油用鳳丹牡丹不同種植時間根際細菌群落多樣性變化*

郭麗麗 尹偉倫 郭大龍 侯小改(. 河南科技大學農學院 洛陽 4703； . 北京林業大學生物科學與技術學院 北京 00083)

油用鳳丹牡丹不同種植時間根際細菌群落多樣性變化*

郭麗麗1尹偉倫2郭大龍1侯小改1
(1. 河南科技大學農學院 洛陽 471023； 2. 北京林業大學生物科學與技術學院 北京 100083)

【目的】 土壤微生物在林業生態系統中具有重要的功能，解析油用鳳丹牡丹長期人工種植后根際土壤中細菌群落結構多樣性變化情況，為揭示油用鳳丹牡丹長期連作后根際病害抑制性土壤形成的機制奠定基礎。【方法】 試驗采集種植2、4、5、10和32年生鳳丹牡丹的根際土壤，應用IlluminaMiSeq高通量測序技術，分析土壤細菌16S rRNA基因V3+V4區域的豐富度和多樣性指數，研究連作對鳳丹牡丹根際細菌群落結構及多樣性的影響。【結果】 源于不同種植時間(年限)的15個根際土壤樣本共獲得2 366個涵蓋24門、79綱、113目、117科、103屬的OTUs。鳳丹牡丹根際土壤中心優勢菌群為： 變形菌門(34%)、酸桿菌門(14%)、浮霉菌門(14%)和放線菌門(10%)等。 綱層次上的優勢菌群為： 變形菌門的δ-變形菌綱(26%)、α-變形桿菌綱(25%)、β-變形菌綱(15%)和γ-變形菌綱(15%)； 酸桿菌門的酸桿菌綱(44%)和Solibacteres(14%)； 浮霉菌門的浮霉菌綱(27%)和Planctomycetia(60%)； 放線菌門的放線菌綱(25%)、酸微菌綱(18%)、嗜熱油菌綱(17%)、MB-A2-108(15%)、紅桿菌綱(10%)。【結論】 不同種植年限鳳丹牡丹土壤中細菌優勢菌群組成結構變化較小，但菌群多樣性呈下降趨勢；不同種植年限的土壤具有特異性、高豐度和低豐度細菌種屬。隨種植年限延長，酸桿菌門等細菌群落逐年積累，綠菌門和纖維桿菌門等特異性菌群出現，放線菌門、變形菌門、浮霉菌門等菌群豐度逐年降低，疣微菌門等菌群消失的現象可能是造成多年連續單一種植鳳丹牡丹土壤細菌選擇性抑制生長以及土壤病害發生、土壤退化的重要原因之一。鳳丹牡丹根際微生物對維持根際土壤微環境具有重要的生態學意義。

鳳丹牡丹； 種植年限； 根際土壤； Illumina高通量測序； 細菌多樣性

油用牡丹(PaeoniaSect.Moutan)是結實能力強、可用來生產食用籽油的牡丹類型，產籽壽命長達30～50年(李育才， 2015)。目前，在我國具有良好油用表現的主要是鳳丹牡丹(Paeoniaostii)和紫斑牡丹(Paeoniarockii)。牡丹籽油富含亞麻酸等不飽和脂肪酸(Lietal.，2015a； 2015b)，同時含有白藜蘆醇等藥用成分(Chenetal.， 2016; Maoetal.， 2017)，具有降血脂、改善神經功能、抑制癌細胞等功效(Suetal.， 2016； Yuetal.， 2017)。隨著油用牡丹種植規模的擴大和種植時間的增加，牡丹植株呈現生長勢逐年衰弱，開花量和產籽量降低，病蟲害發生嚴重，甚至出現大片植株死亡等現象； 同時，油用牡丹種苗基地培育牡丹種苗后，再次種植牡丹會出現種苗緩苗慢、生長勢差、根系不發達等情況(馬會萍等， 2011)。連作障礙已成為限制油用牡丹產業發展的重要因素。

