基于高通量测序技术研究栽培苍术根际土壤微生物变化

苍术为多年生草本植物,传统的种植方式是连续多年在同一地块种植,这往往导致其生长发育受阻和土传病害的发生,根际微生物被认为是植物的第二基因组,对植物的生长发育具有重要作用。为分析栽培苍术对根际土壤微生物的影响,探讨苍术病害发生与微生物变化间的关系,以陕西省柞水县下梁镇种植过3年苍术的根际土壤,以及从未种植过苍术地块的土壤为试验材料,利用高通量测序方法对微生物群落进行扩增子测序分析。结果表明,栽培3年后,苍术根际土壤细菌和真菌结构发生变化,细菌群落多样性和丰富度下降,真菌群落多样性下降、丰富度上升,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌中的优势菌群,子囊菌门、被孢霉门、担子菌门是真菌中的优势菌群。栽培3年后,苍术的根际土壤微生物呈有益菌下降、病害菌增加的趋势。     

潞党参根腐病根际土壤真菌群落及与土壤因子的关系

为了解潞党参根腐病发病前后根际土壤真菌的群落多样性及其与土壤因子的关系，本研究采用高通量测序技术对根腐病潞党参和健康植株根际土壤中的真菌微生物群落构成进行分析。结果表明，潞党参根际真菌群落丰度的降低与潞党参根腐病发生具有一定的相关性，不同分类水平潞党参病健植株根际真菌组成和某些优势菌群的丰度在两组之间均存在差异。白粉菌属和拟青霉属只存在于健康潞党参植株土壤中，四枝孢属(Tetracladium)丰度在根腐病潞党参根际土壤中最高。冗余分析结果表明，QD(总氮)及YJZ(有机质)与枝孢菌属(Cladosporium)、镰刀菌属(Fusarium)和白粉菌属(Erysiphe)的含量呈正相关，SXJ(速效钾)对真菌群落分布的影响不具有显著性(P=0.082)。但其他各类差异菌群功能及其与潞党参根腐病病原菌的互作关系尚待研究。     

健康与根结线虫病烟田根际土壤微生物群落对比分析

为了研究烟草根结线虫病与根际土壤微生物群落的关系,通过高通量测序研究了健康烟田和根结线虫病发病烟田根际土壤的微生物多样性、组成结构和功能变化。结果表明：健康烟田根际土壤微生物群落的Alpha多样性与发病烟田差异不显著,Beta多样性分析表明健康烟田样本与发病烟田样本分布基本一致。健康烟田与根结线虫发病烟田根际土壤细菌与真菌微生物群落在门水平上组成相似,但物种丰度存在差异,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在健康烟田中占优势,而变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、子囊菌门(Ascomycoda)、球囊菌门(Mortierellomycota)在发病烟田中占优势。在属水平上,根际土壤细菌与真菌微生物群落组成也基本一致,但健康烟田与根结线虫发病烟田微生物物种丰度存在显著差异,Cylidrocapon、镰刀菌属(Fusarium)等致病菌在发病烟田中占显著优势。种水平上,健康烟田中的Actinoallomurus spadix和分枝节杆菌(Arhrobacter ramosus)与发病烟田组存在显著差异。通过根际土壤微生物功能预测分析发现,发病和健康烟田土壤真菌、细菌功能组成相似,但发病烟田样本功能丰度大于健康烟田。因此,烟草根结线虫病的发生与根际土壤微生物群落的组成和多样性无直接关系,而是可能与物种丰度及样本功能丰度密切相关。研究结果可为通过调控根际微生物群落结构来防治烟草根结线虫病提供理论依据。     

基于不同有机肥施用量下土壤真菌结构和功能预测

研究不同有机肥施用量下土壤真菌群落构成、多样性及功能特性，旨在为合理增施有机肥和保障玉米田土壤生态健康发展提供理论依据。采用大田施肥试验，共设置4个处理，使用高通量测序和FUNGuild对不同施肥量下土壤真菌多样性、结构及功能群进行分析。结果表明：增施有机肥能够提高土壤有机质、速效磷、速效钾、脲酶、过氧化氢酶等的含量，且与有机肥的施用量呈正相关；施用有机肥能够提高土壤真菌群落的多样性，降低真菌群落丰富度；从真菌门水平看，不同施肥量下土壤中真菌群落占主导地位的为子囊菌门、毛霉菌门、担子菌门和卵菌门，与不施有机肥的对照相比增施中量牛粪处理下子囊菌门和担子菌门的相对丰度明显较高；从真菌属水平看，优势属包括镰刀菌属、腐质霉属、油壶菌属和小粉孢属。增施有机肥提高了共生营养型和腐生营养型的相对丰度，且随着增施有机肥量的增加，病理营养型的丰度呈现递减的趋势；增施有机肥的处理木质腐生真菌数量明显高于不施有机肥的处理，而植物病原菌和动物病原菌的数量均低于对照，因此，认为增施一定量的有机肥能够优化土壤微生物环境，利于玉米植株产量的提高。     

