系活力和根吸收面積下降，最終導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量大幅度下降。馬玲等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯連作導(dǎo)致菌根真菌多樣性下降。秦越等（2015）報道馬鈴薯連作導(dǎo)致根際土壤中的有益細(xì)菌和真菌數(shù)量下降，而致病菌數(shù)量增加。馬得禎等（2016）研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯連作導(dǎo)致土壤細(xì)菌生理類群，包括氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌等數(shù)量逐年下降。有益細(xì)菌及真菌的失衡造成土壤中營養(yǎng)供給受破壞，導(dǎo)致病菌滋生，作物生長受限且易感染各種土傳病害（顧松松等，2018）。輪作被認(rèn)為是緩解連作負(fù)面影響的有效方法。王麗紅等（2016）報道小麥—豌豆—馬鈴薯輪作后土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量顯著增加。Mao等（2019）在比較馬鈴薯健康植株和感黑脛病植株的土壤時發(fā)現(xiàn)，黃桿菌屬（Flavobacterium）、不動桿菌屬（Acinetobacter）和狄迪基氏菌屬（Dickeya）等富集在感黑脛病植株的土壤。宋佳承等（2020）報道馬鈴薯與藜麥和玉米輪作能明顯降低土壤pH，提高土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量，增強(qiáng)土壤肥力相關(guān)酶的活性，增加土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量和細(xì)菌與真菌數(shù)量比值，改善馬鈴薯根際土壤微環(huán)境，馬鈴薯的株高、莖粗及單株薯重等均有一定程度的增加。蘇燕等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，水稻—馬鈴薯水旱輪作模式下的馬鈴薯根際土壤細(xì)菌群落多樣性高于玉米—馬鈴薯的旱地輪作模式，但發(fā)生細(xì)菌性軟腐病后，2種輪作模式的細(xì)菌群落多樣性均降低;水旱輪作模式下發(fā)病后，馬鈴薯根際土壤中病原菌種類增加，且豐度升高，除黑脛病病原菌軟腐果膠桿菌外，還有其他侵染馬鈴薯的病原細(xì)菌，如雷爾氏菌和不動桿菌也是優(yōu)勢種。武超等（2020）報道由于馬鈴薯輪作水稻后土壤溫濕度、pH和透氣性等因素改變明顯，對根結(jié)線蟲防治效果顯著?！颈狙芯壳腥朦c】迄今，馬鈴薯在不同耕作模式下的根際土壤，尤其是水旱輪作模式相較于旱地輪作模式，其根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能尚不明確;同時，細(xì)菌性軟腐病是馬鈴薯常見病害，其發(fā)病時根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)變化及與病害發(fā)生的相關(guān)性也鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】比較旱地輪作和水旱輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的特點和功能，以及發(fā)生細(xì)菌性軟腐病時對根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，初步探索2種輪作模式對馬鈴薯根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，為土壤健康管理及維持馬鈴薯可持續(xù)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 土壤樣品采集

馬鈴薯根際土壤樣品采集于2018年3月（馬鈴薯收獲期），地點在廣西賀州市昭平縣五將鎮(zhèn)。試驗區(qū)為地域相鄰、品種相同（均為費烏瑞它）、田間常規(guī)管理措施一致但輪作模式不同的2塊馬鈴薯田塊。其中，試驗田1的耕作模式為玉米—馬鈴薯旱地輪作，健康馬鈴薯根際土壤樣品標(biāo)記為HD.J，發(fā)生細(xì)菌性軟腐病的馬鈴薯根際土壤樣品標(biāo)記為HD.B;試驗田2的耕作模式為水稻—馬鈴薯水旱輪作，健康馬鈴薯根際土壤樣品標(biāo)記為SH.J，發(fā)生細(xì)菌性軟腐病的馬鈴薯根際土壤樣品標(biāo)記為SH.B。樣品采集使用五點取樣法，首先在取樣地中心定一個取樣點，再向四周等距離等角度輻射4點，五點樣品合為1個樣品。樣品采集后混勻，分別裝入無菌密封塑料袋，于冰盒中保存。將土壤樣品過80目篩，取約0.5 g于2 mL離心管中，-80 ℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1. 2 土壤基因組DNA提取及ITS擴(kuò)增子測序