土壤微生物及其生態功能變化是土壤質量演變的關鍵因素(Beckersetal.， 2017)之一，土壤根際微生物數量變化影響土壤養分的吸收和轉化(Fiereretal.， 2012; Zhangetal.， 2014)。一種植物若種植年限過長，養分消耗過多，不利于養分平衡供給，造成土壤微生物細菌與真菌種群結構失衡，降低養分利用效率(Fiereretal.， 2012； Qinetal.， 2017； Sheetal.， 2017； Tangetal.， 2015； Zhangetal.， 2014)。土壤微生物種群結構失衡是導致土壤質量下降，林木、作物、花卉等產生連作障礙的重要原因(Zhangetal.， 2015； Fuetal.， 2017； Tanetal.， 2017； Chenetal.， 2015)。根際微生物對促進作物生長、減少病原微生物侵害以及維持根際微生態平衡等具有重要作用(Lietal.， 2014； Zhouetal.， 2014； Dongetal., 2016; Xiongetal., 2015)。為了明確出現上述情況的原因，筆者對油用牡丹土壤根際細菌作了研究。

鄭艷等(2016)采用Biolog ECO微平板和454焦磷酸測序技術研究了不同產區藥用牡丹根際土棲真菌的活性變化，發現牡丹道地產區微生物整體活性高于非道地產區，根際土壤真菌在各產區呈現特異性分布，道地產區真菌系統發育相似性較高。韓繼剛等(2016)發現部分拮抗牡丹病原菌的多黏類芽孢桿菌，該類牡丹根際微生物對其種子萌發和幼苗生長具有一定促生作用。Xue等(2014)和王雪山等(2012)采用DGGE技術分別鑒定了不同種植年限觀賞牡丹根際土壤細菌群落結構變化。傳統的土壤微生物研究方法有微生物平板培養法、Biolog鑒定系統法、生物標記法等，這些方法往往過低估計土壤微生物群落結構的組成，無法詳細描述土壤微生物菌群的生理差異(趙帆等， 2017)。

16S rRNA是原核生物核糖體30S小亞基的組成部分，其高變區基因序列隨菌種親緣關系不同有一定差異，是解釋細菌物種間差異的特征核酸序列，可作為細菌系統發育和分類鑒定的指標，鑒定樣本中的微生物種類(Peietal.， 2010)。以16S rRNA測序分析為平臺的高通量測序技術，可一次性獲得百萬條16S rRNA序列，進行快速物種鑒定，具有樣本量少、高通量和高精確性等優點(Beckersetal.， 2017； Zarraonaindiaetal.， 2015； Rinkeetal.， 2013)。

目前關于油用牡丹土壤根際微生物菌群多樣性變化的研究尚顯薄弱，特別是隨著種植年限的延長，根際微生物群落結構的動態變化特征不清。本研究以16S rRNA基因V3—V4區為分子標靶，采用高通量測序技術，分析不同種植年限油用鳳丹牡丹根際細菌群落組成及多樣性變化，以闡明其根際細菌群落結構隨種植年限的變化規律，為解決牡丹連作障礙提供科學依據，為牡丹根際微生物資源的開發利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區設在洛陽國家牡丹園，位于洛陽市邙山中溝西(112°24′18.89″N，34.42′48.98″E)，屬亞熱帶季風型大陸氣候，該區域海拔218～229 m，年均氣溫14.86 ℃左右，極端低溫-15 ℃，極端高溫 42 ℃。年均降水量578.2 mm，年均蒸發量1 589.8 mm。區域內土壤以紅黏土、黃褐土和褐土為主。調查發現，園區高年栽植的油用牡丹生長勢及生產力出現一定程度的退化現象。

1.2 試驗材料

供試土壤取自洛陽國家牡丹園，園區坡度和耕作措施基本一致。選擇種植年限分別為2、4、5、10和32年的油用鳳丹牡丹根際土壤為研究對象，取樣時間為種籽收獲期(2016年8月)。每個種植年限按五點取樣法隨機選取3株長勢一致的植株(每處理3個重復)，每株以主莖為中心，半徑約30～40 cm的范圍取土，取樣深度為0～20 cm，樣品采用四分法混勻，去除土壤雜質后，分別裝入無菌牛皮紙袋，放入冰盒帶回實驗室，-80 ℃保存。

