





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (17): 3778-3794.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.17.006
郭金旺1(
), 赵卫松2(
), 李社增2, 默韶京2, 杨威2, 鹿秀云2, 郭庆港2, 马平2
收稿日期:2026-04-14
接受日期:2026-06-16
出版日期:2026-09-03
发布日期:2026-09-03
通信作者:
联系方式:
郭金旺,E-mail:1979690105@qq.com。
基金资助:
GUO JinWang1(
), ZHAO WeiSong2(
), LI SheZeng2, MO ShaoJing2, YANG Wei2, LU XiuYun2, GUO QingGang2, MA Ping2
Received:2026-04-14
Accepted:2026-06-16
Published:2026-09-03
Online:2026-09-03
摘要:
【目的】通过研究小麦健株与茎基腐病病株之间的根际土壤微生物群落结构及土壤代谢物质的差异,明确小麦根际土壤微生物群落结构、关键代谢物质与茎基腐病发生之间的关系,从微生物生态角度解释小麦茎基腐病发生的原因,并为该病害防治提供新的思路和理论依据。【方法】以小麦健株与茎基腐病病株的根际土壤作为研究对象,通过宏基因组和代谢组技术探究小麦病株与健株之间微生物群落结构的变化及差异代谢物质,结合冗余分析(RDA)明确土壤微生物群落与土壤养分的相关性,并挖掘病株与健株土壤微生物群落结构与关键差异代谢物质之间的相关关系。【结果】小麦茎基腐病发生导致植株的鲜重和株高显著降低,并且小麦根际土壤中速效磷、速效钾、硝态氮含量均有所降低,但差异不显著。高通量测序分析表明,小麦茎基腐病病株根际土壤细菌和真菌丰富度和多样性减少。属水平物种差异分析表明,在细菌方面,病株根际土壤中诺卡氏菌属(Nocardioides)、节杆菌属(Arthrobacter)、鞘氨醇微杆菌属(Sphingomicrobium)、溶杆菌属(Lysobacter)的相对丰度显著上升,分别增加73.51%、21.53%、23.48%、60.69%;而链霉菌属(Streptomyces)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度显著降低,分别降低23.50%和16.66%。在真菌方面,病株根际土壤中木霉菌属(Trichoderma)的相对丰度显著提高130%;而胶膜菌属(Tulasnella)和齿盾囊霉属(Dentiscutata)的相对丰度显著降低,分别降低45.79%和81.36%。微生物群落组成与土壤养分的冗余分析(RDA)表明,土壤微生物群落与土壤养分显著相关。诺卡氏菌属、节杆菌属、慢生根瘤菌属等有益菌与速效钾、有机质、硝态氮呈正相关关系;曲霉属(Aspergillus)、青霉菌属(Penicillium)等病原菌分别与有机质和铵态氮呈正相关关系。此外,健株与小麦茎基腐病病株根际土壤共检测到160种差异代谢物。土壤微生物群落与土壤代谢物联合分析表明,链霉菌属、慢生根瘤菌属与9-氧代十八碳二烯酸、月桂酸、13-羟基十八碳二烯酸3种参与植物防御免疫反应的有机酸呈显著正相关关系,而溶杆菌属、诺卡氏菌属、鞘氨醇微杆菌属、木霉属与上述物质呈显著负相关关系。【结论】病株根际土壤微生物群落多样性降低、群落结构改变可能是引起小麦茎基腐病发生的重要原因,且微生物群落结构与土壤养分存在显著相关性。此外,病株土壤代谢物变化显著,且与土壤微生物群落结构显著相关。
郭金旺, 赵卫松, 李社增, 默韶京, 杨威, 鹿秀云, 郭庆港, 马平. 小麦茎基腐病发生对根际土壤微生物群落结构与代谢物组成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(17): 3778-3794.
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表1
小麦茎基腐病对植株生长量的影响"
| 处理 Treatment | 发病率 Incidence rate (%) | 病情指数 Disease index | 单株鲜重 Fresh weight per plant (g) | 单株干重 Dry weight per plant (g) | 平均株高 Average plant height (cm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 健株Healthy plant | 0b | 0b | 0.33±0.003a | 0.034±0.001a | 22.63±0.27a |
| 病株Disease plant | 48.44±3.93a | 28.71±0.74a | 0.29±0.009b | 0.028±0.002a | 20.89±0.46b |
表4
微生物群落的α多样性指数"
| 微生物群落 Microbial community | 处理 Treatment | ACE指数 ACE index | Chao1指数 Chao1 index | Simpson指数 Simpson index | Shannon指数 Shannon index |
|---|---|---|---|---|---|
| 细菌Bacteria | 健株Healthy plant | 3094.33±11.98a | 3094.33±11.98a | 4.69±0.01a | 0.036±0.001a |
| 病株Disease plant | 3079.33±15.24a | 3079.33±15.24a | 4.61±0.02a | 0.033±0.001a | |
| 真菌Fungi | 健株Healthy plant | 54.33±0.88a | 54.33±0.88a | 3.59±0.03a | 0.036±0.001b |
| 病株Disease plant | 50.33±4.84a | 50.33±4.84a | 3.34±0.09a | 0.065±0.007a |
图7
土壤养分与细菌(A)和真菌(B)属水平群落结构的冗余分析 Streptomyces:链霉菌属;Nocardioides:诺卡氏菌属;Arthrobacter:节杆菌属;Sphingomicrobium:鞘氨醇微杆菌属;Luteitalea:金黄纤丝菌属;Lysobacter:溶杆菌属;Ramlibacter:拉姆利杆菌属;Bradyrhizobium:慢生根瘤菌属;Nitrospira:硝化螺旋菌属;Trichoderma:木霉属;Aspergillus:曲霉属;Linnemannia:林内霉属;Penicillium:青霉属;Neocallimastix:新美鞭菌属;Cerioporus:腊孔菌属;Puccinia:柄锈菌属;Lentinula:香菇属;Russula:红菇属;Grifola:奇果菌属。图9同The same as Fig. 9"
表5
健株和病株根际土壤显著差异的糖类和有机酸类代谢物"
| 分类Classification | 代谢物名称Metabolite name | 表达差异倍数FC | VIP值VIP value | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 糖类 Carbohydrate | N-乙酰-D-氨基葡萄糖N-acetyl-D-glucosamine | 1.0321 | 1.4902 | |||||
| 核心寡糖Core oligosaccharide | 1.0255 | 1.2696 | ||||||
| D-木酮糖D-xylulose | 1.0242 | 1.3875 | ||||||
| 5-甲硫基核糖5-Methylthioribose | 1.0746 | 2.2322 | ||||||
| 有机酸 Organic acid | 月桂酸Dodecanoic acid | 0.9817 | 1.2050 | |||||
| 3-羟基二十烷酸3-Hydroxyicosanoic acid | 1.0177 | 1.1214 | ||||||
| 9-氧代十八碳二烯酸9-Oxooctadecadienoic acid | 0.9847 | 1.1091 | ||||||
| 2-正丙基-4-氧代戊酸2-N-propyl-4-oxopentanoic acid | 1.0196 | 1.1617 | ||||||
| 13-羟基十八碳二烯酸13-Hydroxyoctadecadienoic acid | 0.9859 | 1.0614 | ||||||
| 二十二碳二酸Docosanedioic acid | 1.0148 | 1.0250 | ||||||
| 对甲苯磺酸P-toluenesulfonic acid | 1.0497 | 1.6872 | ||||||
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