摘要： 為明確煙草植株根際土壤微生物對(duì)煙株根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的響應(yīng)特征，采用Illumina MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)測(cè)定健康煙株（FH-H）、發(fā)病煙株（FH-D）根際土壤細(xì)菌16S rDNA和真菌內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）序列，測(cè)定其根際土壤理化性質(zhì)和酶活性，并借助PICRUSt2軟件和FUNGuild數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與健康煙株相比，發(fā)病煙株根際土壤pH、硝態(tài)氮含量、堿解氮含量、過(guò)氧化氫酶活性和微生物群落α多樣性顯著降低；發(fā)病煙株根際土壤微生物種類(lèi)和相對(duì)豐度發(fā)生改變，細(xì)菌群落中放線(xiàn)菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、芽孢桿菌屬和Unclassified_Ktedonobacteraceae屬相對(duì)豐度均顯著升高，真菌群落中子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)、青霉屬、粗糙孔菌屬相對(duì)豐度均顯著升高。發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌群落在碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素代謝等功能豐度上顯著高于健康煙株根際土壤，功能真菌類(lèi)型的相對(duì)豐度明顯區(qū)別于健康煙株根際土壤，其中腐生營(yíng)養(yǎng)型功能真菌相對(duì)豐度顯著高于健康煙株根際土壤。方差分解分析結(jié)果表明，土壤有效磷含量對(duì)煙株根際土壤細(xì)菌相對(duì)豐度影響最大，煙株根際土壤真菌相對(duì)豐度主要與土壤脲酶活性、土壤硝態(tài)氮含量和土壤酸堿度有顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果為根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的綠色防控和土壤保育提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)；煙草；根際土壤；微生物群落；微生物功能

中圖分類(lèi)號(hào)： S572.04"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A"" 文章編號(hào)： 1000-4440（2024）06-0993-11

Effects of root-knot nematode disease on microbial community and function in rhizosphere soil of tobacco plants

WANG Xingsong1， LI Enxing1， YANG Shihan2， YANG Yuan2， CHEN Jiangzheng2， LI Hanmei2， WANG Ge1， WANG Na1， BAI Yuxiang1， ZHOU Peng1， DU Yu1， LI Jie2

（1.College of Tobacco， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， China;2.Yunnan Tobacco Company Kunming Branch， Kunming 650051， China）

Abstract： In order to clarify the response characteristics of rhizosphere soil microorganisms of tobacco plants to its root-knot nematode disease， Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology was used to determine the bacterial 16S rDNA and fungal internal transcribed spacer （ITS） sequences in the rhizosphere soil of healthy tobacco plants （FH-H） and diseased tobacco plants （FH-D）. The physicochemical properties and enzyme activities of the rhizosphere soil were determined， and PICRUSt2 software and FUNGuild database analysis were performed. The results showed that compared with healthy tobacco plants， the pH， nitrate nitrogen content， alkali-hydrolyzable nitrogen content， catalase activity and microbial community α diversity of rhizosphere soil of diseased tobacco plants decreased significantly. The microbial species and relative abundance changed. The relative abundances of Actinobacteria， Firmicutes， Bacillus and Unclassified_Ktedonobacteraceae in the bacterial community increased significantly， and the relative abundances of Ascomycota， Basidiomycota， Penicillium and Trechispora in the fungal community increased significantly. The abundances of carbohydrate metabolism， amino acid metabolism， cofactors and vitamin metabolism of the bacterial community in the rhizosphere soil of diseased tobacco plants were significantly higher than those in the rhizosphere soil of healthy tobacco plants. The relative abundance of functional fungal types in the rhizosphere soil of diseased tobacco plants was obviously different from that of healthy tobacco plants. The relative abundance of saprophytic functional fungi in the rhizosphere soil of diseased tobacco plants was significantly higher than that of healthy tobacco plants. The results of variance decomposition analysis showed that the soil available phosphorus content had the greatest influence on the bacterial relative abundance in the rhizosphere soil of tobacco plants. The fungal relative abundance in the rhizosphere soil of tobacco plants was mainly correlated with soil urease activity， soil nitrate nitrogen content and soil pH. The results of this study provide a theoretical basis for the green prevention and control of root-knot nematode disease and soil conservation.