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤微生物基因組DNA提取及質量檢測 采用FastDNA SPIN Kitfor Soil(USA)試劑盒提取不同種植年限的15個土壤樣本的總DNA； 采用1%瓊脂糖電泳和Agilent 2100 Bioanalyzer檢測DNA樣品是否有降解以及雜質； NanoPhotometer(IMPLEN，德國)分光光度計檢測DNA樣品純度； Qubit2.0 Flurometer檢測DNA樣品濃度； DNA 樣品于-20 ℃ 保存備用。

1.3.2 PCR擴增細菌16S rRNA基因V3—V4可變區 取10 ng土壤基因組DNA為模板，使用TaKaRaEXtaq酶，以16S rRNA基因V3—V4可變區341F(5′-CCCTACACGACGCTCTTCCGATCTG(barcode)CCTACGGGNGGCWGCAG-3′)和805R(5′-GACTGG AGTTCCTTGGCACCCGAGAATTCCAGACTACHGGGT ATCTAATCC-3′)為引物，擴增16S rRNA基因序列V3—V4高變區，富集目的片段(Langilleetal., 2013)。

1.3.3 16S rDNA文庫質檢及測序 文庫構建完成后，先使用Qubit 2.0進行初步定量； 稀釋文庫至1 ng·μL-1，隨后使用Agilent 2100對文庫片段大小進行檢測，片段大小符合預期則使用Bio-RAD CFX 96熒光定量PCR儀進行qPCR，對文庫的有效濃度進行準確定量，以保證文庫質量。檢測合格的文庫采用IlluminaMiSeq對16S rRNA基因序列的V3—V4區進行高通量測序。

1.3.4 信息分析流程 去除測序所得序列中低質量堿基、接頭污染序列，數據過濾后得到可信目標序列； 根據末尾重疊情況將雙端測序序列，利用算法PEAR進行序列拼接(Zhangetal.， 2014)； 獲得的標簽與參考數據庫中的OTUs序列進行比對，將相似度大于97%的序列歸為一類OTUs，將OTUs比對到數據庫中各物種相應的序列進行物種識別。利用QIIME 1.8.0軟件對拼接后的序列進行OTUs交疊分析、聚類分析、系統發生樹構建、Alpha多樣性、Beta多樣性等分析(Caporasoetal.， 2010; Adleretal.， 2013; Ahnetal.， 2013)。

2 結果與分析

2.1 土壤樣品測序深度評估

油用鳳丹牡丹根際細菌16S rRNA測序共獲得432.1 Mb原始序列片段，過濾掉接頭污染、低質量、含N比例大于5%的序列后，獲得358.9 Mb Clean Reads(表1)。為反映Clean Data質量，以Q30堿基百分比作為指標進行統計，Q30堿基百分比越大說明測序錯誤率小于0.1%的堿基在總堿基中的比例越大。圖1中所有樣本Clean Reads的錯誤率均小于0.1%，Q30值均接近90%，說明測序質量或者建庫質量較高。同時每個樣本Q30堿基百分比非常相近，證明過濾后樣本均一性較好。序列雙端拼接共產生713 555條Tags，平均長度為449 bp。

表1 原始測序數據過濾統計分析①Tab.1 Statistical analysis resulted from sequencing data filtering

①CB：過濾后序列堿基數Data of clean bases； LQR:低質量的Reads數Number of low-quality Reads； NR:含N比例大于5%的Reads數Number of Ns Reads； APR:接頭污染的Reads數Number of adapter polluted Reads； TAR:成功拼接的總序列數Number of total assembled Reads (Tags)； AAL:序列拼接后長度的平均值Average assembled length； SAL:序列拼接后長度的標準差Std of assembled length； Y2014、Y2012、Y2011、Y2006、Y1984分別代表2、4、5、10和32年生鳳丹牡丹的根際土壤樣品，1，2，3代表不同種植年限鳳丹牡丹根際土壤樣品3個重復。Y2014，Y2012，Y2011，Y2006 and Y1984 represent for samples from rhizosphere soil of 2, 4, 5, 10, 32 years old oil tree peony ‘Fengdan’， respectively. 1，2 and 3 represent biologic repetition.

