不同轮作模式对马铃薯根际土壤真菌群落的影响

姚姿婷 杨炎昌 姚潇 何团 郑虚 蒙炎成 邹承武

摘要：【目的】揭示不同輪作模式对马铃薯根际土壤真菌群落的影响，为土壤健康管理及维持马铃薯可持续生产提供科学依据。【方法】分别对旱地轮作和水旱轮作模式下的马铃薯健康植株及发生细菌性软腐病植株的根际土壤样品进行采集，将旱地轮作和水旱轮作模式下健康植株根际土壤样品分别记为HD.J和SH.J，将旱地轮作和水旱轮作模式下发生细菌性软腐病植株根际土壤样品分别记为HD.B和SH.B。利用Illumina高通量测序平台，分析真菌核糖体DNA内转录间隔区1（ITS1）的序列，比较在2种轮作模式下马铃薯根际土壤真菌群落特征的差异。【结果】马铃薯健康植株的根际土壤真菌群落组成和多样性特征在2种轮作模式下相似，主坐标分析也显示HD.J和SH.J的距离很接近。HD.J和SH.J在门水平已知的真菌类群中均以子囊菌门和担子菌门为优势菌门，子囊菌门的相对丰度分别为33.0%和30.0%，担子菌门的相对丰度分别为3.8%和9.6%;HD.J和SH.J的门水平未知真菌丰度分别为63.0%和60.0%。HD.J和SH.J的共有优势目是子囊菌门的肉座菌目、柔膜菌目、格孢腔菌目和粪壳菌目及担子菌门的伞菌目，推测是马铃薯根际土壤真菌群落的核心类群。2种轮作模式下的马铃薯根际土壤真菌群落Alpha多样性依次为HD.B>SH.J>HD.J>SH.B。HD.B和SH.B中担子菌门的相对丰度明显高于HD.J和SH.J，其中SH.B中担子菌门的地星目真菌丰度高达82.8%，HD.B中担子菌门的银耳目丰度为18.6%;HD.B中还有2个优势属分别是可引起马铃薯黄萎病的轮枝孢属和引起水稻菌核杆腐病的双曲孢属，丰度分别为6.8%和5.9%。通过比对FUNGuild数据库预测根际土壤真菌营养型，发现HD.J只有病原营养型真菌相对丰度较高（20.6%），HD.B的病原营养型真菌、腐生营养型真菌和病原—腐生—共生营养型真菌的相对丰度分别为15.4%、18.8%和21.4%;SH.J和SH.B的腐生营养型真菌相对丰度分别为28.2%和10.2%，其他营养型真菌的相对丰度总和分别为4.6%和4.9%。【结论】马铃薯根际土壤真菌优势类群在2种轮作模式下保持稳定，推测是马铃薯根际土壤真菌群落的核心类群，对维持马铃薯健康生长具有重要意义。旱地轮作模式可能更有利于根际土壤中病原营养型真菌的富集，发病马铃薯可能更有利于根际土壤中腐生营养型真菌生长，导致土壤微生态平衡被破坏，及时清理发病植株残体可加快恢复土壤健康。

关键词： 马铃薯;根际土壤;真菌群落;水旱轮作;旱地轮作

中图分类号： S344.17;S532                        文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）05-1255-08

Abstract：【Objective】The purpose of this study was to reveal the distribution features of fungi in potato rhizosphere soil when bacterial disease occurred or not in paddy-upland rotation mode and upland rotation mode， respectively， so as to provide reference for soil health management and sustainable potato production. 【Method】The rhizosphere soil samples of healthy potato plants/plants with bacterial disease were collected in upland rotation and paddy-upland rotation modes， respectively. The rhizosphere soil samples of healthy potato plants in upland rotation and paddy-upland rotation were labeled as HD.J and SH.J， respectively， and those of plants with bacterial disease in upland rotation and paddy-upland rotation were labeled as HD.B and SH.B， respectively. Using Illumina high-throughput sequencing platform， the fungal ribosomal DNA internal transcribed spacer 1（ITS1） was analyzed to compare the distribution characteristics of fungal communities in rhizosphere soil in two rotation modes. 【Result】The composition and diversity of fungal community in rhizosphere soil of healthy potato plants were similar in the two rotation patterns. Principal coordinate analysis also showed that the distance between the fungal community structure of HD.J and SH.J was close. For known phyla of HD.J and SH.J， Ascomycota and Basidiomycota were the dominant phyla. Among the known fungal communities， the relative abundance of Ascomycota was 33.0% and 30.0%， and that of Basidiomycota was 3.8% and 9.6% in HD.J and SH.J， respectively. The phyla of HD.J and SH.J were mainly unknown fungi， accounting for 63.0% and 60.0%， respectively. Hypocreales， Helotiales， Pleosporales and Sordariales belonging to Ascomycota and Agaricales belonging to Basidiomycota were the common do-minant orders of both HD.J and SH.J， which might be the core group of potato rhizosphere soil fungal community. When potato bacterial disease occurred， the fungal community Alpha-diversity of the two rotation patterns was HD.B>SH.J>HD.J>SH.B. The relative abundances of Basidiomycota  of HD.B and SH.B were higher than those of HD.J and SH.J. Among them， the abundance of Geastrales was up to 82.8% in SH.B while the abundance of Tremellales was 18.6% in HD.B. Two dominant genera in HD.B were Verticillium， which could cause Verticillium wilt of potato， and Nakataea， which could cause sclerotinia and stalk rot of rice， with abundance of 6.8% and 5.9% respectively. Using FUNGuild database for prediction of fungal trophic modes， comparing that there was only one trophic mode， pathotroph， was dominant in HD.J（20.6% relative abundance）， there were dominant modes， pathotroph， saprotroph， and pathotroph-saprotroph-symbiotroph in HD.B（with 15.4%， 18.8% and 21.4% of relative abundance， respectively）. The relative abundances of saprotroph in SH.J and SH.B were 28.2% and 10.2%， respectively， and the total abundances of other trophic modes were 4.6% and 4.9%. 【Conclusion】The dominant fungal populations in potato rhizosphere soil in the two rotation patterns remain stable， which suggests that they may be the core group of rhizosphere fungi and they are of great significance to maintain the healthy growth of potato. Upland rotation mode may be more conducive to the accumulation of pathotroph fungi. Diseased potato may be more conducive to the accumulation of saprotroph fungi. It is important to remove diseased plant residues in time in order to restore the microecosystem balance of soil.