Key words： root-knot nematodes; tobacco；rhizosphere soil; microbial community;microbial function

煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病是一種以根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)（Meloidogyne spp.）為病原物的典型土壤病害，它在煙草生長(zhǎng)的不同階段感染煙株根系，嚴(yán)重影響了煙葉的質(zhì)量[1]。根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染煙草根系會(huì)導(dǎo)致其受到機(jī)械損傷，利于其他病原微生物侵入煙草，從而形成復(fù)合侵染類(lèi)型的病害[2]，這會(huì)進(jìn)一步影響煙葉的正常生長(zhǎng)過(guò)程，并降低其產(chǎn)量和質(zhì)量[3]。

煙株根際是根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的主要活動(dòng)空間，也是根系與土壤相互作用的重要場(chǎng)所[4]。根際土壤微生態(tài)的變化與根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的生存及活動(dòng)密切相關(guān)[5]。土壤微生物對(duì)土壤微生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要意義，其群落組成結(jié)構(gòu)和多樣性與植物病害的發(fā)生息息相關(guān)[6]。前人研究結(jié)果表明，患病植株根際土壤微生態(tài)環(huán)境會(huì)發(fā)生一定改變[7-8]，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染后土壤微生物的豐富度和多樣性顯著降低[9]，感染根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病后土壤脲酶活性和堿解氮含量降低。常海娜[10]發(fā)現(xiàn)番茄根系感染根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)后，土壤pH值、硝態(tài)氮含量會(huì)受到顯著影響，植物根際土壤微生物與環(huán)境因子共同作用，影響病害的發(fā)生與流行[11]。因此，本研究擬通過(guò)探究感病土壤與健康土壤微生物生態(tài)特征及其土壤理化性質(zhì)的差異，系統(tǒng)解析土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性、微生物生態(tài)特征與煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病發(fā)生的相關(guān)性，探究植煙土壤微生態(tài)環(huán)境對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的響應(yīng)特征，為煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的精準(zhǔn)防控與植煙土壤可持續(xù)利用提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于昆明市尋甸縣鳳合鎮(zhèn)（N25°51′2.88，E103°4′0.48），海拔2 072 m，烤煙種植年限為10年。

1.2 土壤樣品采集

土壤樣品采集時(shí)間為2022年9月12日，在試驗(yàn)地尋找3株感染煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的感病煙株（發(fā)病等級(jí)范圍為5～9級(jí)）（標(biāo)記為FH-D）和3株未感染煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的健康煙株（標(biāo)記為FH-H），采取抖根法[12]收集根際土，先去除煙株表土雜草，緩緩拔出煙株，將附著于根系的大塊顆粒土輕輕抖落，再將附著于根系的根際土收集于自封袋中，充分混勻后，一部分置于液氮中保存，帶回實(shí)驗(yàn)室于超低溫（-80 ℃）保存，用于提取土壤基因組DNA和對(duì)土壤微生物群落進(jìn)行分析；一部分用于二齡幼蟲(chóng)的分離；其余土樣置于室溫自然風(fēng)干，去除雜質(zhì)并研磨過(guò)40目篩，用于土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的測(cè)定。

1.3 土壤二齡線(xiàn)蟲(chóng)的分離與計(jì)數(shù)

采用貝曼漏斗法[13]各稱(chēng)取發(fā)病和未發(fā)病土壤100 g進(jìn)行土壤中線(xiàn)蟲(chóng)的分離和計(jì)數(shù)。

1.4 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定

參照《土壤農(nóng)化分析》[14]進(jìn)行土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量、速效鉀含量、堿解氮含量、有效磷含量的測(cè)定。

1.5 土壤酶活性的測(cè)定

參照《土壤酶學(xué)》[15]中的方法進(jìn)行土壤酶活性的測(cè)定，采用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定，采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法進(jìn)行脲酶活性測(cè)定，采用磷酸苯二鈉比色法進(jìn)行酸性磷酸酶活性測(cè)定，蔗糖酶活性測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸比色法。