圖1 Clean Reads質量統計Fig.1 Distribution of Q30 rate虛線表示Q30比例為85%Dot line represents that the Q30 was 85%.

2.2 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤OUTs

將油用鳳丹牡丹15個根際土壤樣本質控序列按97%相似性進行聚類，共獲得2 366個 OTUs，分屬于24門，79綱、113目、117科、103屬。所有土壤樣本OUTs數目均介于800～950之間。2、4、5、10和32年生鳳丹牡丹根際土壤樣本分別獲得2 729、2 628、2 656、2 650、2 595個OTUs，所獲得的OUTs數目均一化較高(表2)。

根據樣品間OTUs交疊情況，分析不同種植年限共有和特有的OTUs數目，結合OTUs代表的物種，找出不同種植年限的核心及特異性微生物。結果表明，不同種植年限樣品之間存在共有細菌OTUs數量為758個(圖2)。32年連作土壤樣本特異性OTUs數量最多為310，2年為277，10年為248，5年和4年分別為199和176，表明不同種植年限鳳丹牡丹根際細菌多樣性存在一定差異。

表2 以 97%為閾值各樣品OTUs統計Tab.2 Statistical analysis of the OTUs with 97% threshold

圖2 不同種植年限油用鳳丹牡丹土壤細菌群落OTUs交疊維恩圖分析Fig.2 Venn diagram of bacterial OTUs in rhizosphere soil resulted from the overlapping analysis of oil tree peony ‘Fengdan’cropping continuously for different years

2.3 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤物種豐度聚類

根據所有樣品在科水平上的物種注釋及豐度信息，選取豐度排名前25的科及其在每個樣品中的豐度信息繪制熱圖，并從分類信息和樣品間差異1個層面進行聚類，找出樣品中聚集較多的物種(圖3)。結果表明，相同種植年限鳳丹牡丹根際微生物樣品基本上聚在一起，說明樣品間重復性較好。其中32年生鳳丹牡丹3個樣品單獨聚為一支，與其他年份間距離較遠，說明它們之間的菌群豐度差異顯著。從趨勢上看，微生物菌群豐度隨著種植年限的增加呈上升趨勢，說明不同種植年限鳳丹牡丹根際微生物菌群多樣性存在差異。

2.4 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤細菌群落結構組成

15個不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤樣本的細菌群落微生物多樣性的整體分布結果表明： 根際土壤樣本的中心優勢細菌群落主要由放線菌門(Actinobacteria)、浮霉菌門(Planctomycetes)、酸桿菌門(Acidobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)4個門類組成(圖4)，說明以上4個門的細菌為鳳丹牡丹根際土壤樣本中較具優勢的菌群。

不同種植年限鳳丹牡丹根際土壤樣品中門水平下的中心優勢菌種分析結果表明，變形菌門(26%)、酸桿菌門(11%)、浮霉菌門(10%)和放線菌門(7%)所占比例較高； 擬桿菌門(Bacteroidetes)(4%)、厚壁菌門(Firmicutes)(3%)、疣微菌門(Verrucomicrobia)(3%)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)(3%)、綠彎菌門(Chloroflexi)(2%)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)(1%)、裝甲菌門(Armatimonadetes)(1%)、迷蹤菌門(Elusimicrobia)(1%)、藍藻門(Cyanobacteria)(1%)有一定占比(圖5)。