北京市油松林根际真菌种类调查——松山自然保护区为例

真菌在土壤生态系统中对分解有机质、保育土壤肥力和促进养分循环等发挥重要作用。为了探究天然和人工油松林下根际真菌多样性,为北京城区及周边山区松林的持续发展、根际真菌资源的合理开发和可持续利用提供科学依据。本研究采用MMN固体平板培养法,通过一代测序技术分析了天然油松林根际和人工油松林根际真菌数量、种类及分布特征。（1）天然油松林根际真菌种类比人工油松林丰富,接合菌门(Zygomycota)和子囊菌亚门(Ascomycotina)为优势真菌菌落。（2）青霉属(Penicillium)是天然油松林根际的主要优势菌落,伞状霉属(Umbelopsis)是人工油松林根际的主要优势菌落。（3）青霉属(Penicillium)、伞状霉属(Umbelopsis)、毛霉属(Mucor)、镰孢菌属(Fusarium)和木霉属(Trichoderma)等是油松林根际土壤优势真菌。（4）从根际真菌类群数量和个体数量上,天然油松林均高于人工油松林。本试验初步筛选、鉴定出2种油松林根际优势真菌,为根际真菌资源的保护、合理开发提供了基础。     

韭菜根际真菌和内生真菌种群多样性分析

在前期研究发现,韭菜处理可以减轻香蕉枯萎病和根结线虫病害的发生,推测韭菜中含有能抑制病原菌及致死根结线虫的生防菌。对韭菜根际真菌和内生(叶片和根系)真菌的种群结构及多样性进行比较分析,以期为分离鉴定韭菜中抑菌和杀根结线虫的生防真菌提供理论依据。通过Illumina平台对韭菜根际真菌和内生(叶片和根系)真菌样品中的18S rRNA序列进行测序,并进行生物信息学分析。结果表明:从韭菜根际土壤、根系、叶片中获得348 484高质量序列和123个操作分类单元(OTU)。根际真菌的Chao、ACE、Shannon指数显著高于内生真菌(叶片和根系),而Simpson指数则显著小于内生真菌。根际真菌群落主要由子囊菌门(Ascomycota)(67. 20%)和担子菌门(Basidiomycota)(24.44%) 2个菌门组成;而内生真菌主要由子囊菌门组成,在叶片和根系中含量分别为91. 39%和96. 60%。在检测到的5个菌门中,内生真菌中子囊菌门显著高于根际土壤,其他菌门则显著低于根际土壤。叶片和根系中内生真菌稍有不同,但是差异并不显著。该研究表明,韭菜根际真菌和内生真菌的种群结构存在显著差异,根际真菌的多样性及丰富性显著高于内生真菌。该研究为分离鉴定韭菜中抑制植物病原菌及致死根结线虫的生防真菌提供参考。     

干旱条件下棉花根际真菌多样性分析

植物根际微生物群落对植物生长和适逆性至关重要,本研究对干旱条件下棉花根际真菌群落进行分析,旨在探明干旱胁迫对棉花根际真菌多样性和群落结构的影响,为利用有益微生物提高棉花水分利用率提供理论依据。以陆地棉Jin 668 (Gossypium hirsutum cv. Jin668)为试验材料,采用盆栽控水方式,对处于开花期的棉花根际土壤(SDP)和未种植棉花土壤(SOPD)进行干旱处理,正常浇水的棉花根际土壤(SPN)和无棉花土壤(SNPN)为对照。从中采集土壤样品,提取DNA,采用IlluminaMiseq对真菌ITS1区域进行高通量测序,研究土壤中真菌多样性。结果共鉴定到970个OTUs,SNPN、SOPD、SPN和SDP样品中真菌OTUs数量分别为481、528、743和752个,其中288个OTUs为所有组共有。对获得OTUs进行门、纲、目、科和属5个分类水平的划分表明,棉花根际真菌群落结构主要由子囊菌门(82.70%)和担子菌门(10.15%)组成;干旱处理使粪壳菌纲(Sordariomycetes)、粪壳菌目(Sordariales)和毛壳菌科(Chaetomiaceae)丰度显著降低,而散囊菌目(Eurotiales)、发菌科(Trichocomaceae)、曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillum)的丰度显著增加。多样性分析结果显示,与未种棉花的土壤相比,有棉花的土壤中真菌群落的α多样性显著增加;同时, SPN和SDP之间的真菌群落结构更相似,而与SNPN和SOPD间差异较大。研究表明,棉花根际存在丰富的真菌群落,干旱对土壤中真菌的丰度和多样性有显著影响。本研究从微生物的角度为提高棉花耐旱性的研究提供新见解。     