用BioFast土壤基因組DNA提取試劑盒（杭州博日科技有限公司）提取土壤樣品微生物基因組DNA，采用NanoDrop-2000（美國賽默飛世爾科技公司）測定提取的DNA純度，通過1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA完整度。根據(jù)真菌的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)1（ITS1）設(shè)計引物ITS5-1737F（5'-GGAAGTAAAAG TCGTAACAAGG-3'）和ITS2-2043R（5'-GCTGCGT TCTTCATCGATGC-3'）進(jìn)行PCR擴(kuò)增，PCR產(chǎn)物經(jīng)純化、定量和均一化后構(gòu)建測序文庫，質(zhì)檢合格的文庫用Illumina HiSeq 2500平臺進(jìn)行雙端測序。

1. 3 測序數(shù)據(jù)分析

測序原始數(shù)據(jù)使用UPARSE軟件包去除低質(zhì)量讀段（Reads），拼接序列獲得高質(zhì)量讀段，去除條形碼（Barcode）序列及引物序列，去除嵌合體及其短序列等后得到有效讀段。通過QIIME v1.8.0將相似性大于97.0%的序列聚類為用于物種分類的操作分類單元（OTU），統(tǒng)計各樣品每個OTU的豐度信息。獲得的OTU與UNITE數(shù)據(jù)庫比對。OTU數(shù)和OTU相對豐度等使用R-3.4.3進(jìn)行聚類計算，應(yīng)用Mothur對Alpha多樣性指數(shù)進(jìn)行分析，應(yīng)用R語言程序包Vegan完成基于Bray-Curtis距離的主坐標(biāo)分析（PCoA）。使用FUNGuild數(shù)據(jù)庫對真菌營養(yǎng)型進(jìn)行預(yù)測分析，將QIIME輸出的OTU表和物種信息表合成表格后上傳至FUNGuild數(shù)據(jù)庫（http：//www.stbates.org/guilds/app.php）進(jìn)行比對，下載輸出結(jié)果，即得到真菌營養(yǎng)型分類預(yù)測結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2. 1 2種輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌群落多樣性分析

通過ITS擴(kuò)增子高通量測序最終從4個土壤樣品中共生成427907條有效序列，平均每個樣品有106977±11003條。樣品的稀釋曲線顯示，當(dāng)測序深度達(dá)40000條時，所有曲線均基本趨于平緩，說明測序文庫已達(dá)飽和狀態(tài)，結(jié)果可真實反映樣品的實際狀況（圖1）。以序列之間相似性高于97.0%定義為1個OTU，則此次序列聚類共得到346個OTUs，平均每個樣品得到264±26個OTUs。每個樣品的覆蓋率均在99.90%以上，表明達(dá)到足夠的測序深度且數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠（表1）。