Key words： potato;  rhizosphere soil; fungal community; paddy-upland rotation; upland rotation

Foundation item：Guangxi Innovation Driven Development Project（Science Key Project）（Guike AA17204054）; Guangxi Postdoctoral Project（BH2018065）

0 引言

【研究意义】植物根系与根际微生物之间相互选择、相互联系，促成了植物根际微生物的分布特征（Berendsen et al.，2012;Philippot et al.，2013;Huang et al.，2014）。根际微生物群落执行复杂的生物和化学过程，在有机物分解、营养吸收和促进或抑制植物病害方面发挥重要作用，被视为土壤健康和肥力的指标（Berendsen et al.，2012）。目前，馬铃薯根际微生物群落的研究主要集中在对马铃薯不同生长阶段、不同基因型及不同种植方式之间根际细菌的分布特征及功能分析，并发现不同轮作模式影响着根际细菌群落的组成和功能，而根际细菌群落又反作用于植物的生长和抗病性（Zhao et al.，2020）。由于根际真菌与细菌共存于同一空间，两者间也存在相互作用，不同轮作模式下根际真菌群落可能存在差异;另外，马铃薯发生细菌性软腐病时根际真菌群落分布特征尚不清楚。因此，明确马铃薯在不同轮作模式下的根际土壤真菌群落特征，可为合理采用耕作模式和促进农田可持续利用提供科学依据;同时，对比不同轮作模式发病马铃薯根际土壤真菌群落构成并对真菌营养型进行预测分析，可为防控马铃薯病害提供理论依据。【前人研究进展】我国是马铃薯生产大国，近年来马铃薯种植面积稳步增加。虽然种植规模扩大，但农田耕作面积有限，因此我国普遍存在马铃薯连作种植，并随之出现了作物生长发育不良、抗病能力降低、马铃薯品质及产量下降等一系列连作障碍问题（顾松松等，2018）。以往的研究表明，马铃薯连作导致土壤微生物群落严重失衡及土传病害高发，造成严重的产量损失（赵章平等，2020）。孟品品等（2012）发现随着马铃薯连作年限的增加，土传病害病原菌尖孢镰刀菌和茄病镰刀菌的数量明显增加，从而逐渐成为优势种群，造成马铃薯根际微生物群落功能失调，使根系活力和根吸收面积下降，最终导致马铃薯产量大幅度下降。马玲等（2015）研究发现，马铃薯连作导致菌根真菌多样性下降。秦越等（2015）报道马铃薯连作导致根际土壤中的有益细菌和真菌数量下降，而致病菌数量增加。马得祯等（2016）研究发现马铃薯连作导致土壤细菌生理类群，包括氨化细菌、硝化细菌和亚硝化细菌等数量逐年下降。有益细菌及真菌的失衡造成土壤中营养供给受破坏，导致病菌滋生，作物生长受限且易感染各种土传病害（顾松松等，2018）。轮作被认为是缓解连作负面影响的有效方法。王丽红等（2016）报道小麦—豌豆—马铃薯轮作后土壤细菌和放线菌数量显著增加。Mao等（2019）在比较马铃薯健康植株和感黑胫病植株的土壤时发现，黄杆菌属（Flavobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）和狄迪基氏菌属（Dickeya）等富集在感黑胫病植株的土壤。宋佳承等（2020）报道马铃薯与藜麦和玉米轮作能明显降低土壤pH，提高土壤中有机质、碱解氮和有效磷含量，增强土壤肥力相关酶的活性，增加土壤细菌、放线菌数量和细菌与真菌数量比值，改善马铃薯根际土壤微环境，马铃薯的株高、茎粗及单株薯重等均有一定程度的增加。苏燕等（2020）研究发现，水稻—马铃薯水旱轮作模式下的马铃薯根际土壤细菌群落多样性高于玉米—马铃薯的旱地轮作模式，但发生细菌性软腐病后，2种轮作模式的细菌群落多样性均降低;水旱轮作模式下发病后，马铃薯根际土壤中病原菌种类增加，且丰度升高，除黑胫病病原菌软腐果胶杆菌外，还有其他侵染马铃薯的病原细菌，如雷尔氏菌和不动杆菌也是优势种。武超等（2020）报道由于马铃薯轮作水稻后土壤温湿度、pH和透气性等因素改变明显，对根结线虫防治效果显著。【本研究切入点】迄今，马铃薯在不同耕作模式下的根际土壤，尤其是水旱轮作模式相较于旱地轮作模式，其根际土壤真菌群落结构和功能尚不明确;同时，细菌性软腐病是马铃薯常见病害，其发病时根际土壤真菌群落结构变化及与病害发生的相关性也鲜见报道。【拟解决的关键问题】比较旱地轮作和水旱轮作模式下马铃薯根际土壤真菌群落结构的特点和功能，以及发生细菌性软腐病时对根际土壤真菌群落结构的影响，初步探索2种轮作模式对马铃薯根际土壤真菌群落结构的影响，为土壤健康管理及维持马铃薯可持续生产提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 土壤样品采集

