摘 " "要：為探究干旱脅迫下丘北辣椒根系分泌物對(duì)根際微生物組的影響和塑造，通過(guò)盆栽控水方法，以正常種植為對(duì)照（CK），干旱種植為處理（DS），利用Illumina-MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)分析不同處理下細(xì)菌群落的差異。結(jié)果表明，干旱脅迫導(dǎo)致辣椒葉綠素含量和根系活力顯著降低，而可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量及超氧化物歧化酶活性顯著提高。干旱處理顯著降低細(xì)菌群落多樣性指數(shù)（Chao1、Shannon和Simpson），同時(shí)發(fā)現(xiàn)CK與干旱處理細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度較小，具有顯著差異。差異分析表明，干旱處理顯著促進(jìn)了放線菌門Actinobacteria、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium等有益微生物的富集。研究結(jié)果為丘北辣椒在干旱環(huán)境下適應(yīng)機(jī)制研究及石漠化地區(qū)辣椒高效栽培提供了新的見(jiàn)解和思路。

關(guān)鍵詞：丘北辣椒；干旱脅迫；16s rRNA；根際細(xì)菌

中圖分類號(hào)：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2024）08-057-10

Impact of drought stress on the rhizosphere bacterial community structure of Capsicum annuum in Qiubei

WANG Can1，2， XU Junqiang1， MENG Fanlai3， ZHANG Yinghua1， WANG Shaoxiang2， ZHAO Qiangbiao2， XU Bin1

（1. College of Landscape and Horticulture， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， Yunnan， China; 2. Agricultural Science Academy of Wenshan Prefecture， Yunnan Province， Wenshan 663000， Yunnan， China; 3. School of Biological Sciences and Agriculture， Honghe University， Mengzi 661100， Yunnan， China）

Abstract： In order to investigate the effects of root exudates from Qiubei pepper under drought stress on rhizosphere microbial communities and their shaping， a pot experiment was conducted using controlled watering methods. Normal cultivation was used as the control（CK）， while drought cultivation served as the treatment（DS）. The differences in bacterial community were analyzed using Illumina-MiSeq high-throughput sequencing technology. The results revealed that drought stress significantly reduced chlorophyll content and root vitality of pepper. Conversely， soluble sugar， proline， malondialdehyde content， and superoxide dismutase activity exhibited significant increases. Drought treatment notably decreased bacterial community diversity indices （Chao1， Shannon， and Simpson）. Furthermore， it was observed that CK and drought treatments displayed limited similarity in bacterial community structure with notable differences. Differential analysis demonstrated that drought treatment effectively promoted enrichment of beneficial microorganisms such as Actinobacteria and Mesorhizobium genus in rhizosphere soil. These findings provide novel insights into the adaptation mechanisms of Qiubei pepper under drought conditions and offer efficient cultivation strategies for peppers in rocky desertification areas.

Key words： Qiubei pepper; Drought stress; 16s rRNA; Rhizosphere bacteria

干旱嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，是世界糧食安全和作物生產(chǎn)力的主要制約因素之一。云南省是我國(guó)辣椒種植區(qū)之一，主要分布在文山、紅河等地。辣椒作為我國(guó)普遍栽培的蔬菜，是廣大農(nóng)民增收的經(jīng)濟(jì)作物之一，適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)成分豐富、具有較大的商業(yè)開(kāi)發(fā)潛力，栽培面積逐年擴(kuò)大[1]。文山地處云南邊境，特殊的地理氣候環(huán)境造就了豐富多樣的辣椒種質(zhì)資源，如丘北辣椒、富寧小米椒等。但同時(shí)文山地處喀斯特巖溶山原地區(qū)，石漠化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力下降、植被退化、水土流失等環(huán)境生態(tài)問(wèn)題及當(dāng)?shù)刎毨鏀U(kuò)大等社會(huì)問(wèn)題[2]。丘北辣椒是茄科辣椒屬一年或多年生草本植物，是云南省特有的地方品種，色澤紅亮，味道香辣醇厚，具有獨(dú)特的口感，深受廣大農(nóng)民和消費(fèi)者的喜愛(ài)，其產(chǎn)品得到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)認(rèn)可[3-4]。在如此惡劣的環(huán)境中，丘北辣椒經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇和進(jìn)化，具備了耐鹽害、耐貧瘠、耐干旱、穩(wěn)產(chǎn)等特點(diǎn)，形成了一系列形態(tài)、生理、生化和分子策略應(yīng)對(duì)干旱等逆境脅迫。