以O(shè)TUs進(jìn)行韋恩圖分析，發(fā)現(xiàn)4個樣品共有的OTUs為139個，139個共有OTUs在各樣品的總豐度為84.0%～97.0%，各樣品特有的OTUs總豐度為0.6%～1.2%，可見各樣品間的真菌群落結(jié)構(gòu)差異主要來源于共有OTUs的相對豐度差異和特有OTUs的種類差異。除4個樣品共有的139個OTUs外，HD.B與2個健康植株樣品HD.J和SH.J還存在55個共有OTUs，而SH.B與2個健康植株樣品HD.J和SH.J中存在11個共有OTUs，HD.B與SH.B之間只有2個共有OTUs（圖2）。可見，SH.B與其他樣品的差異主要源于OTUs數(shù)最少，只有221個，其特異OTUs不多;其余樣品OTUs數(shù)在263～289，OTUs數(shù)較接近（表1）。通過分析Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)比較2種輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌的Alpha多樣性差異，結(jié)果（表1）顯示，SH.J與HD.J、HD.B的豐富度（Chao1指數(shù)）較接近，SH.B的豐富度最低;從多樣性指數(shù)（Shannon指數(shù)）來看，HD.B最高，約是SH.J和HD.J的2倍，而SH.B最低，約是SH.J和HD.J的一半;從優(yōu)勢群結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)（Simpson指數(shù)）來看，表現(xiàn)為HD.B>SH.J>HD.J>SH.B?？梢?，HD.B與SH.B的Alpha多樣性差異最大，而HD.J和SH.J的Alpha多樣性介于HD.B和SH.B之間且非常接近，推測2種輪作模式對馬鈴薯根際土壤真菌群落組成的影響不明顯，但馬鈴薯發(fā)生細(xì)菌性軟腐病后，2種輪作模式下的真菌群落組成截然不同。4個根際土壤樣品基于目水平的PCoA分析結(jié)果（圖3）顯示，HD.J與SH.J距離很近，HD.B與SH.B距離較遠(yuǎn)，且HD.B和SH.B與HD.J和SH.J的距離也較遠(yuǎn)，表明健康植株根際土壤在2種輪作模式下具有相似的真菌群落結(jié)構(gòu)，而2種輪作模式下發(fā)病植株的根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)則存在較大差異，且與同一模式下的健康植株間的差異也較大。PCoA圖中橫、縱坐標(biāo)共能解釋樣品中所有差異的93.8%。結(jié)果提示馬鈴薯健康植株在2種輪作模式下保持穩(wěn)定的真菌群落結(jié)構(gòu)，發(fā)病后2種輪作模式下的真菌群落結(jié)構(gòu)各異，與Alpha多樣性分析結(jié)果一致。

2. 2 馬鈴薯在2種輪作模式下的根際土壤真菌群落分布特征

對4個樣品OTUs進(jìn)行分類和統(tǒng)計，共獲得5門16綱35目56科63屬43種。在每個分類水平上，將在組中相對豐度大于1.0%的某一分類定義為該組的優(yōu)勢群。在門水平上，4個樣品共包含5個門，由子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、被孢霉門（Mortierellomycota）、壺菌門（Chytridiomycota）和羅茲菌門（Rozellomycota）以及無法歸類的真菌（未分類和未定義）組成（圖4-A）。其中，HD.J和SH.J的真菌群落以未知真菌為主，分別占63.0%和60.0%，其次為子囊菌門，分別占33.0%和30.0%，擔(dān)子菌門在HD.J和SH.J中的豐度分別為3.8%和9.6%。HD.B和SH.B在門水平表現(xiàn)出明顯差異，其中HD.B中豐度最高的是子囊菌門（61.0%），其次是擔(dān)子菌門和未知真菌（20.0%和18.0%），而SH.B豐度最高的為擔(dān)子菌門，豐度達(dá)84.0%，其次是子囊菌門，豐度為14.0%，未知真菌豐度僅為1.4%?？梢?，馬鈴薯植株根際土壤富集大量未知真菌，而植株出現(xiàn)病狀后真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，旱地輪作模式更利于子囊菌門真菌在發(fā)病植株根際土壤中富集，而水旱輪作模式則更有利于擔(dān)子菌門真菌在發(fā)病植株根際土壤中富集。

