不同物候期晚熟桃‘秋彤’微生物群落结构分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0745

摘要/Abstract

摘要：

为探明晚熟桃‘秋彤’年生长周期的微生物群落结构,采用高通量测序技术分析不同物候期,不同部位的细菌、真菌群落组成及丰度,以期为其科学管理提供理论依据。多样性指数分析发现,桃萌芽期和幼果期各部位的细菌Shannon和Simpson指数均低于硬核期、果实膨大期和成熟期各部位,表明后期的细菌多样性较高;花期和幼果期各部位的真菌Shannon和Simpson指数均高于硬核期,表明前期的真菌多样性较高。同一部位、不同物候期真菌丰度比较发现,果实膨大期叶片和萌芽期枝条枝孢菌（桃疮痂病病原菌）丰度较高,硬核期枝条和果实链格孢菌（桃黑斑病病原菌）等丰度较高。在现有管理模式下,晚熟桃‘秋彤’果实膨大期和萌芽期受桃疮痂病危害风险较高,硬核期受黑斑病危害风险较高。

关键词: 桃, ‘秋彤’, 高通量测序, 物候期, 丰度

Abstract:

To explore the microbial community structure during the whole annual growth cycle of late-maturing peach ‘Snow Giant’, high-throughput sequencing technology was used to analyze the composition and abundance of bacterial and fungal communities in different phenophases and parts, so as to provide a theoretical basis for the scientific management. The diversity index analysis showed that, the Shannon and Simpson indexes of the bacteria in the germination stage and the young fruit stage were lower than those in the hardcore stage, the fruit growth stage and the mature stage, indicating higher bacterial diversity in later stage. The Shannon and Simpson indexes of the fungi in the flower stage and the young fruit stage were higher than those in the hardcore stage, indicating higher fungi diversity in early stage. For fungal abundance comparison among different phenophases of the same part, the abundance of Cladosporium (scab pathogen) was higher in leaf at the fruit growth stage and branch at the germination stage. The abundance of Alternaria (black spot pathogen) was higher in branch and fruit at the hardcore stage. Under current management mode, the risk that ‘Snow Giant’ is infected by scab at the fruit growth stage and the germination stage is relatively high, and the risk of hardcore stage infected by black spot is relatively high.

Key words: peach, ‘Snow Giant’, high-throughput sequencing, phenophase, abundance

中图分类号:

S436.619

姜莉莉, 郭腾达, 宫庆涛, 武海斌, 孙瑞红. 不同物候期晚熟桃‘秋彤’微生物群落结构分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 44-52.

JIANG Lili, GUO Tengda, GONG Qingtao, WU Haibin, SUN Ruihong. Microbial Community Structure Analysis on Different Phenophases of Late-maturing Peach ‘Snow Giant’[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(1): 44-52.

