西北研究院在当归根腐病病原及生物防治方面获突破
发表日期:2021-07-18来源：
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当归(Angelica sinensis)，伞形科药用植物，以根入药，具补血活血功能。其营养成分丰富，主要药用成分为挥发油、多糖、氨基酸、挥发性物质。我国当归种植面积主要分布于甘肃省，占总种植面积的65%左右，总产量约占全国产量的90%以上。因此，当归产业的健康发展在调整产业结构、振兴县域经济、加快农民脱贫致富等方面发挥了重要作用。
近年来，随着中药现代化产业推进战略的实施，当归的种植面积迅速扩大，当归需求量逐年增加。但目前当归生产中根腐病、麻口病等生物病害严重频发、连作障碍严重、种子和种苗质量标准不完善等问题成为制约当归产业实现跨越式发展的难点。其中，当归麻口病和根腐病的危害最为严重，对当归生产影响很大，造成巨大的经济损失，成为影响“岷归”生产及其品质的重要因素。同时，由于农药的不合理使用，N、P、K肥施用比例失调，破坏了土壤的微生态平衡，使当归在药材产量和品质等方面都受到严重影响。上述因素使甘肃当归产业产量和质量面临下降和转移的严重趋势。传统的农业防治和化学防治虽都取得一定效果，但对其病原及发病机制并未作出清晰的阐明，因此亟需一种绿色高效的生物防控技术去促进当归健康生长。
中国科学院西北生态环境资源研究院（简称西北研究院）王若愚团队在甘肃当归主要种植区进行了大面积病害调查采样，从根腐病发病土壤和根腐病组织中对造成当归根腐的主要病原菌进行分离鉴定及致病性验证。研究结果表明：三线镰刀菌是造成当归根腐病的主要致病菌之一。通过凹凸棒搭载特定的植物根际促生菌制作新型生物菌剂(APBA)，5种大田试验处理分别为：空白凹凸棒载体(AP)、化肥(CF)、有机肥(OF)、化肥+菌剂(BICF)、有机肥+菌剂(BIOF)。大田试验表明，CF与APBA的组合(BICF)，使得当归镰刀菌根腐病发病率从30.56%(CF)显著降低到12.4%(BICF)，(OF)与APBA组合(BIOF)的发病率仅为11%。Illumina高通量测序结果表明BICF处理使细菌多样性显著增加，而BIOF处理使真菌多样性降低。此外，不论APBA与CF或OF组合，使土壤细菌和真菌群落结构均发生显著变化。特别是APBA的添加增加了Bryobacter、Sphingomonas、Rokubacteria等有益菌属的相对丰度，而减少了与根腐病发生呈正相关的Gibberella、Fusarium、Cylindrocarpon、Plectosphaerella等有害菌属的相对丰度。冗余分析(RDA)和Pearson相关性分析表明，BICF主要与Acidobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Rokubacteria相关，这些菌的丰度与土壤总磷，总钾，速效磷，总氮，总碳，有机质，pH呈正相关，与土壤铵态氮呈负相关。PICRUSt功能预测表明，APBA的添加使得与次生代谢生物合成以及植物防御反应相关的信号通路和功能机制在BIOF和BICF中显著富集。总之，该新型生物菌剂的使用可通过改善土壤理化性质、改变根际微生物群落组成，从而高效抑制当归根腐病的发生。
该研究成果分别以 Identification of Pathogenic Fusarium spp. Responsible for Root Rot of Angelica sinensis and Characterization of their Biological Enemies in Dingxi, China 为题发表于国际期刊 Plant Disease 上，以 Effectively controlling Fusarium root rot disease of Angelica sinensis and enhancing soil fertility with a novel attapulgite-coated biocontrol agent 为题发表于国际期刊 Applied Soil Ecology 上。西北研究院博士研究生刘洋为论文第一作者，王若愚研究员为论文通讯作者。
该研究获国家重点研发计划(2018YFE0127200)、甘肃省国际科技合作基地(2020-0413-GHC-0036)，以及中国科学院科技服务网络计划项目(Y855Z11001)等项目共同支持。
（责任编辑 陈治理）
大田实验不同处理下，真菌和细菌门水平丰度变化
RDA分析土壤理化因子与真菌及细菌门丰度变化之间的相关性
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