不同種植年限鳳丹牡丹根際土壤中優勢細菌群落門水平下的優勢度指數結果表明：不同種植年限鳳丹牡丹根際土壤中酸桿菌門、綠彎菌門、裝甲菌門、迷蹤菌門的優勢度呈逐年上升趨勢，其余細菌群落優勢度呈逐年下降的趨勢。不同種植年限鳳丹牡丹根際土壤中酸桿菌門的優勢度均高達41%以上。在32年生根際土壤樣本中，酸桿菌門的優勢度高達78.3%，裝甲菌門的優勢度較2年生增加近86%，并且檢測到了特異性優勢細菌門類(綠菌門和纖維桿菌門)，且二者優勢度均為0.1%(表3)。32年生與小于10年生的鳳丹牡丹根際土壤樣本的比較分析發現，隨著種植年限增加，除厚壁菌門的優勢度變化不大外，其余根際優勢細菌菌群多樣性均呈下降趨勢。其中，放線菌門、變形菌門、浮霉菌門、芽單胞菌門、硝化螺旋菌門等優勢度下降趨勢明顯，放線菌門優勢度下降比例高達90%，而疣微菌門、WS3、SBR1093及部分未知細菌甚至消失。推測隨著種植年限的增加，酸桿菌門、綠彎菌門、裝甲菌門等細菌的積累可能是導致鳳丹牡丹根際細菌群落多樣性下降的重要原因。

圖4 油用鳳丹牡丹根際土壤樣本中的優勢細菌群落組成分布情況Fig.4 Distribution characteristics of predominant bacterial community composition in rhizosphere soil of oil tree peony ‘Fengdan’ cropping continuously for different years不同顏色分別代表在整棵樹里面比較重要的一些子樹，包含序列越多圓圈越大。 Different colors represent more important subtrees in the whole tree. The more sequences it contains, the larger the circles will be.

圖5 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤細菌門水平上的群落結構特征Fig.5 Bacterial community composition at phylum level in rhizosphere soil of oil tree peony ‘Fengdan’cropping continuously for different years

表3 優勢物種在門水平下的優勢度指數Tab.3 Dominance index of dominant species at phylum level

不同種植年限鳳丹牡丹根際細菌群落在綱水平上的組成和優勢菌屬所占比例較為一致，隸屬6個綱的細菌占據不同種植年限OTUs總數的30%以上。變形菌門的δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria)(26%)、α-變形桿菌綱(Alphaproteobacteria)(25%)、β-變形菌綱(Betaproteobacteria)(15%)和γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)(15%)； 酸桿菌門的酸桿菌綱(Acidobacteria)(44%)和Solibacteres(14%)； 浮霉菌門的浮霉菌綱(Phycisphaerae)(27%)和Planctomycetia(60%)； 放線菌門的放線細菌綱(Actinobacteria)(25%)、酸微菌綱(Acidimicrobiia)(18%)、嗜熱油菌綱(Thermoleophili)a(17%)、MB-A2-108(15%)、紅桿菌綱(Rubrobacteria)(10%)為綱層次上的優勢菌(圖6)。

圖6 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤細菌綱水平上的群落結構特征Fig.6 Bacterial community composition at class level in rhizosphere soil of oil tree peony ‘Fengdan’ cropping continuously for different years

2.5 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤細菌群落多樣性

Alpha多樣性分析樣品內菌種類別的豐富度和菌種數目的均勻度。Alpha多樣性越高，細菌種類越豐富，群落越穩定。Shannon 和Simpson指數評價群落物種組成的均勻度，Observed species和Chao1指數反映群落物種豐富度。不同種植年限間油用鳳丹牡丹根際土壤樣本中Shannon 和Simpson指數表現出相同的變化規律，說明處理間差異不顯著，不同樣品均勻度較高。32年生鳳丹牡丹根際土壤樣本的Chao 1指數和Observed species指數與其他4個種植年限相比最小，說明連作降低了細菌群落多樣性。因此，種植年限影響細菌的豐富度和多樣性，但其影響程度在不同連作年限間差異較大(圖7)。

圖7 不同種植年限油用鳳丹牡丹土壤微生物α多樣性分析Fig.7 α-diversity analysis of soil microbes in rhizosphere soil of oil tree peony ‘Fengdan’ cropping continuously for different years

