甘肃道地中药材土壤连作障碍治理研究获新进展
发表日期:2024-06-13来源：
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黄芪和党参是重要的道地陇药。甘肃是黄芪的主产区，年产量占全国的50%以上，其中陇西被称为“黄芪之乡”，也是国家地理标志产区。党参2018年被卫健委纳入药食同源目录，甘肃定西的白条党参总产量约占全国的70%以上，具有地区标志的道地性。随着市场需求的增加和土地资源的限制，连作的种植模式已成为该地区的主要栽培方式。近年来连作障碍问题严重困扰黄芪和党参等中药材的种植，造成产量下降和品质降低等问题，导致严重的经济损失。
为了确定导致连作黄芪障碍的原因，中国科学院西北生态环境资源研究院科研团队调查了生长在两个不同田块（未耕作过黄芪的土壤（田地Ⅰ）和长期连作田地（田地Ⅱ））黄芪的植物生物量产量、根际微生物群落和根系分泌物特征。植物生理学测量显示，在连作条件下（即田地Ⅱ）生长的黄芪新鲜重量和干重减少。真菌和细菌群落的高通量测序揭示了两个田地样品之间真菌多样性的差异，包括富集在田地Ⅱ中生长的黄芪根部的潜在致病真菌。进一步通过代谢组学分析，发现了20种来自两个田地的根际样品中相对丰度不同的黄芪根系分泌物，其中四种代谢物（2-氨基苯酚、奎尼酸、酒石酸和马来酰胺酸）抑制了黄芪生长（2-氨基苯酚、奎尼酸和酒石酸）或者土壤传播病镰刀菌（2-氨基苯酚、酒石酸和马来酰胺酸）的生长。
研究表明，连作影响了黄芪的生长，并且显著改变了根际微生物群落和根系分泌物组成。这项全面的分析增进了对连作影响黄芪生长的理解，为未来设计经济有效的黄芪连作防控策略提供了宝贵信息。研究成果以Impacts of continuous cropping on the rhizospheric and endospheric microbial communities and root exudates of Astragalus mongholicus为题发表在BMC plant Biology上，西北研究院助理研究员周琴为论文（1）第一作者，王若愚研究员为通讯作者。
图1：FieldⅠ和FieldⅡ中生长的蒙古黄芪植物的表型和生物量。
图2：不同浓度2-氨基苯酚、奎尼酸或酒石酸处理10日龄蒙古黄芪幼苗的形态和根长。
针对党参连作引发烂根、苗弱、减产等连作障碍问题，西北研究院科研团队在党参的主产区定西，对连作1年、2年、3年和5年的田地进行了大面积病害调查采样，进而比较了不同连作年限党参根际土壤理化性质、真菌微生物组和分离菌株的变化。
研究表明，党参大田连作3年后，萎蔫和多种根腐病害频发；连作3年和5年土壤速效钾含量和pH值显著降低；与连作1年和2年相比，连作3年和5年的党参根际土壤中真菌群落多样性更高，并且一些属水平的潜在致病性真菌分类群的丰度明显增加；在连作3年和5年的党参根际，共分离到Fusarium species complexes等菌33株；且属水平真菌群落丰度与速效磷、全氮和土壤有机质呈显著正相关。
研究显示，连作导致了党参根腐病害的加剧和潜在致病真菌群的富集，研究成果为连作党参的靶向病害防治提供了新思路，并可为党参连作障碍消减策略的开发提供理论依据。该成果以Continuous Monoculture Alters the Fungal Community and Accumulates Potential Pathogenic Strains in the Rhizosphere of Codonopsis pilosula为题发表于国际期刊Phytobiomes Journal。西北研究院助理研究员赵霞为论文（2）第一作者，王若愚研究员为通讯作者。以上研究受到甘肃省科技重大专项计划项目资助。
图3: 不同连作年限党参根腐病害的调查。
图4 不同连作年限党参根际土壤中真菌微生物多样性。
表1 连作党参根际真菌菌株的分离和鉴定。
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