進(jìn)一步分析4個測序樣品的目分布情況（圖4-B）。在PCoA分析中距離最近的2個健康植株土壤樣品中，HD.J的優(yōu)勢目按豐度由高至低依次為子囊菌門的小叢殼目（Glomerellales，20.3%）、格孢腔菌目（Pleosporales，2.2%）、糞殼菌目（Sordariales，1.9%）、肉座菌目（Hypocreales，1.4%）和柔膜菌目（Helotiales，1.0%）及擔(dān)子菌門的傘菌目（Agaricales，1.1%），總豐度為27.9%;SH.J的優(yōu)勢目按豐度由高至低依次為子囊菌門的散囊菌目（Eurotiales，16.4%）、肉座菌目（2.6%）、柔膜菌目（2.5%）、格孢腔菌目（1.4%）和糞殼菌目（1.1%）及擔(dān)子菌門的傘菌目（9.0%），總豐度為33.0%。與HD.J不同的是，HD.B豐度最高的優(yōu)勢目為擔(dān)子菌門的銀耳目（Tremellales），豐度達(dá)18.6%，是HD.B獨有的優(yōu)勢目;HD.B與HD.J共有的5個優(yōu)勢目中，小叢殼目在HD.B的豐度降至13.1%，肉座菌目和柔膜菌目在HD.B的豐度分別增至8.5%和6.7%，格孢腔菌目和糞殼菌目在HD.J和HD.B的豐度相當(dāng)，但在HD.J豐度極低的巨座殼目（Magnaporthales）在HD.B中豐度達(dá)6.0%，也是HD.B獨有的優(yōu)勢目;HD.B與SH.B和SH.J的共有優(yōu)勢目為散囊菌目（相對豐度為9.5%）。與SH.J不同的是，SH.B豐度最高的優(yōu)勢目為擔(dān)子菌門的地星目（Geastrales），豐度達(dá)82.8%;與SH.J共有的優(yōu)勢目中，散囊菌目在SH.B的豐度降至1.5%，而肉座菌目和糞殼菌目在SH.B的豐度提高至6.0%和2.9%。HD.B的優(yōu)勢目豐度總和為68.4%，SH.B的優(yōu)勢目豐度總和為94.0%。

對4個測序樣品的優(yōu)勢屬進(jìn)行分析（圖4-C）。HD.B的8個優(yōu)勢目共包含8個優(yōu)勢屬，以銀耳目的Saitozyma豐度最高，為17.5%，其余依次為散囊菌目的青霉屬（Penicillium，9.2%）、小叢殼目的輪枝孢屬（Verticillium，6.8%）、小不整球殼屬（Plectosphaerella，6.3%）、巨座殼目的雙曲孢屬（Nakataea，5.9%）、肉座菌目的木霉屬（Trichoderma，5.7%）、格孢腔菌目的擬棘殼孢屬（Pyrenochaetopsis，2.9%）和柔膜菌目的Phialocephala（1.2%），總豐度為55.5%，占優(yōu)勢目總豐度的81.0%。而HD.J的優(yōu)勢屬只有2個，分別是格孢腔菌目的小不整球殼屬（20.2%）和傘菌目的裸蓋菇屬（Psilocybe，1.0%），2個優(yōu)勢屬總豐度占優(yōu)勢目總豐度的76.0%。SH.J的6個優(yōu)勢屬分別是青霉屬（16.3%）、傘菌目的田頭菇屬（Agrocybe，7.9%）和小脆柄菇屬（Psathyrella，1.0%）、木霉屬（2.0%）、Phialocephala（1.7%）和擬棘殼孢屬（1.2%），總豐度占優(yōu)勢目總豐度的91.0%。上述3個樣品中的優(yōu)勢屬是優(yōu)勢目的主要成員，與之不同的是SH.B的地星目包含的OTUs未能鑒定到屬水平，因此在屬水平上未知菌豐度為87.0%;SH.B鑒定到的3個優(yōu)勢屬為木霉屬（4.9%）、青霉屬（2.8%）和毛殼菌屬（Chaetomium，1.4%），總豐度僅占優(yōu)勢目總豐度的9.7%。