马铃薯根际土壤样品采集于2018年3月（马铃薯收获期），地点在广西贺州市昭平县五将镇。试验区为地域相邻、品种相同（均为费乌瑞它）、田间常规管理措施一致但轮作模式不同的2块马铃薯田块。其中，试验田1的耕作模式为玉米—马铃薯旱地轮作，健康马铃薯根际土壤样品标记为HD.J，发生细菌性软腐病的马铃薯根际土壤样品标记为HD.B;试验田2的耕作模式为水稻—马铃薯水旱轮作，健康马铃薯根际土壤样品标记为SH.J，发生细菌性软腐病的马铃薯根际土壤样品标记为SH.B。样品采集使用五点取样法，首先在取样地中心定一个取样点，再向四周等距离等角度辐射4点，五点样品合为1个样品。样品采集后混匀，分别装入无菌密封塑料袋，于冰盒中保存。将土壤样品过80目筛，取约0.5 g于2 mL离心管中，-80 ℃下保存备用。

1. 2 土壤基因组DNA提取及ITS扩增子测序

用BioFast土壤基因组DNA提取试剂盒（杭州博日科技有限公司）提取土壤样品微生物基因组DNA，采用NanoDrop-2000（美国赛默飞世尔科技公司）测定提取的DNA纯度，通过1.0%琼脂糖凝胶电泳检测DNA完整度。根据真菌的内转录间隔区1（ITS1）设计引物ITS5-1737F（5'-GGAAGTAAAAG TCGTAACAAGG-3'）和ITS2-2043R（5'-GCTGCGT TCTTCATCGATGC-3'）进行PCR扩增，PCR产物经纯化、定量和均一化后构建测序文库，质检合格的文库用Illumina HiSeq 2500平台进行双端测序。

1. 3 测序数据分析

测序原始数据使用UPARSE软件包去除低质量读段（Reads），拼接序列获得高质量读段，去除条形码（Barcode）序列及引物序列，去除嵌合体及其短序列等后得到有效读段。通过QIIME v1.8.0将相似性大于97.0%的序列聚类为用于物种分类的操作分类单元（OTU），统计各样品每个OTU的丰度信息。获得的OTU与UNITE数据库比对。OTU数和OTU相对丰度等使用R-3.4.3进行聚类计算，应用Mothur对Alpha多样性指数进行分析，应用R语言程序包Vegan完成基于Bray-Curtis距离的主坐标分析（PCoA）。使用FUNGuild数据库对真菌营养型进行预测分析，将QIIME输出的OTU表和物种信息表合成表格后上传至FUNGuild数据库（http：//www.stbates.org/guilds/app.php）进行比对，下载输出结果，即得到真菌营养型分类预测结果。

2 结果与分析

2. 1 2种轮作模式下马铃薯根际土壤真菌群落多样性分析

通过ITS扩增子高通量测序最终从4个土壤样品中共生成427907条有效序列，平均每个样品有106977±11003条。样品的稀释曲线显示，当测序深度达40000条时，所有曲线均基本趋于平缓，说明测序文库已达饱和状态，结果可真实反映样品的实际状况（图1）。以序列之间相似性高于97.0%定义为1个OTU，则此次序列聚类共得到346个OTUs，平均每个样品得到264±26个OTUs。每个样品的覆盖率均在99.90%以上，表明达到足够的测序深度且数据质量可靠（表1）。