1.6 土壤微生物的測(cè)定與分析

采用PowerSoil DNA提取試劑盒提取土壤DNA。經(jīng)0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的純度及含量。將DNA冷凍于-20 ℃用于后續(xù)PCR擴(kuò)增。利用引物341F（5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3′）擴(kuò)增根際土壤細(xì)菌16S基因，利用引物ITS3_KYO2（5′-GATGAAGAACGYAGYRAA-3′）和ITS4（5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′）擴(kuò)增根際土壤真菌內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）基因。經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀驗(yàn)證文庫(kù)合格后，使用NovaSeq 6000對(duì)DNA文庫(kù)進(jìn)行測(cè)序。測(cè)序數(shù)據(jù)通過(guò) Qiime V1.9.1 去除平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)低（Qlt;20）和長(zhǎng)度短（lt;100 bp） 的低質(zhì)量序列，得到最終的有效數(shù)據(jù)。使用 Usearch 軟件進(jìn)行聚類(lèi)，去除聚類(lèi)過(guò)程中檢測(cè)到的嵌合體，獲得操作分類(lèi)單元（OTU）的相對(duì)豐度和序列。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Microsoft Excel 2019 和GraphPad Prism 8.0.2進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖；基于QIIME 2平臺(tái)進(jìn)行α多樣性分析，基于SIMCA軟件進(jìn)行β多樣性分析；用OmicShare平臺(tái)R包進(jìn)行線(xiàn)性判別分析（LEfSe），即LEfSe豐度差異分析；通過(guò)計(jì)算樣本間的Bray-Curtis距離進(jìn)行PCA（主成分分析）計(jì)算及作圖；基于R語(yǔ)言Random Forest包計(jì)算物種對(duì)分組差異的貢獻(xiàn)度，采用PICRUSt2軟件進(jìn)行細(xì)菌功能預(yù)測(cè)，基于FUNGuild（真菌功能類(lèi)群）數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)真菌進(jìn)行功能預(yù)測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量

健康煙株與發(fā)病煙株土壤根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)二齡幼蟲(chóng)數(shù)量見(jiàn)圖1，發(fā)病煙株根際土壤根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量顯著高于健康土壤，為健康土壤的526.36%。

2.2 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

由表1可知，與健康煙株土壤相比，發(fā)病煙株土壤pH值、硝態(tài)氮含量、堿解氮含量顯著降低，降低幅度分別為13.92%、48.08%、20.49%。銨態(tài)氮含量、有機(jī)質(zhì)含量和有效磷含量無(wú)顯著差異。

2.3 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤酶活性測(cè)定結(jié)果

煙株感染根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病后土壤過(guò)氧化氫酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性均降低（表2），其中，過(guò)氧化氫酶活性顯著降低，而土壤酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性無(wú)顯著變化。

2.4 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤 OTU 聚類(lèi)結(jié)果

高通量測(cè)序結(jié)果（圖2）表明，在各分類(lèi)水平上，與健康煙株土壤相比，感病煙株土壤細(xì)菌特有菌群數(shù)量均有所減少。其中，門(mén)分類(lèi)水平上減少3個(gè)，綱分類(lèi)水平上減少13個(gè)，目分類(lèi)水平上減少31個(gè)，科分類(lèi)水平上減少32個(gè)，屬分類(lèi)水平上減少67個(gè)，種分類(lèi)水平上減少69個(gè)，OTU減少1 996個(gè)。與健康煙株土壤相比，在發(fā)病煙株土壤中，真菌特有菌群數(shù)量除在門(mén)水平增加外，其余分類(lèi)水平均表現(xiàn)為減少，具體表現(xiàn)為：綱分類(lèi)水平上減少1個(gè)，目分類(lèi)水平上減少10個(gè)，科分類(lèi)水平上減少29個(gè)，屬分類(lèi)水平上減少55個(gè)，種分類(lèi)水平上減少37個(gè)，OTU減少283個(gè)。

2.5 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤微生物多樣性指數(shù)

與健康煙株根際土壤相比，發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)及真菌多樣性指數(shù)均降低（圖3）。其中，發(fā)病煙株土壤細(xì)菌和真菌Chao 1指數(shù)（P=0.009 1，P=0.002 2）、ACE指數(shù)（基于豐度的覆蓋估計(jì)值）（P=0.010 1，P=0.003 4）顯著降低，其余指數(shù)同樣表現(xiàn)為降低趨勢(shì)，但與健康煙株土壤微生物多樣性指數(shù)相比未達(dá)到顯著水平（Pgt;0.05）。

2.6 健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤微生物PCA分析

健康煙株與發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌和真菌群落組成顯著分散。在土壤細(xì)菌群落中，第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸分別解釋了39.86%和38.98%的原有變量，累積解釋度為78.84%（圖4）；在土壤真菌群落中，第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸分別解釋了37.01%和24.26%的原有變量，累積解釋度為61.27%（圖4）。