大量研究表明，植物通過(guò)根系向根際土壤環(huán)境中釋放不同分泌物來(lái)對(duì)根際土壤微生物群落進(jìn)行“招募”和“塑造”，以應(yīng)對(duì)不同的逆境脅迫[5]。關(guān)于根際促生菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）在干旱脅迫中所起作用的研究越來(lái)越多，其通過(guò)釋放胞外多糖（exopoly saccharides，EPS）增強(qiáng)保水性，ACC脫氨酶抑制植物根部乙烯合成，降低其含量，及脫落酸（abscisic acid，ABA）、赤霉素（gibberellins，GAs）、吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid，IAA）等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子協(xié)助植物抵御逆境[6-7]。Mahmoudi等[8]研究表明，小麥幼苗根際定殖假單胞菌，產(chǎn)生的吩嗪類化合物可提高小麥幼苗的抗旱性和抗逆性。Kim等[9]研究表明，石竹根際土壤的菌株腸桿菌EJ01能誘導(dǎo)擬南芥產(chǎn)生脯氨酸，抵御鹽脅迫。Shakir等[10]研究表明，干旱條件下接種產(chǎn)ACC脫氨酶的根瘤菌（rhizobia）的小麥與對(duì)照相比，其植株的根冠長(zhǎng)度和側(cè)根數(shù)量都有顯著增加，這有利于植物獲得更多的水分和養(yǎng)分，緩解乙烯的傷害和干旱脅迫。由此可見(jiàn)，根際促生菌在植物抵御逆境中扮演著十分重要的角色，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有巨大的應(yīng)用潛力，因此研究在干旱環(huán)境下植物對(duì)根際有益微生物的影響，并促進(jìn)微生物在綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的高效利用是當(dāng)前科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。

雖然目前關(guān)于微生物參與植物耐旱性的重要作用已被廣泛認(rèn)知，但在辣椒中，微生物對(duì)水分脅迫有何響應(yīng)、微生物對(duì)異常環(huán)境有何指示作用、干旱下辣椒對(duì)根際微生物群落結(jié)構(gòu)有何影響等相關(guān)方面的研究較少。因此筆者以丘北辣椒為試驗(yàn)材料，研究其在干旱條件下根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的組成和特征，旨在從微生物角度闡述干旱脅迫對(duì)丘北辣椒根際細(xì)菌群落的塑造、菌群的響應(yīng)及微生物的指示作用，挖掘可能在干旱脅迫下對(duì)辣椒生長(zhǎng)具有正向作用的細(xì)菌類群，以期為辣椒抗旱與根際微生物互作及增強(qiáng)抗旱性等研究提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料是文干椒1號(hào)，為丘北辣椒地方代表品種，由文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供，具有性狀穩(wěn)定、抗旱能力較強(qiáng)、穩(wěn)產(chǎn)等特性。種植土壤為丘北縣設(shè)施大棚的種植紅土與育苗基質(zhì)體積比1∶1進(jìn)行混合，有效氮含量（w，后同） 301.53 mg·kg-1、有效磷含量 89.34 mg·kg-1、有效鉀含量 370.59 mg·kg-1、pH 5.71，土壤最大持水量（灌滿水飽和狀態(tài)下，待土壤中重力水排除后的數(shù)值）經(jīng)托普云農(nóng)TZS-3X土壤水分檢測(cè)儀檢測(cè)為39%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年12月在文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。種子經(jīng)75%乙醇?xì)⒕?0 s，純水沖洗后播于裝有土壤的塑料花盆（40 cm×40 cm×40 cm）中，晝夜溫度為（27±1） ℃/（23±1）℃，常規(guī)管理。待辣椒長(zhǎng)到7～10片葉時(shí)（移栽期），選取長(zhǎng)勢(shì)一致的辣椒進(jìn)行干旱處理。試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照（CK，正常種植土壤）和干旱處理（DS），每個(gè)處理10盆，3次重復(fù)，其中干旱處理含水量為土壤基質(zhì)最大含水量的60%～70%；對(duì)照含水量為土壤基質(zhì)最大含水量的90%。處理時(shí)長(zhǎng)為7 d，其間動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土壤基質(zhì)的水分變化，控制各處理的土壤基質(zhì)含水量保持在既定范圍內(nèi)。