以OTUs进行韦恩图分析，发现4个样品共有的OTUs为139个，139个共有OTUs在各样品的总丰度为84.0%～97.0%，各样品特有的OTUs总丰度为0.6%～1.2%，可见各样品间的真菌群落结构差异主要来源于共有OTUs的相对丰度差异和特有OTUs的种类差异。除4个样品共有的139个OTUs外，HD.B与2个健康植株样品HD.J和SH.J还存在55个共有OTUs，而SH.B与2个健康植株样品HD.J和SH.J中存在11个共有OTUs，HD.B与SH.B之间只有2个共有OTUs（图2）。可见，SH.B与其他样品的差异主要源于OTUs数最少，只有221个，其特异OTUs不多;其余样品OTUs数在263～289，OTUs数较接近（表1）。通过分析Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数比较2种轮作模式下马铃薯根际土壤真菌的Alpha多样性差异，结果（表1）显示，SH.J与HD.J、HD.B的丰富度（Chao1指数）较接近，SH.B的丰富度最低;从多样性指数（Shannon指数）来看，HD.B最高，约是SH.J和HD.J的2倍，而SH.B最低，约是SH.J和HD.J的一半;从优势群结构多样性指数（Simpson指数）来看，表现为HD.B>SH.J>HD.J>SH.B。可见，HD.B与SH.B的Alpha多样性差异最大，而HD.J和SH.J的Alpha多样性介于HD.B和SH.B之间且非常接近，推测2种轮作模式对马铃薯根际土壤真菌群落组成的影响不明显，但马铃薯发生细菌性软腐病后，2种轮作模式下的真菌群落组成截然不同。4个根际土壤样品基于目水平的PCoA分析结果（图3）显示，HD.J与SH.J距离很近，HD.B与SH.B距离较远，且HD.B和SH.B与HD.J和SH.J的距离也较远，表明健康植株根际土壤在2种轮作模式下具有相似的真菌群落结构，而2种轮作模式下发病植株的根际土壤真菌群落结构则存在较大差异，且与同一模式下的健康植株间的差异也较大。PCoA图中横、纵坐标共能解释样品中所有差異的93.8%。结果提示马铃薯健康植株在2种轮作模式下保持稳定的真菌群落结构，发病后2种轮作模式下的真菌群落结构各异，与Alpha多样性分析结果一致。

2. 2 马铃薯在2种轮作模式下的根际土壤真菌群落分布特征

对4个样品OTUs进行分类和统计，共获得5门16纲35目56科63属43种。在每个分类水平上，将在组中相对丰度大于1.0%的某一分类定义为该组的优势群。在门水平上，4个样品共包含5个门，由子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）和罗兹菌门（Rozellomycota）以及无法归类的真菌（未分类和未定义）组成（图4-A）。其中，HD.J和SH.J的真菌群落以未知真菌为主，分别占63.0%和60.0%，其次为子囊菌门，分别占33.0%和30.0%，担子菌门在HD.J和SH.J中的丰度分别为3.8%和9.6%。HD.B和SH.B在门水平表现出明显差异，其中HD.B中丰度最高的是子囊菌门（61.0%），其次是担子菌门和未知真菌（20.0%和18.0%），而SH.B丰度最高的为担子菌门，丰度达84.0%，其次是子囊菌门，丰度为14.0%，未知真菌丰度仅为1.4%。可见，马铃薯植株根际土壤富集大量未知真菌，而植株出现病状后真菌群落结构发生变化，旱地轮作模式更利于子囊菌门真菌在发病植株根际土壤中富集，而水旱轮作模式则更有利于担子菌门真菌在发病植株根际土壤中富集。

进一步分析4个测序样品的目分布情况（图4-B）。在PCoA分析中距离最近的2个健康植株土壤样品中，HD.J的优势目按丰度由高至低依次为子囊菌门的小丛壳目（Glomerellales，20.3%）、格孢腔菌目（Pleosporales，2.2%）、粪壳菌目（Sordariales，1.9%）、肉座菌目（Hypocreales，1.4%）和柔膜菌目（Helotiales，1.0%）及担子菌门的伞菌目（Agaricales，1.1%），总丰度为27.9%;SH.J的优势目按丰度由高至低依次为子囊菌门的散囊菌目（Eurotiales，16.4%）、肉座菌目（2.6%）、柔膜菌目（2.5%）、格孢腔菌目（1.4%）和粪壳菌目（1.1%）及担子菌门的伞菌目（9.0%），总丰度为33.0%。与HD.J不同的是，HD.B丰度最高的优势目为担子菌门的银耳目（Tremellales），丰度达18.6%，是HD.B独有的优势目;HD.B与HD.J共有的5个优势目中，小丛壳目在HD.B的丰度降至13.1%，肉座菌目和柔膜菌目在HD.B的丰度分别增至8.5%和6.7%，格孢腔菌目和粪壳菌目在HD.J和HD.B的丰度相当，但在HD.J丰度极低的巨座壳目（Magnaporthales）在HD.B中丰度达6.0%，也是HD.B独有的优势目;HD.B与SH.B和SH.J的共有优势目为散囊菌目（相对丰度为9.5%）。与SH.J不同的是，SH.B丰度最高的优势目为担子菌门的地星目（Geastrales），丰度达82.8%;与SH.J共有的优势目中，散囊菌目在SH.B的丰度降至1.5%，而肉座菌目和粪壳菌目在SH.B的丰度提高至6.0%和2.9%。HD.B的优势目丰度总和为68.4%，SH.B的优势目丰度总和为94.0%。