基于高通量测序的大豆根际真菌群落动态变化分析

为了明确大豆生长过程中根际土壤真菌群落组成及其影响因素,选取黑龙江省农业科学院生态试验田中栽培品种'绥农36号’(ZP)和野生品种(Y1) 2种大豆,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分别对种植前期(Pp)、分枝期(Bp)、开花结荚期(Fp)和成熟期(Mp)的根际土壤进行ITS rDNA测定,同时,对以上各时期的土壤理化性质以及真菌群落结构的相关性进行分析。结果表明:从生长期到收获期,真菌多样性和丰富度整体表现为逐渐增多,在收获期时达到较高。测序结果表明,担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)是大豆根际真菌群落的优势菌门,在不同时期所占比例约50%;未鉴定分类(f_unidentified_Unclassified)和未分类(Unclassi-fied)的2种菌属为大豆根际的优势菌属,随生长期变化,优势菌门和优势菌属含量出现一定差异。结合其他优势菌群在不同生长时期的变化,表明大豆生长时期的改变影响着其根际真菌群落的动态变化;同时总氮(TN)和有机质(OM)对真菌群落的分布影响较大。研究结果为大豆生长过程中土壤质量、营养状况以及微生态效应的评估提供数据参考和理论依据。     

基于高通量测序患炭疽病草莓根际与健康草莓根际细菌群落的比较研究

研究旨在比较患炭疽病草莓与健康草莓根际土壤细菌群落多样性，了解其细菌群落生态特征，为找到有效的生防菌奠定基础。本研究基于土壤细菌16S rDNA V3-V4区基因多样性，利用Illumina Miseq高通量测序技术进行比较研究。研究得出：与健康对照相比，患病土壤细菌的OTUs数目及多样性指数均较低；在门水平上，变形菌门、拟杆菌门、浮霉菌门等是2种生境共有的优势类群；在属水平上，2种生境的优势菌丰度有差异，患病土壤的假单胞菌属丰度显著降低，气单胞菌属丰度显著升高；而且，健康土壤的解毒类菌、固氮菌、光合菌和硝化菌丰度均高于患病土壤。健康草莓根际土壤细菌丰富度及多样性均高于患病草莓，2种生境细菌菌群结构有差异，且健康土壤中对植物有益的功能微生物群体含量高于患病土壤。     

基于高通量测序技术分析感染根结线虫马铃薯根际土壤细菌群落结构

马铃薯根结线虫病害具有侵染性、隐蔽性、突发性和流行性,一旦被感染,将造成严重损失。为进一步分析健康马铃薯与感染根结线虫马铃薯根际土壤细菌的群落结构及多样性,本研究采用高通量测序技术对根际土壤细菌16S rRNA V3-V4区序列进行测序,应用生物信息学手段分析测序结果。结果表明,感染根结线虫的马铃薯根际土壤细菌类群Shannon指数和Chao1指数均比健康植株的低,Simpson指数比健康植株高,说明感病植株根际土壤中细菌群落丰富度和多样性均比未感病植株低。从门(Phylum)科(Family)属(Genus)上分析菌群丰度,可看出感病植株中主要的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria);优势菌科为链霉菌科(Streptomycetaceae)和微球菌科(Micrococcaceae);主要的优势菌属为链霉菌属(Streptomyces)和节细菌属(Arthrobacter)。本研究结果为进一步研究马铃薯根际微环境菌群的多样性和平衡性,提高马铃薯产量和质量提供理论基础。     