2.7 煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病發(fā)病煙株根際土壤微生物群落組成分析

2.7.1 細(xì)菌群落組成分析 由圖5可知，門(mén)分類(lèi)水平下，發(fā)病煙株根際土壤放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、浮霉菌門(mén)、厚壁菌門(mén)細(xì)菌群落的相對(duì)豐度分別比健康煙株根際土壤高5.49個(gè)百分點(diǎn)、0.48個(gè)百分點(diǎn)、1.62個(gè)百分點(diǎn)、1.90個(gè)百分點(diǎn)和6.90個(gè)百分點(diǎn)。屬分類(lèi)水平下，發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌群落的相對(duì)豐度前5的細(xì)菌屬為鏈霉菌屬（25.73%）、芽孢桿菌屬（5.50%）、鞘氨醇單胞菌屬（4.10%）、布氏桿菌屬（2.48%）和Unclassified_Ktedonobacteraceae（1.33%），發(fā)病煙株根際土壤的芽孢桿菌屬、Unclassified_Ktedonobacteraceae相對(duì)豐度分別為健康煙株根際土壤的6.10倍、10.66倍。

2.7.2 真菌群落組成分析 由圖6可知，門(mén)分類(lèi)水平下，發(fā)病煙株根際土壤真菌群落的子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)、毛囊菌門(mén)相對(duì)豐度分別比健康煙株根際土壤高5.17%、4.80%、4.61%。

屬分類(lèi)水平下，發(fā)病煙株根際土壤真菌群落相對(duì)豐度排名前5的真菌屬為鐮刀菌屬（10.05%）、青霉屬（6.22%）、粗糙孔菌屬（6.18%）、Setophoma（4.93%）和Saitozyma（4.03%），發(fā)病煙株根際土壤的青霉屬、粗糙孔菌屬相對(duì)豐度分別為健康煙株根際土壤的14.22倍、16.34倍。

2.8 煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病發(fā)病煙株根際土壤微生物屬水平LEfSe物種差異分析

土壤細(xì)菌群落的線(xiàn)性判別分析（LDAgt;4.00，Plt;0.05）結(jié)果（表3）表明，綱水平的纖線(xiàn)桿菌綱、目水平的纖線(xiàn)桿菌目、科水平的纖線(xiàn)桿菌科與JG30_KF_AS9在發(fā)病煙株根際土壤富集。

土壤真菌群落的線(xiàn)性判別分析（LDAgt;4.00，Plt;0.05）結(jié)果（表4）顯示，門(mén)水平的毛霉門(mén)，綱水平的藍(lán)藻綱，目水平的爪甲團(tuán)囊菌目、糙孢孔目、毛霉目，科水平的Onygenales_fam_Incertae_sedis、線(xiàn)蟲(chóng)草科、刺孢菌科，屬水平的Spiromastix、粗糙孔菌屬在發(fā)病煙株根際土壤富集。

2.9 煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病發(fā)病煙株根際土壤微生物功能預(yù)測(cè)分析

2.9.1 細(xì)菌功能預(yù)測(cè)分析 為了進(jìn)一步確定感染煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)根際土壤細(xì)菌群落功能的影響，采用Welch’s T檢驗(yàn)功能豐度差異。通過(guò)PICRUSt2軟件注釋出16個(gè)二級(jí)功能（圖7），其中，與健康煙株根際土壤相比，發(fā)病煙株根際土壤共有11個(gè)功能豐度顯著提高，包括碳水化合物代謝，氨基酸代謝，輔助因子和維生素的代謝，能量代謝，其他氨基酸的代謝，核苷酸代謝，復(fù)制與修復(fù)，折疊、分類(lèi)和降解，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，跨膜運(yùn)輸，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2.9.2 真菌功能預(yù)測(cè)分析 采用 FUNGuild數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)健康煙株與感病煙株根際土壤真菌功能。結(jié)果（圖8）表明，真菌營(yíng)養(yǎng)型可分為病原營(yíng)養(yǎng)型、病原-腐生營(yíng)養(yǎng)型、病原-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型、病原-共生營(yíng)養(yǎng)型、腐生營(yíng)養(yǎng)型、腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型和共生營(yíng)養(yǎng)型7種，從營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型來(lái)看，病原-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型為主要營(yíng)養(yǎng)型。發(fā)病煙株根際土壤的腐生營(yíng)養(yǎng)型相對(duì)豐度高于健康煙株根際土壤。