对4个测序样品的优势属进行分析（图4-C）。HD.B的8个优势目共包含8个优势属，以银耳目的Saitozyma丰度最高，为17.5%，其余依次为散囊菌目的青霉属（Penicillium，9.2%）、小丛壳目的轮枝孢属（Verticillium，6.8%）、小不整球壳属（Plectosphaerella，6.3%）、巨座壳目的双曲孢属（Nakataea，5.9%）、肉座菌目的木霉属（Trichoderma，5.7%）、格孢腔菌目的拟棘壳孢属（Pyrenochaetopsis，2.9%）和柔膜菌目的Phialocephala（1.2%），总丰度为55.5%，占优势目总丰度的81.0%。而HD.J的优势属只有2个，分别是格孢腔菌目的小不整球壳属（20.2%）和伞菌目的裸盖菇属（Psilocybe，1.0%），2个优势属总丰度占优势目总丰度的76.0%。SH.J的6个优势属分别是青霉属（16.3%）、伞菌目的田头菇属（Agrocybe，7.9%）和小脆柄菇属（Psathyrella，1.0%）、木霉属（2.0%）、Phialocephala（1.7%）和拟棘壳孢属（1.2%），总丰度占优势目总丰度的91.0%。上述3个样品中的优势属是优势目的主要成员，与之不同的是SH.B的地星目包含的OTUs未能鉴定到属水平，因此在属水平上未知菌丰度为87.0%;SH.B鉴定到的3个优势属为木霉属（4.9%）、青霉属（2.8%）和毛壳菌属（Chaetomium，1.4%），总丰度仅占优势目总丰度的9.7%。

2. 3 马铃薯在2种轮作模式下根际土壤真菌群落的营养型分类预测

利用FUNGuild数据库可对不同轮作模式下马铃薯根际土壤真菌群落的营养型进行分类预测。结果（图5）显示，2种轮作模式下马铃薯根际土壤真菌中已知的主要营养型为腐生营养型、病原—腐生—共生营养型、病原营养型和共生营养型。其中，HD.J以病原营养型为主（相对丰度为20.6%），其次是腐生营养型和病原—腐生—共生营养型（相对丰度分别为3.2%和2.9%），HD.B的病原—腐生—共生营养型和腐生营养型的相对丰度分别为21.4%和18.8%，均明显高于HD.J，而病原营养型的相对丰度为15.4%，比HD.J的病原营养型相对丰度低。表明旱地轮作模式有利于马铃薯根际土壤中病原营养型真菌的富集，而腐生营养型真菌倾向于在发病植株的根际土壤中富集。SH.J以腐生营养型为主（相对丰度为28.2%），其次是病原—腐生—共生营养型和共生营养型（相对丰度分别为1.8%和1.7%），而SH.B的主要营养型为腐生营养型（相对丰度为10.2%）、病原—腐生—共生营养型（相对丰度为3.5%）和病原营养型（相对丰度为1.1%）。在SH.J和SH.B相对丰度最高的均是腐生营养型真菌，其他营养型真菌的相对丰度总和分别为4.6%和4.9%。可见，水旱轮作模式有利于腐生营养型真菌在马铃薯根际土壤中富集，但腐生营养型真菌的丰度在发病植株的根际土壤中会明显减少，可能与SH.B大部分真菌的营养型为未知有关。