图/表 12

图1. 桃不同物候期各部位样本的16S和ITS稀释曲线

物候期	样本	细菌				真菌
物候期	样本	Shannon	Simpson	Chao1	ACE	Shannon	Simpson	Chao1	ACE
萌芽期	枝条	5.23±0.43abc	0.90±0.04a	521.8±103.1ab	528.7±93.6a	3.78±0.35ab	0.74±0.08ab	441.9±23.0abcde	448.6±41.1abc
萌芽期	花蕾	2.56±0.45f	0.63±0.11c	176.4±30.4d	184.8±35.2c	4.26±0.59ab	0.87±0.05a	314.2±81.7e	317.2±85.2c
花期	枝条	3.58±0.30cdef	0.75±0.05abc	413.2±58.2abc	415.5±44.0ab	5.40±1.11a	0.93±0.04a	581.0±42.0a	548.2±50.4a
	叶片	2.76±0.30ef	0.67±0.03bc	295.4±52.7bcd	320.4±17.8bc	5.14±0.26a	0.92±0.01a	526.3±70.1abcd	519.9±60.9ab
	花朵	4.69±0.36abcd	0.85±0.08ab	424.9±98.7abc	428.8±93.6ab	4.19±0.23ab	0.84±0.01a	421.8±64.4abcde	412.5±57.5abc
幼果期	叶片	3.64±0.53cdef	0.82±0.03abc	460.0±111.0abc	476.3±108.4ab	5.12±0.22a	0.88±0.03a	564.8±116.7ab	560.8±105.6a
	枝条	3.35±0.32def	0.77±0.09abc	296.9±43.1bcd	309.5±23.8bc	5.56±0.78a	0.92±0.03a	549.6±84.4abc	532.8±81.8ab
	果实	4.24±0.76bcde	0.86±0.01ab	406.9±148.3abc	425.9±120.5ab	5.39±0.63a	0.92±0.02a	541.3±11.2abc	554.0±14.6a
硬核期	叶片	6.27±0.36a	0.96±0.00a	485.6±23.7abc	482.6±27.8ab	2.88±0.96b	0.55±0.18c	362.8±96.2de	370.3±91.1bc
	枝条	4.68±0.35abcd	0.90±0.01a	391.4±59.5abc	384.3±41.9ab	3.00±0.37b	0.59±0.10bc	372.6±58.3cde	369.9±48.7bc
	果实	5.73±0.46ab	0.93±0.04a	528.6±102.6a	528.1±102.1a	3.82±0.65ab	0.71±0.13ab	401.7±71.9bcde	406.7±65.8abc
果实膨大期	叶片	4.71±0.43abcd	0.92±0.02a	420.6±74.5abc	425.6±52.4ab	5.06±0.16a	0.93±0.02a	439.9±32.1abcde	444.8±31.3abc
	枝条	4.40±1.72bcd	0.79±0.24abc	446.1±101.4abc	453.3±97.1ab	3.98±0.93ab	0.76±0.15ab	394.2±56.4bcde	410.1±62.5abc
	果实	4.94±0.39abcd	0.94±0.01a	323.9±31.8abcd	336.7±31.5abc	4.41±0.29ab	0.85±0.04a	394.1±21.6bcde	399.3±26.1abc
成熟期	叶片	4.29±0.85bcde	0.86±0.07ab	277.1±57.2bcd	280.7±59.1bc	4.63±0.11a	0.89±0.03a	397.5±71.9bcde	399.1±64.2abc
	枝条	4.53±0.70bcd	0.87±0.06ab	321.3±73.7abcd	312.7±62.3bc	4.91±0.59a	0.93±0.03a	355.3±43.2de	358.7±41.5bc
	果实	5.79±0.36ab	0.96±0.02a	391.2±9.5abc	385.3±8.8ab	4.76±0.68a	0.91±0.06a	320.8±6.00e	325.0±6.30c

物候期	样本	细菌				真菌
物候期	样本	Shannon	Simpson	Chao1	ACE	Shannon	Simpson	Chao1	ACE
萌芽期	枝条	5.23±0.43abc	0.90±0.04a	521.8±103.1ab	528.7±93.6a	3.78±0.35ab	0.74±0.08ab	441.9±23.0abcde	448.6±41.1abc
萌芽期	花蕾	2.56±0.45f	0.63±0.11c	176.4±30.4d	184.8±35.2c	4.26±0.59ab	0.87±0.05a	314.2±81.7e	317.2±85.2c
花期	枝条	3.58±0.30cdef	0.75±0.05abc	413.2±58.2abc	415.5±44.0ab	5.40±1.11a	0.93±0.04a	581.0±42.0a	548.2±50.4a
	叶片	2.76±0.30ef	0.67±0.03bc	295.4±52.7bcd	320.4±17.8bc	5.14±0.26a	0.92±0.01a	526.3±70.1abcd	519.9±60.9ab
	花朵	4.69±0.36abcd	0.85±0.08ab	424.9±98.7abc	428.8±93.6ab	4.19±0.23ab	0.84±0.01a	421.8±64.4abcde	412.5±57.5abc
幼果期	叶片	3.64±0.53cdef	0.82±0.03abc	460.0±111.0abc	476.3±108.4ab	5.12±0.22a	0.88±0.03a	564.8±116.7ab	560.8±105.6a
	枝条	3.35±0.32def	0.77±0.09abc	296.9±43.1bcd	309.5±23.8bc	5.56±0.78a	0.92±0.03a	549.6±84.4abc	532.8±81.8ab
	果实	4.24±0.76bcde	0.86±0.01ab	406.9±148.3abc	425.9±120.5ab	5.39±0.63a	0.92±0.02a	541.3±11.2abc	554.0±14.6a
硬核期	叶片	6.27±0.36a	0.96±0.00a	485.6±23.7abc	482.6±27.8ab	2.88±0.96b	0.55±0.18c	362.8±96.2de	370.3±91.1bc
	枝条	4.68±0.35abcd	0.90±0.01a	391.4±59.5abc	384.3±41.9ab	3.00±0.37b	0.59±0.10bc	372.6±58.3cde	369.9±48.7bc
	果实	5.73±0.46ab	0.93±0.04a	528.6±102.6a	528.1±102.1a	3.82±0.65ab	0.71±0.13ab	401.7±71.9bcde	406.7±65.8abc
果实膨大期	叶片	4.71±0.43abcd	0.92±0.02a	420.6±74.5abc	425.6±52.4ab	5.06±0.16a	0.93±0.02a	439.9±32.1abcde	444.8±31.3abc
	枝条	4.40±1.72bcd	0.79±0.24abc	446.1±101.4abc	453.3±97.1ab	3.98±0.93ab	0.76±0.15ab	394.2±56.4bcde	410.1±62.5abc
	果实	4.94±0.39abcd	0.94±0.01a	323.9±31.8abcd	336.7±31.5abc	4.41±0.29ab	0.85±0.04a	394.1±21.6bcde	399.3±26.1abc
成熟期	叶片	4.29±0.85bcde	0.86±0.07ab	277.1±57.2bcd	280.7±59.1bc	4.63±0.11a	0.89±0.03a	397.5±71.9bcde	399.1±64.2abc
	枝条	4.53±0.70bcd	0.87±0.06ab	321.3±73.7abcd	312.7±62.3bc	4.91±0.59a	0.93±0.03a	355.3±43.2de	358.7±41.5bc
	果实	5.79±0.36ab	0.96±0.02a	391.2±9.5abc	385.3±8.8ab	4.76±0.68a	0.91±0.06a	320.8±6.00e	325.0±6.30c