1.3 取樣與測(cè)定方法

處理結(jié)束后，選取葉片萎蔫的辣椒植株，每個(gè)處理選擇整齊一致的5株混合為1次重復(fù)，每個(gè)處理3次重復(fù)。抖落附著的土壤后，將根系表面的土壤裝于50 mL無(wú)菌離心管中，-80 ℃保存，用于微生物檢測(cè)，并收集秧苗葉片和根系（刮取根系土壤后用無(wú)菌水沖洗干凈），4 ℃保存用于生理指標(biāo)檢測(cè)。

參照王燦等[11]的方法測(cè)定植株葉片葉綠素、可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量，采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定根系超氧化物歧化酶（SOD）活性[12]，采用TTC法測(cè)定根系活力[13]。

微生物DNA提取、illumina文庫(kù)構(gòu)建和高通量測(cè)序由北京諾禾致源科技股份有限公司完成。PCR體系共30 μL：Phusion Master Mix 15 μL，引物515F（序列：CTGCCAGCMGCCGCGGTAA） 和806R（序列：GGACTACHVGGGTWTCTAAT）各3 μL，ddH2O 2 μL，DNA（1 ng·μL-1）7 μL；PCR 反應(yīng)條件：98 ℃預(yù)變性1 min；98 ℃變性10 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，30 個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸5 min。文庫(kù)構(gòu)建使用NEBNext? Ultra? IIDNA Library Prep Kit建庫(kù)試劑盒，將構(gòu)建好的文庫(kù)進(jìn)行Qubit和Q-PCR定量，待文庫(kù)合格后使用NovaSeq6000上機(jī)測(cè)序。

1.4 數(shù)據(jù)質(zhì)控與分析

根據(jù)barcode序列和PCR擴(kuò)增引物序列從下機(jī)數(shù)據(jù)中拆分出各樣本數(shù)據(jù)，截去barcode和引物序列后使用FLASH（V1.2.11， http：//ccb.jhu.edu/software/FLASH/）軟件對(duì)樣本的reads進(jìn)行拼接，得到Raw Tags。然后使用fastp軟件對(duì)得到的Raw Tags進(jìn)行質(zhì)控，得到高質(zhì)量的Clean Tags。最后使用Usearch軟件將Clean Tags與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，以檢測(cè)嵌合體并進(jìn)行去除，從而得到最終的有效數(shù)據(jù)，即Effective Tags。使用QIIME2軟件中的DADA2模塊進(jìn)行降噪，并過(guò)濾掉豐度小于5的序列，從而獲得最終的擴(kuò)增子序列變異（ASVs）以及特征表。使用QIIME2 feature-table rarefy工具以低樣本序列量的97%進(jìn)行抽平處理。使用QIIME2軟件中的classify-sklearn模塊將得到的ASVs與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，從而得到每個(gè)ASV的物種信息。

使用QIIME2軟件計(jì)算Shannon、Simpson、Chao1等α多樣性指數(shù)，并繪制稀釋曲線。多樣性指數(shù)反映了物種的豐富度和均勻度，數(shù)值越大表示物種多樣性越高。使用QIIME2軟件計(jì)算Unifrac距離，并使用R3.6.2軟件中g(shù)gplot2繪制PCA，使用QIIME2軟件中的adonis函數(shù)分析組間群落結(jié)構(gòu)的差異顯著性。使用LEfSe軟件完成LEfSe分析，設(shè)置LDA score閾值為4。使用軟件Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States 2（PICRUSt 2）進(jìn)行同源蛋白簇（Clusters of orthologous groups of proteins，COG）功能預(yù)測(cè)。其中PICRUSt 2是一種根據(jù)Marker基因進(jìn)行元基因組功能預(yù)測(cè)的生物信息軟件包，可進(jìn)行COG數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)（COG數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)基因產(chǎn)物功能進(jìn)行同源分類、注釋的數(shù)據(jù)庫(kù)，http：//eggnog.emble.de/），預(yù)測(cè)樣本基因?qū)?yīng)的COG，然后對(duì)COG進(jìn)行功能注釋、歸類以及對(duì)應(yīng)基因豐度計(jì)算，從而進(jìn)行菌群代謝功能預(yù)測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理辣椒秧苗生理代謝比較

由表1可以看出，對(duì)照CK的葉綠素含量和根系活力顯著高于干旱處理DS，而可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量及SOD活性與之相反，顯著低于干旱處理DS。以上結(jié)果說(shuō)明DS辣椒受到干旱脅迫，可用于開(kāi)展后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 不同處理辣椒秧苗土壤細(xì)菌群落測(cè)序質(zhì)量與物種組成