3 讨论

土壤环境的变化会影响微生物群落的种类、分布和活性（Jansson and Hofmockel，2020）。据报道，水稻与旱地种植作物轮作模式会改变土壤环境，如番茄—水稻轮作可明显降低土壤盐分含量，缓解土壤酸化（王克磊等，2017）;菜—稻水旱轮作可减少土壤中各种有毒物质积累，提高作物对肥料的利用率（杜叶红等，2019）。由于土壤中有机物质及其他物质的变化，水旱轮作模式可能会对土壤中的微生物群落组成和活性造成一定影响，如玉米—水稻轮作可改善土壤的透气性，有利于氨化细菌、自生固氮菌、硝化细菌和好气性纤维素分解菌等富集生长，提高土壤生理菌群的数量（苏婷等，2016）。马铃薯—水稻轮作能降低病害发生程度，然而这种耕种模式是否促进或抑制马铃薯根际土壤中真菌群落的多样性尚不清楚，为此，本研究通过对ITS扩增子进行高通量测序分析，对比了马铃薯植株根际土壤真菌群落在水旱轮作模式和旱地轮作模式下的组成和多样性差异，发现2種耕作模式下健康植株根际土壤真菌群落的组成和多样性具有相似的特点，优势菌群均为子囊菌门和担子菌门，与前人的研究报道一致（孟品品等，2012;李继平等，2013;Qin et al.，2017）。子囊菌门可高效分解不同类型的纤维素，是耕地中重要的类群，如子囊菌门的代表类群肉座菌目和粪壳菌目真菌以其分解纤维素底物的能力而闻名（Berlemont et al.，2014）。担子菌门素以高效分解土壤中有机质著称，其代表类群伞菌目不仅可有效转化土壤成分为作物提供营养物质，还可促进有益细菌在根际形成生物膜，与其他具有生防潜力的真菌共同抵制病害，提高作物的抗病性（Chen et al.，2020）。作物根际土壤真菌群落是维持土壤生态系统功能和作物健康生长发育的重要组成部分。在植物的整个生长发育阶段，其不同器官的微生物群落组成会逐渐发生改变，以协同促进植物的生长和适应环境变化。这种微生物群落调整改变的过程是渐进性的，一些群落会持续存在于植物的重要器官表面或内部，如一些群落持续存在于根际。这些与特定植物物种持续相关的OTU被认为是该植物物种的核心微生物群（Lundberg et al.，2012）。由于核心微生物群可能与植物共同进化，对植物健康和生产力至关重要（Cúcio et al.，2016）。本研究中，马铃薯健康植株的根际土壤真菌类群在2种耕作模式下组成和多样性相近，子囊菌门的肉座菌目、柔膜菌目、格孢腔菌目和粪壳菌目及担子菌门的伞菌目都是主要的优势类群，揭示这些优势真菌类群可能是马铃薯根际土壤中的核心类群，可能与马铃薯健康生长发育和产量密切相关。下一步将监控2种耕作模式下真菌群落随时间的动态变化，增加样品数量，以进一步确定与马铃薯健康相关的重要真菌类群及其功能。

本研究在对比旱地轮作和水旱轮作2种耕作模式下马铃薯发生细菌性软腐病植株的根际土壤真菌群落差异时发现，旱地轮作模式下的发病植株根际土壤真菌群落多样性提高，一些植物病原菌的种类和丰度增加，如双曲孢属和轮枝孢属等。双曲孢属可导致水稻发生菌核杆腐病（佟立纯和贾兰，2010），目前尚不清楚是否会对马铃薯致病;轮枝孢属可引起马铃薯发生黄萎病，是系统性病害（陈爱昌等，2013）。这些病原菌的出现是否会加重细菌性病害的发生，需进一步关注。水旱轮作模式下的发病植株根际土壤真菌群落多样性明显下降，且群落组成发生显著改变，担子菌门的地星目相对丰度占比较大。地星目以森林树木残体为主要营养来源，此前未有报道在马铃薯根际土壤中出现。可见，地星目也可以草本植物残体为营养来源，可能由于水旱轮作模式下的土壤环境与森林土壤环境相似，因而也适合地星目生长（Ye et al.，2020）。虽然旱地轮作与水旱轮作2种耕作模式下的发病植株根际土壤真菌群落组成和多样性之间差异更大，但担子菌门均为2种轮作模式的主要优势类群，且相对丰度明显高于健康植株样品。可能是细菌性软腐病造成马铃薯植株死亡后，其残体利于腐生营养型真菌快速繁殖成为优势菌，其中旱地轮作模式下，担子菌门的银耳目在优势类群中丰度最高，高于其他子囊菌门类群，而水旱轮作模式下地星目的丰度也极高，表明当病害引起植株死亡时，及时清理残体非常重要，其担子菌门的生长可能不利于子囊菌门生长和土壤微生态平衡的恢复。

4 结论

马铃薯健康植株在2种轮作模式下的根际土壤真菌群落特征具有一定的相似性，其根际土壤真菌优势类群在2种轮作模式下保持稳定，推测是马铃薯根际土壤真菌群落的核心类群，对维持马铃薯健康生长具有重要意义。旱地轮作模式可能更有利于根际土壤中病原营养型真菌的富集，发病马铃薯可能更有利于根际土壤中腐生营养型真菌生长，导致土壤微生态平衡被破坏，及时清理发病植株残体可加快恢复土壤健康。

参考文献：

陈爱昌，魏周全，马永强，邓成贵. 2013. 甘肃省马铃薯黄萎病病原分离与鉴定[J]. 植物病理学报，43（4）：418-420. doi：10.13926/j.cnki.apps.2013.04.012. [Chen A C，Wei Z Q，Ma Y Q，Deng C G. 2013. Isolation and identification of the pathogens causing Potato Verticillium wilt in Gansu[J]. Acta Phytopathologica Sinica，43（4）：418-420.]

杜叶红，胡美华，叶飞华. 2019. 水旱轮作对土壤性状及大棚瓜菜生产的影响[J]. 浙江农业科学，60（5）：774-775. doi： 10.16178 /j.issn. 0528-9017. 20190530. [Du Y H，Hu M H，Ye F H. 2019. Effects of water and drought rotation on soil properties and greenhouse melon and vegetable production[J]. Zhejiang Agricultural Sciences，60（5）：774-775.]

