连作年限影响芹菜根际土壤微生物群落结构及功能类群

摘要：

芹菜是宁夏冷凉区特色蔬菜,大规模种植不可避免地导致连作障碍.为了揭示芹菜根际土壤微生物的多样性特征和群落结构随种植年限变化的差异,本研究采用Illumina Novaseq-PE250测序平台对芹菜种植一年(CA)、连作两年(CB)和连作三年(CC)时根际土样的16S V3V4区和ITS1区进行双末端Paired-end测序,并进行生物信息学分析.结果表明,土壤细菌多样性随连作年限延长呈逐渐降低趋势,Chao1指数第一年8509.41,第三年降低至6314.09.CA香农指数最高,为11.48,CC最低,仅11.08.随着连作年限的增加,土壤细菌中的δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和芽单胞菌纲(Gemmatimonadetes)等优势菌纲及其中的罗库菌属(Rokubacteriales)、芽球菌属(Blastococcus)、红杆菌属(Solirubrobacter)等有益菌丰度减少.土壤真菌的多样性指数、丰富度指数等均随连作年限增加呈先下降后上升趋势,表现为CA、CB的Chao 1指数分别为505.44和264.66,而CC为443.92,CA、CB的香农指数分别为5.98和4.93,而CC为5.61,且连作年限间均存在显著差异.同时,土壤真菌中的粪壳菌纲(Sordariomycetes)和瓶毛壳属(Lophotrichus)、黑孢壳属(Melanospora)等优势菌纲属具有显著变化差异.微生物主坐标成分分析结果表明,CC与其他处理间存在强异质性.PICRUSt2功能预测分析表明,芹菜根际土壤细菌主要有7大类一级功能层,氨基酸生物合成相对丰度占比最高,真菌有5大类一级功能层,核苷和核苷酸生物合成相对丰度占比最高,同时芹菜连作不同年限时多条代谢通路间具有极显著差异.综上研究结果,芹菜连作会降低根际土壤菌群的丰富度及多样性,改变菌群结构,导致根际微生态环境失衡,从而引发相关连作障碍病害.其中,以芹菜连作三年时微生物各项指数变幅最大,故建议宁夏南部山区芹菜产业将连作不超过两年作为田间种植模式.

关键词：芹菜、连作年限、根际土壤微生物、高通量测序、PICRUSt2功能预测

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分类号：X132;S154.3;S66

资助基金：宁夏自然科学基金项目;宁夏农业高质量发展;生态保护科技创新示范项目;宁夏自治区重点研发计划;宁夏青年拔尖人才项目

在线出版日期：2023-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：372-385