試驗(yàn)共2個(gè)處理6個(gè)樣本。由表2可以看出，通過(guò)高通量測(cè)序并優(yōu)化后，各樣本有效序列平均長(zhǎng)度在67 286～79 252，堿基數(shù)目在17 028 677～20 060 687，有效數(shù)據(jù)的GC含量為54.98%～55.31%。

由圖1-A可以看出，試驗(yàn)中箱線圖趨于平緩，說(shuō)明試驗(yàn)樣本測(cè)序數(shù)據(jù)充分，已經(jīng)能夠反映土壤樣品的細(xì)菌群落情況，可用于后續(xù)分析。由圖1-B可知，對(duì)照CK與干旱處理DS共有2150個(gè)ASVs，其中對(duì)照CK獨(dú)有的ASVs為2313個(gè)，處理DS獨(dú)有的ASVs為2182個(gè)，表明干旱處理降低了細(xì)菌群落的ASVs數(shù)量。

根據(jù)物種注釋結(jié)果，選取每個(gè)分組在門、屬分類水平上最大豐度排名前10的物種生成物種相對(duì)豐度柱形累加圖。由圖2-A可知，在門水平上豐度排名第1的是變形菌門Proteobacteria（51.20%～55.48%），第2是擬桿菌門Bacteriodetes（9.12%～11.56%），排名第3的是放線菌門Actinobacteria（7.42%～10.91%），排名第4的是酸桿菌門Acidobacteria（5.67%～6.65%），排名第5的是芽單胞菌門Gemmatimonadetes（4.04%～5.36%），剩下微生物類群相對(duì)豐度均未超過(guò)5%。由圖2-B可知，在屬水平上相對(duì)豐度排名前10的分別是鞘脂單胞菌屬Sphingomonas、芽單胞菌屬Gemmatimonas、Puia、假單胞菌屬Pseudomonas、Pseudolabrys、Ellin6067、SC-I-84、Aquicella、Subgroup_10、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium。其中第1是優(yōu)勢(shì)菌鞘脂單胞菌屬Sphingomonas（1.81%～3.68%），第2是芽單胞菌屬Gemmatimonas（1.55%～2.09%），第3是Puia屬（1.21%～2.00%）。

2.3 不同處理辣椒秧苗土壤細(xì)菌群落多樣性與差異分析

α多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)表明（圖3-A～C），對(duì)照CK的Simpson、Chao1和Shannon指數(shù)（0.998、2 441.84、10.67）均顯著高于干旱處理DS（0.997、2 132.15、9.81），表明干旱處理降低了辣椒土壤細(xì)菌群落的豐度和多樣性?；赪eighted unifrac距離PCA分析（圖4-D）表明，PCoA1和PCoA2可分別解釋所有變量的25.40 %和22.00 %，樣本點(diǎn)間距離的遠(yuǎn)近表明樣本間差異的大小，可以看出，不同處理間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有一定差異（R2=0.620 144，p=0.001），PC1將對(duì)照CK和干旱處理DS顯著分開(kāi)，說(shuō)明對(duì)照和干旱處理之間有較明顯的分離趨勢(shì)。

Metastats分析表明（圖4），門水平上顯著差異排名前5的物種分別是放線菌門Actinobacteria、彎曲桿菌門Campilobacteria、蛭弧菌門Bdellovibrio、芽單孢菌門Gemmatimonadetes、擬桿菌門Bacteriodetes。其中干旱處理DS的放線菌門Actinobacteria和擬桿菌門Bacteriodetes相對(duì)豐度分別為0.11%和0.12%，顯著高于對(duì)照CK。在屬水平上（圖5），豐度排名前10的細(xì)菌群落中，對(duì)照CK顯著高于處理DS的細(xì)菌種類有鞘氨醇單胞菌Sphingomonas、芽單胞菌屬Gemmatimonas、假單胞菌屬Pseudomonas、Ellin6067、SC-I-84，而顯著低于干旱處理DS的細(xì)菌種類有Puia屬、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium。以上結(jié)果說(shuō)明干旱處理減少了正常土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落的數(shù)量。