间作韭菜模式下番木瓜根区微生物群落变化特征

利用韭菜生境能释放挥发性物质,抑制根区病原真菌作用效果,研究间作韭菜模式下番木瓜根区微生物群落变化特征。在不同的间作时间提取土壤微生物DNA,应用Illumina Miseq高通量测序技术分析根区土壤微生物多样性。结果表明：（1）根区土壤细菌归属于27门64纲146目272科437属,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)为优势菌,分别占比18.15%、22.33%、19.11%和25.53%,占全部细菌组成的85.12%;其中随着间作韭菜时间的推移,变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的优势表现明显。（2）根区土壤真菌归属于7门24纲64目126科239属,子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势菌,所占比例分别为93.71%、3.94%和1.18%,占全部细菌组成的98.83%,其中子囊菌门占主导地位。（3）在细菌属水平,间作韭菜30、60、120天,酸杆菌门的Subgroup_6_norank相对丰度最高,90天时硝化螺菌门的一个分属硝化螺菌属(Nitrospira)相对丰度最高;然而在真菌属水平,无论间作韭菜与否子囊菌门下的分属相对丰度均为最高。（4）土壤有机质、全氮和速效磷是影响番木瓜韭菜间作系统土壤微生物群落结构和土壤微生物多样性的关键因子。     

甜菜抗病品种产生抗性的土壤微生物机理

本研究以甜菜和根腐病为研究对象,分析了不同品种以及不同发病程度甜菜中土壤微生物群落组成、结构以及功能的变化,以期获得抗性品种、发病程度和根际微生物相互间的关系,揭示抗病品种的土壤微生物机制。利用抗病型和感病型两种甜菜品种作为研究对象,并从2种品种中分别选取了发病轻和发病重的甜菜根际土壤样品,通过Illumina MiSeq高通量测序技术对根际土壤细菌和真菌群落进行测定。结果发现：发病较轻的甜菜根际土壤微生物（细菌和真菌）和抗病型甜菜根际土壤真菌的多样性相对较高。NMDS分析表明甜菜品种能显著影响土壤真菌的群落结构,而发病程度则能同时明显改变细菌与真菌的群落结构。在根际微生物富集方面,抗病型甜菜根际富集了假单胞菌(Pseudomonas)、节杆菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)等有益细菌,而感病型甜菜中则富集了较多的病原微生物-尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。另外,发病较轻样品中富集了较多的未分类的酸杆菌纲属、芽孢杆菌(Bacillus)、红色杆菌属(Rubrobacter)、未分类的放线菌纲属、链霉菌属(Streptomyces)、类诺卡氏属(Nocardioides)等有益细菌。除此以外,FUNGuild功能预测表明,感病型甜菜和发病较重样品中检测到更多的植物病原菌。抗病品种和健康植株根际微生物虽然在种类上不同,但是其根际均聚集了大量的有益微生物,而感病型品种和发病严重植株则更容易在根围定殖病原微生物。抗病品种的抗病机理之一是植物生长过程中招募了更多的有益细菌作为抵御病原菌的侵染第一道防线。本研究从土壤微生物组的角度对抗病品种抗性机制进行了阐明,充实了抗病品种抗性产生的理论机制。     

棉隆与生物有机肥协同防治芹菜根腐病及其对根际土壤微生物数量的影响

本研究测定土壤消毒剂棉隆熏蒸与生物有机肥协同处理芹菜根腐病高发的芹菜地后,对芹菜根腐病的防治效果及根际土壤微生物变化的影响。结果表明,未经过土壤处理的芹菜地栽培60d后,芹菜根腐病发病率为29.03%,经过棉隆和生物菌肥协同处理后,对芹菜根腐病防效高达95.14%。土壤处理后不同时间采样测定发现土壤真菌、细菌的种类和数量显著低于未处理土壤,随着定植时间的延长土壤微生物得到复壮,微生物群落数量和未处理土壤相近。因此,说明棉隆对芹菜根腐病具有显著的防治效果,与生物有机肥协同应用,可以维持土壤微生物结构,对土传病害的可持续控制具有重要的意义。     

连作大豆苗期根际土壤根腐病病原真菌菌群结构分析

连作障碍是限制黑龙江地区大豆产质量提高的主要因素。本项研究的主要目的是探究连作大豆根腐病发病期病原真菌菌群结构,为生物防治大豆根腐病奠定基础。采用PCR-DGGE技术,分析不同连作年限苗期大豆土壤中的3个大豆品种根系以及根际土壤根腐病病原真菌菌群结构。试验结果表明：随着连作年限的延长,3个大豆品种苗期根系以及根际土壤根腐病病原真菌丰度值以及多样性指数随之增加;并且不同大豆品种间根腐病病原真菌菌群结构也存在差异;聚类分析结果验证了连作年限、大豆品种均对根腐病病原真菌菌群结构产生影响。     