表1. 桃不同物候期细菌和真菌的α-多样性指数

图2. 桃不同物候期、部位的细菌NMDS分析

图3. 桃不同物候期、部位的真菌NMDS分析

图4. 桃叶片不同物候期差异显著的细菌 A.拜叶克林氏菌科,B.甲基杆菌属,C.未识别,D.鞘脂杆菌科,E.未识别,F.鞘脂杆菌目,G.马赛菌属,H.丙型变形菌目,I.伯克氏菌科,J.丙型变形菌纲

图5. 桃花朵和花蕾差异显著的细菌 A.蓝藻细菌科,B.蓝藻细菌门,C.蓝藻细菌目,D.蓝藻细菌纲,E.蓝藻细菌属,F.未识别,G.肠杆菌目,H.肠杆菌科,I.放线菌纲,J.放线菌门,K.未识别,L.未识别,M.拟杆菌纲,N.拟杆菌门,O.皮氏罗尔斯顿菌,P.青枯菌属,Q.约氏不动杆菌,R.不动杆菌属,S.莫拉氏菌科,T.伯克氏菌科,U.丙型变形菌目,V.假单胞菌属,W.假单胞菌科,X.假单胞菌目,Y.丙型变形菌纲,Z.变形菌门

图6. 桃枝条不同物候期差异显著的细菌 A.蓝藻细菌纲,B.蓝藻细菌属,C.蓝藻细菌科,D.蓝藻细菌门,E.蓝藻细菌目,F.布赫纳氏菌属,G.变形菌门,H.甲型变形菌纲,I.鞘脂单胞菌科,J.鞘脂单胞菌目,K.鞘脂单胞菌属,L.未识别,M.甲基杆菌属,N.马赛菌属,O.未识别,P.立克次氏体属,Q.立克次氏体目,R.立克次氏体科,S.沃特氏菌属,T.青枯菌属,U.根瘤菌目,V.拜叶林克氏菌科,W.甲基杆菌属,X.未识别,Y.放线菌门,Z.拜叶克林氏菌属,AA.拟杆菌门,AB.拟杆菌纲,AC.拜叶克林氏菌,AD.微球菌目,AE.短小杆菌属,AF.甲基杆菌,AG.根瘤菌科,AH.气单胞菌属,AI.噬纤维菌目,AJ.薄层菌属,AK.黄色单胞菌目,AL.泛菌属,AM.蜂窝囊菌属,AN.未识别,AO.未识别

图7. 桃果实不同物候期差异显著的细菌 A.蓝藻细菌科,B.蓝藻细菌属,C.蓝藻细菌纲,D.蓝藻细菌门,E.蓝藻细菌目,F.未识别,G.甲型变形菌纲,H.变形菌门,I.根瘤菌目,J.鞘脂单胞菌科,K.鞘脂单胞菌目,L.鞘脂单胞菌属,M.微球菌目,N.微杆菌科,O.短小杆菌属,P.拟杆菌门,Q.拟杆菌纲,R.噬纤维菌目,S.未识别,T.柄杆菌目,U.未识别,V.柄杆菌科,W.未识别,X.薄层菌属,Y.短波单胞菌属,Z.短波单胞菌,AA.未识别,AB.鞘脂单胞菌,AC.短小杆菌,AD.生丝单胞菌属,AE.动孢囊菌科,AF.未识别,AG.动球菌属,AH.螺状菌科,AI.螺状菌属,AJ.气单胞菌属,AK.马赛菌属,AL.红杆菌科,AM.红杆菌目,AN.副球菌属,AO.立克次氏体属,AP.立克次氏体科,AQ.立克次氏体目,AR.黄色杆菌科,AS.泛菌属