2. 3 馬鈴薯在2種輪作模式下根際土壤真菌群落的營養(yǎng)型分類預(yù)測

利用FUNGuild數(shù)據(jù)庫可對不同輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌群落的營養(yǎng)型進(jìn)行分類預(yù)測。結(jié)果（圖5）顯示，2種輪作模式下馬鈴薯根際土壤真菌中已知的主要營養(yǎng)型為腐生營養(yǎng)型、病原—腐生—共生營養(yǎng)型、病原營養(yǎng)型和共生營養(yǎng)型。其中，HD.J以病原營養(yǎng)型為主（相對豐度為20.6%），其次是腐生營養(yǎng)型和病原—腐生—共生營養(yǎng)型（相對豐度分別為3.2%和2.9%），HD.B的病原—腐生—共生營養(yǎng)型和腐生營養(yǎng)型的相對豐度分別為21.4%和18.8%，均明顯高于HD.J，而病原營養(yǎng)型的相對豐度為15.4%，比HD.J的病原營養(yǎng)型相對豐度低。表明旱地輪作模式有利于馬鈴薯根際土壤中病原營養(yǎng)型真菌的富集，而腐生營養(yǎng)型真菌傾向于在發(fā)病植株的根際土壤中富集。SH.J以腐生營養(yǎng)型為主（相對豐度為28.2%），其次是病原—腐生—共生營養(yǎng)型和共生營養(yǎng)型（相對豐度分別為1.8%和1.7%），而SH.B的主要營養(yǎng)型為腐生營養(yǎng)型（相對豐度為10.2%）、病原—腐生—共生營養(yǎng)型（相對豐度為3.5%）和病原營養(yǎng)型（相對豐度為1.1%）。在SH.J和SH.B相對豐度最高的均是腐生營養(yǎng)型真菌，其他營養(yǎng)型真菌的相對豐度總和分別為4.6%和4.9%?？梢?，水旱輪作模式有利于腐生營養(yǎng)型真菌在馬鈴薯根際土壤中富集，但腐生營養(yǎng)型真菌的豐度在發(fā)病植株的根際土壤中會明顯減少，可能與SH.B大部分真菌的營養(yǎng)型為未知有關(guān)。

3 討論

土壤環(huán)境的變化會影響微生物群落的種類、分布和活性（Jansson and Hofmockel，2020）。據(jù)報道，水稻與旱地種植作物輪作模式會改變土壤環(huán)境，如番茄—水稻輪作可明顯降低土壤鹽分含量，緩解土壤酸化（王克磊等，2017）;菜—稻水旱輪作可減少土壤中各種有毒物質(zhì)積累，提高作物對肥料的利用率（杜葉紅等，2019）。由于土壤中有機(jī)物質(zhì)及其他物質(zhì)的變化，水旱輪作模式可能會對土壤中的微生物群落組成和活性造成一定影響，如玉米—水稻輪作可改善土壤的透氣性，有利于氨化細(xì)菌、自生固氮菌、硝化細(xì)菌和好氣性纖維素分解菌等富集生長，提高土壤生理菌群的數(shù)量（蘇婷等，2016）。馬鈴薯—水稻輪作能降低病害發(fā)生程度，然而這種耕種模式是否促進(jìn)或抑制馬鈴薯根際土壤中真菌群落的多樣性尚不清楚，為此，本研究通過對ITS擴(kuò)增子進(jìn)行高通量測序分析，對比了馬鈴薯植株根際土壤真菌群落在水旱輪作模式和旱地輪作模式下的組成和多樣性差異，發(fā)現(xiàn)2種耕作模式下健康植株根際土壤真菌群落的組成和多樣性具有相似的特點，優(yōu)勢菌群均為子囊菌門和擔(dān)子菌門，與前人的研究報道一致（孟品品等，2012;李繼平等，2013;Qin et al.，2017）。子囊菌門可高效分解不同類型的纖維素，是耕地中重要的類群，如子囊菌門的代表類群肉座菌目和糞殼菌目真菌以其分解纖維素底物的能力而聞名（Berlemont et al.，2014）。擔(dān)子菌門素以高效分解土壤中有機(jī)質(zhì)著稱，其代表類群傘菌目不僅可有效轉(zhuǎn)化土壤成分為作物提供營養(yǎng)物質(zhì)，還可促進(jìn)有益細(xì)菌在根際形成生物膜，與其他具有生防潛力的真菌共同抵制病害，提高作物的抗病性（Chen et al.，2020）。作物根際土壤真菌群落是維持土壤生態(tài)系統(tǒng)功能和作物健康生長發(fā)育的重要組成部分。在植物的整個生長發(fā)育階段，其不同器官的微生物群落組成會逐漸發(fā)生改變，以協(xié)同促進(jìn)植物的生長和適應(yīng)環(huán)境變化。這種微生物群落調(diào)整改變的過程是漸進(jìn)性的，一些群落會持續(xù)存在于植物的重要器官表面或內(nèi)部，如一些群落持續(xù)存在于根際。這些與特定植物物種持續(xù)相關(guān)的OTU被認(rèn)為是該植物物種的核心微生物群（Lundberg et al.，2012）。由于核心微生物群可能與植物共同進(jìn)化，對植物健康和生產(chǎn)力至關(guān)重要（Cúcio et al.，2016）。本研究中，馬鈴薯健康植株的根際土壤真菌類群在2種耕作模式下組成和多樣性相近，子囊菌門的肉座菌目、柔膜菌目、格孢腔菌目和糞殼菌目及擔(dān)子菌門的傘菌目都是主要的優(yōu)勢類群，揭示這些優(yōu)勢真菌類群可能是馬鈴薯根際土壤中的核心類群，可能與馬鈴薯健康生長發(fā)育和產(chǎn)量密切相關(guān)。下一步將監(jiān)控2種耕作模式下真菌群落隨時間的動態(tài)變化，增加樣品數(shù)量，以進(jìn)一步確定與馬鈴薯健康相關(guān)的重要真菌類群及其功能。