2.10 微生物群落與土壤理化因子相關(guān)性分析

在方差分解分析（VPA）中，貢獻(xiàn)度數(shù)值越大表示環(huán)境因子對(duì)物種分布的影響越大，數(shù)值為負(fù)表示該環(huán)境因子對(duì)物種分布無(wú)影響。土壤理化因子對(duì)根際土壤細(xì)菌門(mén)水平豐度的貢獻(xiàn)度分析結(jié)果（圖9）表明，土壤有效磷含量對(duì)土壤細(xì)菌豐度貢獻(xiàn)度最高；土壤環(huán)境因子對(duì)土壤真菌門(mén)水平豐度貢獻(xiàn)度由高到低排序?yàn)橥寥离迕富钚?、硝態(tài)氮含量、pH 值、有效磷含量等。

3 討論

根際是根系與土壤相互作用的空間，是物質(zhì)循環(huán)與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的窗口[16]，也是根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的主要活動(dòng)空間[17]。當(dāng)土壤病原體入侵植株根系時(shí)，由煙株、土壤微環(huán)境組成的微生態(tài)環(huán)境將發(fā)生改變[18]，而根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的侵染勢(shì)必會(huì)打破土壤環(huán)境的平衡[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)病煙株根際土壤pH顯著低于健康煙株根際土壤。究其原因，一方面，煙株根系分泌物中存在多種有機(jī)酸，土壤酸堿度能直接影響土壤中的線(xiàn)蟲(chóng)群落組成[20]，另一方面，土壤中的有機(jī)酸與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，而水楊酸作為土壤中普遍存在的化感物質(zhì)，由其合成的水楊酸甲酯有助于二齡幼蟲(chóng)對(duì)宿主的識(shí)別行為，促進(jìn)了根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)感染[21]。前人研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期連作導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)變差，進(jìn)而加劇煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生[22]。本研究也發(fā)現(xiàn)，感病煙株根際土壤硝態(tài)氮含量、堿解氮含量均顯著低于健康煙株根際土壤，Lu等[8]的研究結(jié)果也表明，硝態(tài)氮能有效抑制線(xiàn)蟲(chóng)的發(fā)育，且抑制作用隨著濃度的增加而增大。

土壤酶在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化中起到十分重要的作用 [23-24]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)病煙株根際土壤過(guò)氧化氫酶活性顯著低于健康煙株根際土壤，可能是煙株根系遭受侵染后，影響其抗氧化系統(tǒng)，使植株體內(nèi)過(guò)氧化氫酶釋放水平下降所致。研究結(jié)果表明，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量的增多會(huì)導(dǎo)致微生物活性降低，從而使發(fā)病土壤酶活性降低[25]；另一方面根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的感染會(huì)導(dǎo)致煙株根系受損，使煙株難以通過(guò)分泌根系分泌物來(lái)提高土壤酶活性，此消彼長(zhǎng)之下，便使得感病土壤中土壤酶活性下降，對(duì)其他作物的研究結(jié)果也表明，感染土傳病害會(huì)降低土壤酶活性[26-27]。

根際微生物是連接植株與土壤的重要介質(zhì)[28]，根系是植株塑造根際微生物群落的重要器官，當(dāng)植株根系被根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)感染后，其微生物群落也將受到影響[29-30]。在本研究中，發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌和真菌群落豐富度和多樣性都顯著低于健康煙株根際土壤。通過(guò)主成分分析發(fā)現(xiàn)，患病煙株根際土壤和健康煙株根際土壤細(xì)菌和真菌分布存在顯著差異，表明為響應(yīng)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)感染，煙株根系土壤的微生物群落發(fā)生了顯著改變。與健康煙株根系土壤相比，發(fā)病煙株根系土壤細(xì)菌群落的放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、芽孢桿菌屬具有明顯優(yōu)勢(shì)。放線(xiàn)菌次生代謝產(chǎn)物能抑制病原微生物生長(zhǎng)[31]，酸桿菌門(mén)的次生代謝產(chǎn)物也起到抗菌效果[32]。