基于PCoA主坐標分析樣品間菌群Beta多樣性差異評估不同種植年限鳳丹牡丹根際細菌群落的差異變化結果表明，不同種植年限土壤細菌群落在分布上存在差異，32年生土壤樣本的細菌群落在PC1軸上的投影相對比較接近，全部分布在圖8的右邊居中，且與圖8左方4個處理相距較遠； 左方4個年份細菌群落結構聚在一起，十分接近，說明種植年限影響鳳丹牡丹根際土壤中細菌群落的變化(圖8)。

圖8 不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤細菌主坐標分析Fig.8 Principal coordinate analysis of soil bacteria in rhizosphere soil of oil tree peony ‘Fengdan’ cropping continuously for different years

3 討論

連作障礙指同一種植物或近緣植物在同一地塊上連續多年種植后，表現出生育狀況變差、病蟲害嚴重、產量降低、品質變劣的現象(Xiaoetal.， 2012)。連作障礙導致產量下降的原因主要是由于單一作物多年連續種植導致植物根際分泌物及植株殘體隨種植年限增加逐年積累，造成土壤微生物區系紊亂(Wangetal.， 2015； Kessleretal.， 2012； Qietal.， 2009)。根際微生態系統的失衡導致土傳病原菌大量繁殖的同時抑制有益拮抗菌的生長，造成植物生長發育不良，影響產量及品質形成(Tanetal.， 2017； 董林林等， 2017； 納小凡等， 2016； Dongetal.， 2016； Mazzolaetal., 2012)。

根際微生物群落結構失調是牡丹連作障礙形成的重要因素(楊瑞先等， 2017)。牡丹根系分泌物刺激或抑制微生物生長的次級代謝物質的產生，引起根際土壤理化性質的改變，導致根際微生物種群結構發生變化(史冬燕等， 2013； 覃逸明等， 2009)。不同牡丹品種根際微生物的數量存在明顯差異，觀賞品種根際微生物數量少于藥用品種(康業斌等， 2006)。Xue等(2014)采用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術鑒定了5、12和25年生觀賞牡丹根際土壤細菌群落結構變化，發現種植年限影響牡丹根際微生物群落結構變化，種植年限越長，其根際土壤中細菌和真菌群落結構多樣性水平越低。王雪山等(2012)采用DGGE方法評價了3、5、8、12、20 年的牡丹根際土壤微生物種群結構，發現牡丹根際土壤細菌多樣性變化不顯著，而真菌多樣性水平隨種植年限的增加而降低，菌群結構趨于簡單。

本研究采用16S rRNA高通量測序技術，評價了2、4、5、10和32年生的油用鳳丹牡丹根際細菌群落多樣性變化，發現連續種植導致油用鳳丹牡丹根際土壤細菌群落的中心優勢菌種主要有變形菌門、酸桿菌門、浮霉菌門和放線菌門，土壤細菌優勢菌群結構組成變化較小，但菌群多樣性隨種植年限的增加呈下降趨勢。酸桿菌門等細菌群落的逐年積累，綠菌門和纖維桿菌門等特異性菌群的出現，放線菌門、變形菌門、浮霉菌門等菌群豐度的逐年降低，以及疣微菌門等菌群的消失，可能是造成油用鳳丹牡丹連作障礙形成的重要原因。研究選用了種植年限長達32年的鳳丹牡丹根際土壤樣本，通過高通量測序的方法，對土壤微生物群落結構的組成及豐度差異進行了評價，對牡丹連作障礙形成原因的研究進行了補充。

研究表明酸桿菌門具有以葉綠素為基礎的光合能力、降解植物殘體多聚物、參與單碳化合物代謝等功能(Pankratovetal.， 2011； Kanokratanaetal.， 2011)。接種放線菌菌劑，可促進丹參(Salviamiltiorrhiza)生長、提高丹參產量及抗病蟲能力，調節丹參根域微生態平衡(段佳麗等， 2015)。變形菌在硫氧化、碳固定及污水生物修復過程中發揮重要功能(Lenketal.， 2011； Padhietal.， 2013)。本研究發現不同種植年限油用鳳丹牡丹根際土壤中的中心優勢菌群中，酸桿菌門優勢度呈逐年上升，放線菌門、變形菌門、浮霉菌門優勢度逐年下降，推測隨著種植年限的增加，微生物多樣性的下降可能是導致油用鳳丹牡丹連作障礙的主要原因之一。