本研究在對比旱地輪作和水旱輪作2種耕作模式下馬鈴薯發(fā)生細(xì)菌性軟腐病植株的根際土壤真菌群落差異時發(fā)現(xiàn)，旱地輪作模式下的發(fā)病植株根際土壤真菌群落多樣性提高，一些植物病原菌的種類和豐度增加，如雙曲孢屬和輪枝孢屬等。雙曲孢屬可導(dǎo)致水稻發(fā)生菌核桿腐?。ㄙ×⒓兒唾Z蘭，2010），目前尚不清楚是否會對馬鈴薯致病;輪枝孢屬可引起馬鈴薯發(fā)生黃萎病，是系統(tǒng)性病害（陳愛昌等，2013）。這些病原菌的出現(xiàn)是否會加重細(xì)菌性病害的發(fā)生，需進(jìn)一步關(guān)注。水旱輪作模式下的發(fā)病植株根際土壤真菌群落多樣性明顯下降，且群落組成發(fā)生顯著改變，擔(dān)子菌門的地星目相對豐度占比較大。地星目以森林樹木殘體為主要營養(yǎng)來源，此前未有報道在馬鈴薯根際土壤中出現(xiàn)?？梢?，地星目也可以草本植物殘體為營養(yǎng)來源，可能由于水旱輪作模式下的土壤環(huán)境與森林土壤環(huán)境相似，因而也適合地星目生長（Ye et al.，2020）。雖然旱地輪作與水旱輪作2種耕作模式下的發(fā)病植株根際土壤真菌群落組成和多樣性之間差異更大，但擔(dān)子菌門均為2種輪作模式的主要優(yōu)勢類群，且相對豐度明顯高于健康植株樣品?？赡苁羌?xì)菌性軟腐病造成馬鈴薯植株死亡后，其殘體利于腐生營養(yǎng)型真菌快速繁殖成為優(yōu)勢菌，其中旱地輪作模式下，擔(dān)子菌門的銀耳目在優(yōu)勢類群中豐度最高，高于其他子囊菌門類群，而水旱輪作模式下地星目的豐度也極高，表明當(dāng)病害引起植株死亡時，及時清理殘體非常重要，其擔(dān)子菌門的生長可能不利于子囊菌門生長和土壤微生態(tài)平衡的恢復(fù)。

4 結(jié)論

馬鈴薯健康植株在2種輪作模式下的根際土壤真菌群落特征具有一定的相似性，其根際土壤真菌優(yōu)勢類群在2種輪作模式下保持穩(wěn)定，推測是馬鈴薯根際土壤真菌群落的核心類群，對維持馬鈴薯健康生長具有重要意義。旱地輪作模式可能更有利于根際土壤中病原營養(yǎng)型真菌的富集，發(fā)病馬鈴薯可能更有利于根際土壤中腐生營養(yǎng)型真菌生長，導(dǎo)致土壤微生態(tài)平衡被破壞，及時清理發(fā)病植株殘體可加快恢復(fù)土壤健康。

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（責(zé)任編輯 麻小燕）