2.4 不同處理辣椒秧苗土壤細(xì)菌群落功能分析

基于同源蛋白簇（COGs，Cluster of Orthologous Groups of proteins）數(shù)據(jù)庫(kù)，使用 PICRUSt 2對(duì)不同處理細(xì)菌群落功能進(jìn)行注釋（圖6），發(fā)現(xiàn)在相對(duì)豐度排名前25的COGs中，干旱處理DS有16個(gè)COGs相對(duì)豐度高于對(duì)照CK，如COG1132（ABC型多藥轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、ATP酶和通透酶組分）、COG0531（氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）、COG2217（陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶）等，主要表現(xiàn)在氨基酸、無(wú)機(jī)離子、輔酶轉(zhuǎn)運(yùn)等方面；有9個(gè)COGs相對(duì)豐度低于對(duì)照CK，如COG1192（纖維素生物合成蛋白BcsQ）、COG0776（細(xì)菌類核DNA結(jié)合蛋白）等，主要表現(xiàn)在加工、修飾、翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物合成等方面（表3）。

3 討論與結(jié)論

水分虧缺不僅影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且還會(huì)對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的形成造成嚴(yán)重危害，植物會(huì)通過(guò)產(chǎn)生脫落酸來(lái)調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉，脯氨酸參與滲透壓調(diào)節(jié)，保護(hù)酶清除體內(nèi)活性氧和自由基等策略應(yīng)對(duì)干旱脅迫[14]。在本試驗(yàn)中，干旱下丘北辣椒葉片葉綠素含量和根系活力顯著低于正常處理（CK），而可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量及超氧化物歧化酶活性均顯著高于正常處理，與申林等[15]的研究結(jié)果一致，植物通過(guò)積累的可溶性糖、脯氨酸等降低滲透勢(shì)，通過(guò)提高超氧化物歧化酶活性來(lái)消除超氧陰離子自由基等有害物質(zhì)。

微生物群落對(duì)土壤環(huán)境變化能夠做出快速的響應(yīng)，因此能敏感預(yù)警土壤生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生的微小變化，對(duì)作物根際土壤生態(tài)變化起到指示作用[16]。大量研究表明，干旱脅迫顯著改變植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物群落多樣性下降，但同時(shí)部分根際有益微生物也會(huì)與植物互作以增強(qiáng)植物適應(yīng)非生物和生物脅迫的能力。Xu等[17]研究表明，干旱顯著改變了高粱的根際微生物群落組成，其中放線菌豐度顯著提高，放線菌適度富集能夠顯著促進(jìn)根系生長(zhǎng)。Sukweenadhi等[18]研究表明，在干旱脅迫下，向擬南芥接種芽孢桿菌屬Bacillus、類芽孢桿菌屬Paenibacillus、短芽孢桿菌屬Brevibacillu、微球菌屬M(fèi)icrococcu等微生物，發(fā)現(xiàn)其代謝物誘導(dǎo)了擬南芥AtRAB18和AtLT178基因的表達(dá)，通過(guò)ABA信號(hào)通路參與植物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)正常和干旱處理下辣椒幼苗根際土壤細(xì)菌群落進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)干旱處理顯著降低了細(xì)菌群落α多樣性指數(shù)（Chao1、Shannon和Simpson），同時(shí)主成分分析表明，不同處理間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異明顯，干旱處理對(duì)辣椒幼苗根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)造成了顯著影響。這與張江偉等[19]、梁新波等[20]的研究結(jié)果一致，干旱脅迫顯著改變了植物原本的根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，這可能是由于植物在干旱條件下生理代謝途徑改變，進(jìn)而引起根系分泌的化合物在組分及豐度上與正常條件下的作物根系分泌物產(chǎn)生差異，如初級(jí)代謝產(chǎn)物（有機(jī)酸、碳水化合物、氨基酸等）和次級(jí)代謝產(chǎn)物（生物堿、萜類、酚類物質(zhì)等），間接導(dǎo)致根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組分的差異，同時(shí)也可促進(jìn)相關(guān)有益微生物的富集，形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的微生物群落來(lái)協(xié)助植物抵御逆境[21-22]。

