推荐阅读文章 | 不同处理对高山凤头姜姜瘟病的防效及土壤细菌群落结构和功能的影响

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不同处理对高山凤头姜姜瘟病的防效及土壤细菌群落结构和功能的影响
胡洪涛  朱志刚  杨靖钟  曹坳程  颜冬冬

摘要

【背景】凤头姜是湖北西部山区来凤县著名的国家地理标志性产品，但由于姜瘟病的流行且无经济有效的防控方法，导致其播种面积和总产值急剧下滑，姜瘟病已成为制约凤头姜产业振兴的关键因子。

【目的】研究高山凤头姜姜瘟病防控技术及其对高山土壤微生态的影响。

【方法】通过田间试验评价了棉隆土壤消毒(T1)、生防菌34107灌根(T2)、棉隆土壤消毒联合生防菌34107灌根(T3)、中生菌素灌根(T4)、对照(T5)等5种处理对高山凤头姜姜瘟病的防控效果。同时，提取了上述处理土壤基因组DNA，利用Illumina MiSeq平台对细菌16S rRNA基因V3–V4区进行了高通量测序。

【结果】在所有处理中，以T3处理对凤头姜姜瘟病的防效最好(96.1%)，高于T1 (86.5%)，且显著高于T2 (75.2%)和T4 (54.8%) (P＜0.05)。产量和纯收入以T3为最高，其次为T1、T2和T4，而T5产量和纯收入最低且纯收入为负值。高通量测序共获得608 070条高质量的16S rRNA基因序列，简并后得到9 243个分类单元(operational taxonomic unit，OTU)；各处理土壤细菌在门水平群落结构与对照非常相似，但部分分类单元丰度发生较大改变。土壤细菌α多样性分析结果显示，T1-T4处理Shannon和Simpson指数均显著高于T5 (P＜0.05)，而除T2处理外，其余3个处理Chao1指数均显著高于T5 (P＜0.05)；ACE指数以T3处理最高，高于T1和T4处理、显著高于T2和T5处理(P＜0.05)。相比T5，总共25个门水平的OTU丰度发生显著改变(P＜0.05)，且大部分丰度有所增加；总共有159个属水平的OTU发生显著性改变(P＜0.05)，其中50.9%在4个处理中均发生显著性改变，仅有少数OTU在单个处理中改变显著性。丰度前10的属中，植物病原菌所属的雷尔氏菌属(Ralstonia)和软腐菌属(Pectobacterium)丰度在T1-T4中均显著下调(P＜0.05)，而有益菌，如芽孢杆菌属(Gemmatimonas)、放线菌(Jatrophihabitans)等则有不同程度的增加。土壤细菌OTU共映射到6 055个KEGG功能通路，其中与亚硝酸盐还原酶相关的通路在4处理中均显著下调(P＜0.05)，与氮固定相关的通路则不同程度上调，与一氧化二氮还原酶相关的通路在T3和T4处理中下调而在T1和T2处理中上调。KEGG功能通路富集到41个代谢通路模块，其中与氨基酸和碳水化合物代谢的丰度最高，且大部分在T3处理中丰度最高。

【结论】棉隆土壤消毒联合生防菌34107处理能有效控制高山凤头姜姜瘟病，同时能增加土壤细菌微生态多样性和有益菌丰度，本研究为高山土壤微生态修复及重建技术和理论的发展奠定了基础。