连作导致中药材田间病害加剧、植株生长受抑及产量品质下降,连作障碍一直是中药材栽培中的突出问题。随着天然甜味剂——甜菊糖苷市场需求的增加,被誉为“世界第三大糖源植物”的甜叶菊种植面积也逐年扩大。中国已经发展成为世界上甜叶菊种植面积最大、加工最精细和出口量最大的国家。栽培实践中,客观因素导致的甜叶菊连作障碍限制了甜叶菊的高水平种植,但目前关于甜叶菊连作障碍机制的研究尚鲜有报道。
图1 连作抑制甜叶菊植株生长、产量及糖苷积累量
近日,华中农业大学药用植物研究所胡学博教授团队在Frontiers in Microbiology在线发表了题为“The deterioration of agronomical traits of the continuous cropping of stevia is associated with the dynamics of soil bacterial community”的研究论文。该研究利用16S扩增子测序技术对两种连作年限的甜叶菊根系、根际土壤及土体土壤进行分析,结果表明这两种连作年限根系和土壤的细菌群落结构和组成存在显著差异。
图2 各组细菌分类群的微生物组成和丰度分布
LEfSe分析进一步在属水平上寻找统计上差异显著的生物标志物。结果显示根际土中差异细菌属种类最多,Streptomyces、Flavobacterium、Sphingomonas、Glycomyces和Niastella在连作2年根际土中最多,而Polycyclovorans、Haliangium、Methylobacillus、Nitrospira和Lamia在连作8年根际土中富集。相关分析结果表明土壤pH和养分含量(尤其是有机质)与优势菌属的相对丰度显著相关。以上表明长期连作破坏土壤细菌群落结构平衡,降低了土壤有益细菌属的相对丰度,导致土壤性质变劣,进而抑制甜叶菊生长以及糖苷积累。本研究结果为甜叶菊连作障碍的根际微生物调控提供理论参考。论文链接:Frontiers | The Deterioration of Agronomical Traits of the Continuous Cropping of Stevia Is Associated With the Dynamics of Soil Bacterial Community (frontiersin.org)