科研進(jìn)展
甘肅道地中藥材土壤連作障礙治理研究獲新進(jìn)展
黃芪和黨參是重要的道地隴藥。甘肅是黃芪的主產(chǎn)區，年產(chǎn)量占全國的50％以上，其中隴西被稱(chēng)為“黃芪之鄉”，也是國家地理標志產(chǎn)區。黨參2018年被衛健委納入藥食同源目錄，甘肅定西的白條黨參總產(chǎn)量約占全國的70％以上，具有地區標志的道地性。隨著(zhù)市場(chǎng)需求的增加和土地資源的限制，連作的種植模式已成為該地區的主要栽培方式。近年來(lái)連作障礙問(wèn)題嚴重困擾黃芪和黨參等中藥材的種植，造成產(chǎn)量下降和品質(zhì)降低等問(wèn)題，導致嚴重的經(jīng)濟損失。
為了確定導致連作黃芪障礙的原因，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院科研團隊調查了生長(cháng)在兩個(gè)不同田塊（未耕作過(guò)黃芪的土壤（田地Ⅰ）和長(cháng)期連作田地（田地Ⅱ））黃芪的植物生物量產(chǎn)量、根際微生物群落和根系分泌物特征。植物生理學(xué)測量顯示，在連作條件下（即田地Ⅱ）生長(cháng)的黃芪新鮮重量和干重減少。真菌和細菌群落的高通量測序揭示了兩個(gè)田地樣品之間真菌多樣性的差異，包括富集在田地Ⅱ中生長(cháng)的黃芪根部的潛在致病真菌。進(jìn)一步通過(guò)代謝組學(xué)分析，發(fā)現了20種來(lái)自?xún)蓚€(gè)田地的根際樣品中相對豐度不同的黃芪根系分泌物，其中四種代謝物（2－氨基苯酚、奎尼酸、酒石酸和馬來(lái)酰胺酸）抑制了黃芪生長(cháng)（2－氨基苯酚、奎尼酸和酒石酸）或者土壤傳播病鐮刀菌（2－氨基苯酚、酒石酸和馬來(lái)酰胺酸）的生長(cháng)。
研究表明，連作影響了黃芪的生長(cháng)，并且顯著(zhù)改變了根際微生物群落和根系分泌物組成。這項全面的分析增進(jìn)了對連作影響黃芪生長(cháng)的理解，為未來(lái)設計經(jīng)濟有效的黃芪連作防控策略提供了寶貴信息。研究成果以Impacts of continuous cropping on the rhizospheric and endospheric microbial communities and root exudates of Astragalus mongholicus為題發(fā)表在BMC plant Biology上，西北研究院助理研究員周琴為論文（1）第一作者，王若愚研究員為通訊作者。
圖1：FieldⅠ和FieldⅡ中生長(cháng)的蒙古黃芪植物的表型和生物量。
圖2：不同濃度2－氨基苯酚、奎尼酸或酒石酸處理10日齡蒙古黃芪幼苗的形態(tài)和根長(cháng)。
針對黨參連作引發(fā)爛根、苗弱、減產(chǎn)等連作障礙問(wèn)題，西北研究院科研團隊在黨參的主產(chǎn)區定西，對連作1年、2年、3年和5年的田地進(jìn)行了大面積病害調查采樣，進(jìn)而比較了不同連作年限黨參根際土壤理化性質(zhì)、真菌微生物組和分離菌株的變化。
研究表明，黨參大田連作3年后，萎蔫和多種根腐病害頻發(fā)；連作3年和5年土壤速效鉀含量和pH值顯著(zhù)降低；與連作1年和2年相比，連作3年和5年的黨參根際土壤中真菌群落多樣性更高，并且一些屬水平的潛在致病性真菌分類(lèi)群的豐度明顯增加；在連作3年和5年的黨參根際，共分離到Fusarium species complexes等菌33株；且屬水平真菌群落豐度與速效磷、全氮和土壤有機質(zhì)呈顯著(zhù)正相關(guān)。
研究顯示，連作導致了黨參根腐病害的加劇和潛在致病真菌群的富集，研究成果為連作黨參的靶向病害防治提供了新思路，并可為黨參連作障礙消減策略的開(kāi)發(fā)提供理論依據。該成果以Continuous Monoculture Alters the Fungal Community and Accumulates Potential Pathogenic Strains in the Rhizosphere of Codonopsis pilosula為題發(fā)表于國際期刊Phytobiomes Journal。西北研究院助理研究員趙霞為論文（2）第一作者，王若愚研究員為通訊作者。以上研究受到甘肅省科技重大專(zhuān)項計劃項目資助。
圖3： 不同連作年限黨參根腐病害的調查。
圖4 不同連作年限黨參根際土壤中真菌微生物多樣性。
表1 連作黨參根際真菌菌株的分離和鑒定。