4 結論

油用鳳丹牡丹根際土壤中酸桿菌門、綠彎菌門、裝甲菌門、迷蹤菌門等細菌群落的逐年積累，綠菌門和纖維桿菌門等特異性菌群的出現，放線菌門、變形菌門、浮霉菌門、芽單胞菌門、硝化螺旋菌門等菌群豐度的逐年降低及疣微菌門等菌群的消失，表明油用鳳丹牡丹根際微生物對維持土壤根際微環境具有重要的生態學意義。油用鳳丹牡丹根際真菌多樣性及根際分泌物對根際微生物的促進或抑制作用尚需做進一步分析。本研究結果為解決牡丹連作障礙提供一定的科學依據，也為油用牡丹根際微生物資源的開發利用打下一定基礎。

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(責任編輯 朱乾坤)

VariationsofBacterialBiodiversityinRhizosphereSoilsofOilTreePeonyCroppingContinuouslyforDifferentYears

Guo Lili1Yin Weilun2Guo Dalong1Hou Xiaogai1
(1.CollegeofAgriculture,HenanUniversityofScienceandTechnologyLuoyang471023; 2.CollegeofBiosciencesandBiotechnology,BeijingForestryUniversityBeijing100083)

【Objective】Soil microbes have important ecological functions in forest ecosystems. The status of microbial community diversity in rhizosphere soils of oil tree peony may lay a solid foundation for revealing the mechanism of the formation of the poor soil with long-term continuous cropping.【Method】The technique of IlluminaMiSeq high-throughput sequencing was used to detect abundance and diversity of the V3-V4 region of 16S rRNA genes of bacteria in the rhizosphere soils in which the oil tree peony ‘Fengdan’ (Paeoniaostii) were planted for 2, 4, 5, 10 and 32 years respectively, to study the effects of continuous cropping system on the structure and diversity of soil bacterial community composition.【Result】Total of 2 366 OTUs covering 24 Phyla, 79 Classes, 113 Orders, 117 Families, and 103 genera were obtained from 15 soil samples. The result showed that the different bacterial composition as follows: Proteobacteria (34%), Acidobacteria (14%), Planctomycetes (16%), Actinobacteria (10%).The four groups were the predominant bacterial compositions on the phylum level, while Deltaproteobacteria (26%), α-deformation (25%), Betaproteobacteria (15%) and Gammaproteobacteria (15%) in Proteobacteria phylum; Acidobacteria (44%) and Acinetobacter (12%) in Acidobacteria phylum; Phycisphaerae (27%) and (Planctomycetia) (60%) in Planctomycetes phylum; Actinobacteria (25%), actinomycetes (18%), Thermoleophilia (17%), MB-A2-108 (15%) and Rubrobacteria (10%) in Actinobacteria phylum were the dominant bacterial types on the class level.【Conclusion】 The soils with different planting years had specific bacterial community composition, high abundance and low abundance species. With the increasing of cropping years, Acidobacteria was accumulated, Chlorobi and Fibrobacteres were emerged, Actinobacteria, Proteobacteria and Planctomycetes etc. were decreased; while Verrucomicrobia, WS3 and SBR1093 etc. were disappeared successively. It was speculated that continuous cropping of a single plant (oil tree peony) may be one of the important reasons for the selective inhibition of soil bacteria, occurrence of soil disease and soil degradation. Microbial diversity analysis of rhizosphere soil in the plantation of oil tree peony has an important ecological significance in maintaining soil microenvironment.

Paeoniaostii； continued cropping system； rhizosphere soil； Illumina high-throughput sequencing； bacteria diversity

10.11707/j.1001-7488.20171115

2017-08-07；

2017-10-17。

河南省科技創新杰出人才項目(164200510013)； 國家自然科學基金項目(31370697)； 河南科技大學創新團隊計劃(2015TTD003)。

*侯小改為通訊作者。

S714.3

A

1001-7488(2017)11-0131-11