顾松松，熊兴耀，谭琳，胡新喜，汤心砚，程予奇，胡秋龙. 2018. 土壤微生态与马铃薯连作障碍机制的研究进展[J]. 中国农学通报，34（30）：42-45. [Gu S S，Xiong X Y，Tan L，Hu X X，Tang X Y，Cheng Y Q，Hu Q L. 2018. Soil microorganisms and the mechanism of potato conti-nuous cropping obstacle：Research progress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，34（30）：42-45.]

李继平，李敏权，惠娜娜，王立，马永强，漆永红. 2013. 马铃薯连作田土壤中主要病原真菌的种群动态变化规律[J]. 草业学报，22（4）：147-152. doi：10.11686/cyxb20130418. [Li J P，Li M Q，Hui N N，Wang L，Ma Y Q，Qi Y H. 2013. Population dynamics of main fungal pathogens in soil of continuously cropped potato[J]. Acta Prataculturae Sinica，22（4）：147-152.]

馬得祯，郭晓冬，谭雪莲，郭天文. 2016. 马铃薯连作对根际土壤微生物生理类群的影响[J]. 甘肃农业大学学报，51（2）：35-39. doi：10.13432/j.cnki.jgsau.2016.02.007. [Ma D Z，Guo X D，Tan X L，Guo T W. 2016. Effect of potato continuous cropping on rhizosphere soil microbial physiological colony[J]. Journal of Gansu Agricultural University，51（2）：35-39.]

马玲，马琨，杨桂丽，牛红霞，代晓华. 2015. 马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响[J]. 中国生态农业学报，23（5）：589-596. doi：10.13930/j.cnki.cjea.140888. [Ma L，Ma K，Yang G L，Niu H X，Dai X H. 2015. Effects of continuous potato cropping on the diversity of soil microorganisms[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture，23（5）：589-596.]

孟品品，刘星，邱慧珍，张文明，张春红，王蒂，张俊莲，沈其荣. 2012. 连作马铃薯根际土壤真菌种群结构及其生物效应[J]. 应用生态学报，23（11）：3079-3086. doi：10. 13287/j.1001-9332.2012.0464. [Meng P P，Liu X，Qiu H Z，Zhang W M，Zhang C H，Wang D，Zhang J L，Shen Q R. 2012. Fungal population structure and its biological effect in rhizosphere soil of continuously cropped potato[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，23（11）：3079-3086.]

秦越，马琨，刘萍. 2015. 马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响[J]. 中国生态农业学报，23（2）：225-232. doi：10.13930/j.cnki.cjea.140755. [Qin Y，Ma K，Liu P. 2015. Effect of potato continuous cropping on genetic diversity of soil microorganisms[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture，23（2）：225-232.]

宋佳承，王天，闫士朋，张俊莲，沈宝云，李朝周. 2020. 不同种植模式对土壤质量及马铃薯生长的影响[J]. 土壤学报，57（2）：234-243. doi：10.11766/trxb201902250026. [Song J C，Wang T，Yan S P，Zhang J L，Shen B Y，Li C Z. 2020. Influences of planting pattern on soil quality and potato growth[J]. Acta pedologica sinica，57（2）：234-243.]

苏婷，韩海亮，赵福成，王桂跃. 2016. 水田、旱地与水旱轮作种植方式土壤微生物群落的差异[J]. 浙江农业科学，57（2）：261-262. doi：10.16178/j.issn.0528-9017.20160238. [Su T，Han H L，Zhao F C，Wang G Y. 2016. Differences of soil microbial communities among paddy field，dry land and paddy upland rotation[J]. Zhejiang Agricultural Sciences，57（2）：261-262.]

苏燕，李婕，曹雪颖，莫宛，郑虚，姚姿婷，邹承武. 2020. 水旱轮作模式下马铃薯根际土壤细菌群落多样性分析[J]. 南方农业学报，51（10）：2336-2344. doi：10.3969/j.issn. 2095-1191.2020.10.004. [Su Y，Li J，Cao X Y，Mo W，Zheng X，Yao Z T，Zou C W. 2020. Diversity analysis of bacterial community in potato rhizosphere soil under the mode of paddy-upland rotation[J]. Journal of Southern Agriculture，51（10）：2336-2344.]

佟立纯，贾兰. 2010. 水稻菌核秆腐病的发生与防治[J]. 新农业，（10）：26. doi：10.3969/j.issn.1002-4298.2010.10.015. [Tong L C，Jia L. 2010. Occurrence and control of rice sclerotium stalk rot[J]. Modern Agriculture，（10）：26.]

王克磊，周友和，黄宗安，朱隆静，徐坚. 2017. 水旱轮作对土壤性状及作物产量的影响[J]. 蔬菜，（5）：21-23. doi：10.3969/j.issn.1001-8336.2017.05.010. [Wang K L，Zhou Y H，Huang Z A，Zhu L J，Xu J. 2017. Effects of paddy-upland rotation on the characteristics of soils and crop yields[J]. Vegetables，（5）：21-23.]