在本研究中，發(fā)病煙株根際土壤真菌群落中子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)的相對(duì)豐度較高，而子囊菌多為寄生菌或腐生菌，能增強(qiáng)土壤抵抗侵蝕的能力[33]，隨著根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)種群密度的增大，土壤真菌種類(lèi)更加豐富，子囊菌門(mén)的相對(duì)豐度有所增加[34]，擔(dān)子菌作為土壤中的重要分解者，對(duì)于土壤碳循環(huán)具有重要作用。鐮刀菌屬、青霉屬、粗糙孔菌屬在發(fā)病煙株根際土壤中占優(yōu)勢(shì)地位；鐮刀菌屬是一類(lèi)植物病原菌[35]，前人研究結(jié)果也表明，鐮刀菌屬病原菌可能與煙草根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的發(fā)生有關(guān)。青霉屬、粗糙孔菌屬病原菌均具有腐生菌功能，對(duì)纖維素具有明顯降解作用[36]。

利用PICRUSt2 對(duì)感病煙株與健康煙株根際土壤細(xì)菌功能進(jìn)行預(yù)測(cè)，細(xì)菌群落中新陳代謝（碳水化合物代謝、氨基酸代謝、輔助因子和維生素的代謝、能量代謝、其他氨基酸的代謝、核苷酸代謝）豐度顯著升高，新陳代謝作為細(xì)菌群落的核心功能，在促進(jìn)植物土壤物質(zhì)循環(huán)、促進(jìn)植物生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用[37]。發(fā)病煙株根際土壤新陳代謝功能的豐度顯著高于健康煙株根際土壤，這可能是土壤細(xì)菌群落中有益菌拮抗線(xiàn)蟲(chóng)侵染和某些細(xì)菌通過(guò)降解植物組織幫助線(xiàn)蟲(chóng)在根系形成根結(jié)的共同結(jié)果[38]。采用 FUNGuild 預(yù)測(cè)不同地塊發(fā)病煙株與健康煙株根際土壤不同功能真菌的相對(duì)豐度變化，發(fā)病煙株根際土壤腐生營(yíng)養(yǎng)型真菌相對(duì)豐度顯著高于健康煙株根際土壤，研究結(jié)果表明，一些真菌可以通過(guò)改變營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化，同時(shí)，具有競(jìng)爭(zhēng)性腐生能力的真菌能通過(guò)與植物病原體競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和寄生空間（如植物根部）來(lái)抑制病原菌的生長(zhǎng)[7]。

病原體作為生物多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的重要驅(qū)動(dòng)因素，積極影響了包括有益微生物和病原體在內(nèi)的關(guān)鍵微生物群落相對(duì)豐度；另外，微生物和環(huán)境因素也會(huì)積極響應(yīng)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的侵染，減少或促進(jìn)病害的發(fā)生[39]。在本研究中，煙株根際土壤細(xì)菌和真菌微生物群落對(duì)土壤指標(biāo)的響應(yīng)不一致，土壤細(xì)菌群落主要與土壤有效磷含量相關(guān)，而真菌群落主要與土壤脲酶活性、硝態(tài)氮含量、pH 值相關(guān)。表明土壤理化性質(zhì)的改變影響著土壤微生物群落的構(gòu)建，可能導(dǎo)致土壤微生物功能的改變，進(jìn)而響應(yīng)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的侵染。

4 結(jié)論

土壤有效磷含量對(duì)細(xì)菌群落分布的影響最明顯，而土壤脲酶活性、土壤硝態(tài)氮含量以及土壤酸堿度對(duì)真菌群落的影響最為明顯。與健康煙株根際土壤相比，在發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌群落中，放線(xiàn)菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、芽孢桿菌屬以及Unclassified_Ktedonobacteraceae屬的相對(duì)豐度顯著提高；而在真菌群落中，與健康煙株根際土壤相比，子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)、毛囊菌門(mén)、青霉屬以及粗糙孔菌屬的相對(duì)豐度也顯著提高；與健康土壤相比，發(fā)病煙株根際土壤細(xì)菌群落代謝功能有明顯增強(qiáng)，而真菌群落的腐生營(yíng)養(yǎng)型功能相對(duì)豐度則顯著高于健康土壤。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）

收稿日期：2023-08-04

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32160517）；云南省煙草公司昆明市公司科技計(jì)劃項(xiàng)目[昆煙科（2022）12號(hào)KMYC202207]

作者簡(jiǎn)介：王興松（1997-），男，云南曲靖人，碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵菰耘嗯c植煙土壤保育。（E-mail）2962435088@qq.com

通訊作者：李 杰，（E-mail）lijie1245@163.com