秸秆还田对土壤微生物种群数量及小麦茎基腐病的影响

为了探索秸秆还田对土壤微生物种群数量及小麦茎基腐病的影响，本研究采用稀释平板计数法分析了秸秆还田和未还田小麦根际土壤中的细菌、真菌、放线菌的数量，并系统调查了小麦茎基腐病的发生情况。结果表明，秸秆还田后小麦根际土壤中细菌、真菌、放线菌的数量明显提高，小麦茎基腐病的发生比未还田的严重。秸秆还田后，在返青期、拔节期、孕穗期、扬花期、成熟期五个生育期中，茎基腐病的发病率均比未还田区的发病率高，分别高出12.00%、13.00%、17.50%、17.00%和16.00%，茎基腐病的病情指数比未还田区分别高出3.38、5.28、7.37、8.25和8.13。秸秆还田后，土壤中的微生物数量相比未还田土壤中的显著增加，真菌的增长幅度最大，在小麦五个生育期中分别比未还田土壤中的真菌增长591.32%、373.63%、212.62%、285.74%、373.95%。因此，秸秆还田后，增加了土壤微生物数量，加重了小麦茎基腐病的发生。     

马铃薯连作地健康株与病株根区土壤微生态特性比较

为探索甘肃省连作马铃薯健康生长的微生态机制,采用常规养分分析法测定了健康株与病株根区土壤中速效氮磷钾含量,稀释平皿涂抹法测定土壤放线菌数量,琼脂块法筛选拮抗放线菌;16S rRNA序列分析法鉴定优势放线菌,发酵液抑菌试验检测优势放线菌灭癌素链霉菌(S. gancidicus)对马铃薯病原真菌的抑菌作用。结果表明,在连作4年的田中：马铃薯病株根区土壤的速效P、K含量分别较健株低29.9%、12.5%,铵态氮含量较健株高24.1%。在高氏1号培养基上,病株根区土壤中放线菌总数、小单孢菌及未鉴定放线菌数量较健株分别减少51.1%、83.0%及53.9%;腐植酸琼脂培养基上,病株根区土壤中放线菌总数、链霉菌数量较健株分别减少46.0%、46.7%。在病、健株根区土壤中,对4株靶标真菌的拮抗潜势SAAP值均病株小于健株。健株根区土壤中的优势放线菌为灭癌素链霉菌(S. gancidicus),该菌对4株马铃薯常见土传病原真菌立枯丝核菌(R. solani)、茄病镰刀菌(F. solani)、硫色镰刀菌(F. sulphureum)及大丽轮枝菌(V. dahliae)均有抑制作用;病株根区土壤中的优势放线菌为加利利链霉菌(S. galilaeus),该菌为马铃薯疮痂病致病菌。由此可知,保持连作马铃薯健康生长的根区土壤微生态特征是,高量磷钾及低量氮的速效养分组合,较多放线菌且拮抗放线菌的拮抗潜势较大,优势放线菌为有益菌。     

魔芋软腐病研究进展和对策

魔芋软腐病频发已成为制约魔芋种植业发展的瓶颈。通过对魔芋软腐病病原菌鉴定、软腐病侵染路径、软腐病防控等方面研究进展的概述。提出了通过筛选、创制“优质、抗（耐）病”的魔芋资源,为魔芋抗病育种提供新材料。构建魔芋根际土壤微生物宏基因组文库,挖掘抗魔芋软腐病菌的新生物活性物质或新基因,在基因组水平上为魔芋软腐病的生态防控提供新资源。利用根际微生态平衡理论,研究魔芋根际土壤微生物群落的变化,通过土壤生物活性的改良,消除或者减轻魔芋病害。     

茶饼病病叶表面微生物多样性及病害真菌的分离鉴定

为了分析茶饼病病叶表面微生物多样性，分离鉴定病叶上真菌微生物。以茶饼病病叶与健康叶片为试材，采用扫描电镜对叶表面进行观察，利用16S和ITS测序分析不同叶片的细菌与真菌群落组成。在茶饼病病害叶片表面检测到113种细菌，252种真菌；健康叶片上检测到237种细菌，161种真菌。病叶细菌的多样性显著低于健康叶片，病叶真菌的多样性高于健康叶片。与健康叶片相比，枝孢属和拟盘多毛孢属真菌在病叶中丰度较低，被孢霉属丰度较高。采用PDA培养基从感病叶片表面分离鉴定获得了枝状枝孢菌，该菌可能在茶饼病的感染过程中发挥着重要作用。茶饼病感染后茶叶表面微生物群落结构发生显著变化，分离鉴定出的枝状枝孢菌可能与茶饼病的致病过程密切相关。