王丽红，郭晓冬，谭雪莲，郭天文. 2016. 不同轮作方式对马铃薯土壤酶活性及微生物数量的影响[J]. 干旱地区农业研究，34（5）：109-113. doi：10.7606/j.issn.1000-7601.2016. 05.17. [Wang L H，Guo X D，Tan X L，Guo T W. 2016.Effects of different crop rotations on enzyme activities and microbial quantities in potato soil[J]. Agricultural Research in the Arid Area，34（5）：109-113.]

武超，刘贤文，张炜，王琼，郭华春. 2020. 马铃薯不同品种（系）和稻、薯轮作模式对根结线虫病的防治效果[J]. 作物学报，46（9）：1456-1463. doi：10.3724/sp.j.1006.2020. 94191. [Wu C，Liu X W，Zhang W，Wang Q，Guo H C. 2020. Control effects of different potato varieties（lines） and rice-potato rotation system on root-knot nematode[J]. Acta Agronomica Sinica，46（9）：1456-1463.]

趙章平，要凯，康益晨，张卫娜，范艳玲，杨昕宇，张俊莲，秦舒浩. 2020. 沟垄覆膜栽培对连作马铃薯根系分泌物和土壤养分的影响[J]. 甘肃农业大学学报，55（2）：83-89.  doi：10.13432/j.cnki.jgsau.2020.02.012. [Zhao Z P，Yao K，Kang Y C，Zhang W N，Fan Y L，Yang X Y，Zhang J L，Qin S H. 2020. Effects of film mulch and ridge-furrow potato planting on root exudates and soil nutrients under continuous cropping[J]. Journal of Gansu Agricultural University，55（2）：83-89.]

Berlemont R，Allison S D，Weihe C，Lu Y，Brodie E L，Martiny J B H，Martiny A C. 2014. Cellulolytic potential under environmental changes in microbial communities from grassland litter[J]. Frontiers in Microbiology，5（639）：639. doi：10.3389/fmicb.2014.00639.

Berendsen R L，Pieterse C M J，Bakker P A H M. 2012. The rhizosphere microbiome and plant health[J]. Trends in Plant Science，17（8）：478-486. doi：10.1016/j.tplants.2012. 04.001.

Chen Z M，Wang Q，Ma J W，Zou P，Yu Q G，Jiang L. 2020. Fungal community composition change and heavy metal accumulation in response to the long-term application of anaerobically digested slurry in a paddy soil[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，196：e110453. doi：10. 1016/j.ecoenv.2020.110453.

Cúcio C，Engelen A H，Costa R，Muyzer G. 2016. Rhizosphere microbiomes of european seagrasses are selected by the plant，but are not species specific[J]. Frontiers in Microbiology，7（9）： 440. doi：10.3389/fmicb.2016.00440.

Huang X F，Chaparro J M，Reardon K F，Zhang R F，Shen Q R，Vivanco J M. 2014. Rhizosphere interactions：Root exu-dates，microbes，and microbial communities[J]. Botany-botanique，92（92）：281-289. doi：10.1139/cjb-2013-0225.

Jansson J K，Hofmockel K S. 2020. Soil microbiomes and climate change[J]. Nature Reviews Microbiology，18（1）：35-46. doi：10.1038/s41579-019-0265-7.

Lundberg D S，Lebeis S L，Paredes S H，Yourstone S，Gehring J，Malfatti S，Tremblay J，Engelbrektson A，Kunin V，Rio T G D. 2012. Defining the core Arabidopsis thaliana root microbiome[J]. Nature，488（7409）：86. doi：10.1038/nature11237.

Mao L T，Chen Z G，Xu L X，Zhang H J，Lin Y W. 2019. Rhizosphere microbiota compositional changes reflect potato blackleg disease[J]. Applied Soil Ecology，140：11-17. doi：10.1016/j.apsoil.2019.03.024.

Philippot L，Raaijmakers J M，Lemanceau P，van der Putten W H. 2013. Going back to the roots：The microbial eco-logy of the rhizosphere[J]. Nature Reviews Microbiology，11（11）：789-799. doi：10.1038/nrmicro3109.

Qin S H，Stephen Y，Xu X X，Liu Y H，Yu B. 2017. Analysis on fungal diversity in rhizosphere soil of continuous cropping potato subjected to different furrow-ridge mulching managements[J]. Frontiers in Microbiology，8：85. doi：10. 3389/fmicb.2017.00845.

Ye J H，Cheng J，Ren Y H，Liao W L，Li Q. 2020. The first mitochondrial genome for geastrales（Sphaerobolus stellatus） reveals intron dynamics and large-scale gene rearrangements of basidiomycota[J]. Frontiers in Microbiology，11：1970. doi：10.3389/fmicb.2020.01970.

Zhao J，Zhang D，Yang Y Q，Pan Y，Yang Z M，Zhu J H，Zhang L K，Yang Z H. 2020. Dissecting the effect of continuous cropping of potato on soil bacterial communities as revealed by high-throughput sequencing[J]. PLoS One， 155：e0233356. doi：10.1371/journal.pone.0233356.

（責任编辑 麻小燕）