差異分析表明，干旱處理中放線菌門Actinobacteria（0.11%）和擬桿菌門Bacteriodetes（0.12%）相對(duì)豐度顯著高于正常處理（0.09%和0.07%），這與Santos-Medellín等[23]的研究結(jié)果一致，水稻在受到干旱脅迫時(shí)，根際土壤微生物群落中放線菌群占細(xì)菌群落的80%以上，同時(shí)發(fā)現(xiàn)從放線菌中分離出來(lái)的鏈霉菌屬（Streptomycessp.）SLBN-177能夠在干旱條件下促進(jìn)其根系生長(zhǎng)。而在屬水平上，干旱處理則顯著降低鞘氨醇單胞菌屬Sphingomonas和芽單胞菌屬Gemmatimonas等的相對(duì)豐度，促進(jìn)Puia屬、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium的富集。說(shuō)明干旱處理降低了原本正常土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落的數(shù)量，同時(shí)也表明一些微生物受干旱影響而富集。中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium屬于α-根瘤菌，根瘤菌固氮為植物生長(zhǎng)提供所需氮素，提高植物抗性，同時(shí)植物也為根瘤菌提供了碳源[24]。孔鈺鳳等[25]研究表明，在干旱條件下，野生型和栽培型大豆根際細(xì)菌群落中，慢生根瘤菌（Bradyrhizobium sp.）比例較正常處理下顯著升高。何亞婷等[26]從云南文山峰叢洼地型石漠化地區(qū)白刺花、木藍(lán)、三葉草的根瘤中分離到3株細(xì)菌，將其接種到受干旱脅迫的蠶豆植株上，與未接種相比，接種菌株的蠶豆生長(zhǎng)較好，顯著提高蠶豆的抗旱能力。Liu等[27]發(fā)現(xiàn)紫云英（Astragalus sinicus L .）接種根瘤菌后，固氮和銨同化能力提高，進(jìn)而促進(jìn)游離氨基酸和多胺合成，從而增強(qiáng)耐旱能力。根瘤內(nèi)生細(xì)菌在石漠化地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建中具有重要作用，根瘤菌通過(guò)與植物（如豆科類）建立共生固氮體系達(dá)到固定土壤氮素，增強(qiáng)肥力的效果[28-29]。在自然界中，根瘤菌與豆科植物的共生固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到了重要作用，然而根瘤菌只可以與豆科植物及少數(shù)榆科植物共生[30]。筆者在本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，干旱條件下的丘北辣椒可能存在驅(qū)動(dòng)放線菌門Actinobacteria、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium等有益微生物的顯著富集現(xiàn)象，研究結(jié)果將為后續(xù)丘北辣椒環(huán)境適應(yīng)機(jī)制研究、與辣椒相關(guān)益生菌篩選應(yīng)用、石漠化地區(qū)作物高效栽培和環(huán)境修復(fù)等工作提供可行性依據(jù)。

基于COG數(shù)據(jù)庫(kù)， PICRUSt 2的功能注釋結(jié)果表明，與對(duì)照相比，干旱處理下辣椒秧苗根際微生物群落功能具有顯著不同，干旱處理中有16個(gè)COGs相對(duì)豐度高于正常處理，主要表現(xiàn)在氨基酸、無(wú)機(jī)離子、輔酶轉(zhuǎn)運(yùn)等方面；有9個(gè)COGs相對(duì)豐度低于正常處理，主要表現(xiàn)在加工、修飾、翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物合成等方面，這表明干旱處理對(duì)辣椒幼苗根際細(xì)菌群落轉(zhuǎn)運(yùn)功能具有較強(qiáng)的誘導(dǎo)和促進(jìn)作用。Xu等[17]研究表明，干旱引起了高粱根際微生物轉(zhuǎn)錄活性發(fā)生變化，主要與放線菌活性和功能的變化有關(guān)，主要表現(xiàn)為與碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝以及次級(jí)代謝物生物合成相關(guān)的放線菌轉(zhuǎn)錄本表達(dá)的顯著升高，結(jié)果引起根系微生物代謝的改變，從而改善作物對(duì)干旱的適應(yīng)性，提高作物產(chǎn)量。干旱脅迫下相關(guān)化合物轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝功能相關(guān)基因的表達(dá)量顯著提高，這可能是土壤中一些有益的微生物協(xié)助植物參與抗旱引起的。王燦等[31]研究表明，干旱處理顯著提高黃瓜根際細(xì)菌質(zhì)膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，同時(shí)細(xì)菌群落功能中與硫胺素合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)顯著上調(diào)，而硫胺素在植物應(yīng)對(duì)生物脅迫（炭疽病和白粉?。┖头巧锩{迫（干旱、高鹽）過(guò)程中起重要作用。

綜上所述，干旱脅迫導(dǎo)致丘北辣椒幼苗根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化，改變了土壤中原本的群落結(jié)構(gòu)，降低了土壤中細(xì)菌群落的豐度和多樣性。干旱處理促進(jìn)了放線菌門Actinobacteria、中生根瘤菌屬M(fèi)esorhizobium等有益微生物的顯著富集。研究結(jié)果為丘北辣椒干旱環(huán)境適應(yīng)機(jī)制研究、石漠化地區(qū)辣椒高效栽培提供了新的見(jiàn)解和研究思路。

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