图8. 桃叶片不同物候期差异显著的真菌 A.未识别,B.未识别,C.未识别,D.未识别,E.未识别,F.锤舌菌纲,G.白粉菌目,H.白粉菌科,I.未识别,J.未识别,K.未识别,L.未识别,M.外担菌纲,N.枝孢菌,O.粪壳菌纲,P.担子菌门,Q.赤霉属,R.赤霉,S.拟盘多毛孢属,T.未识别,U.银耳目,V.未识别,W.未识别,X.未识别,Y.酵母菌纲,Z.酵母菌目

图9. 桃花朵和花蕾差异显著的真菌 A.座囊菌纲,B.座囊菌目,C.短梗霉菌属,D.出芽短梗霉菌,E.未识别,F.银耳纲,G.银耳目,H.未识别,I.未识别,J.未识别,K.未识别,L.担孢酵母属,M.未识别,N.未识别,O.未识别,P.未识别,Q.未识别,R.炭角菌目,S.子囊菌纲,T.担子菌门,U.未识别,V.拟盘多毛孢属,W.角担菌科,X.鸡油菌目,Y.伞菌纲

图10. 桃枝条不同物候期差异显著的真菌 A.未识别,B.未识别,C.未识别,D.未识别,E.未识别,F.外担菌纲,G.未识别,H.未识别,I.未识别,J.未识别,K.赤霉,L.赤霉菌属,M.座囊菌纲,N.未识别,O.未识别,P.链格孢属,Q.互隔交链孢霉,R.子囊菌门,S.黑附球菌,T.附球菌属,U.亚隔孢壳科,V.枝孢属,W.未识别,X.煤炱目,Y.未识别,Z.枝状枝孢菌,AA.担子菌门,AB.伞菌纲,AC.鸡油菌目,AD.子囊菌纲,AE.未识别,AF.拟盘多毛孢,AG.未识别,AH.未识别,AI.未识别,AJ.酵母目,AK.酵母纲

图11. 桃果实不同物候期差异显著的真菌 A.未识别,B.未识别,C.未识别,D.未识别,E.未识别,F.担子菌门,G.座囊菌纲,H.腔菌目,I.子囊菌门,J.互隔交链孢霉,K.孔腔菌科,L.链格孢属

参考文献 25

[1]	牛良, 曾文芳, 潘磊, 等. 硬质桃研究现状及展望[J]. 果树学报, 2020, 37(8):1227-1235.
[2]	张江红, 彭福田, 蒋晓梅, 等. 桃树枝条还田对土壤自毒物质、微生物及植株生长的影响[J]. 植物生态学报, 2016, 40(2):140-150. doi: 10.17521/cjpe.2015.1107
[3]	刘伟, 张安宁, 李桂祥, 等. 山东省桃生产成本与效益分析[J]. 中国农学通报, 2016, 32(1):88-91.
[4]	王海波, 李林光, 何平, 等. 桃晚熟新品种‘秋彤’的选育[J]. 中国果树, 2017(4):64-65,67.
[5]	王亚, 申志慧, 刘腾飞, 等. 九种常用农药在桃树生长后期使用的安全性[J]. 农药学学报, 2020, 22(4):617-626.
[6]	付丽, 曲健禄, 杨晓宏, 等. 4种桃树主要真菌病害及其防治技术[J]. 落叶果树, 2018, 50(2):48-51.
[7]	袁雪, 侯旭, 胡晓, 等. 桃褐腐病拮抗细菌的筛选、鉴定及生防作用[J]. 北京农学院学报, 2018, 33(4):7-13.
[8]	刘勇, 何华平, 龚林忠, 等. 桃炭疽病病原鉴定及木醋液防治研究[J]. 湖北农业科学, 2014, 53(24):6002-6006.
[9]	孙瑞红, 宫庆涛, 武海斌, 等. 山东省桃树病虫害的发生情况与防控措施[J]. 落叶果树, 2019, 51(3):40-42.
[10]	邓素枫, 杨玉, 徐海. 桃树流胶病及其防治方法研究进展[J]. 湖南农业科学, 2018(12):111-114.
[11]	付丽, 范昆, 孙鹏, 等. 山东省桃树主要病害及防治对策[J]. 落叶果树, 2017, 49(4):45-47.
[12]	张志东, 顾美英, 王玮, 等. 基于高通量测序的辐射污染区细菌群落特征分析[J]. 微生物学通报, 2016, 43(6):1218-1226.
[13]	李建柱, 侯杰, 张鹏飞, 等. 空心菜浮床对鱼塘水质和微生物多样性的影响[J]. 中国环境科学, 2016, 36(10):3071-3080.
[14]	张爱梅, 韩雪英, 王嘉, 等. 马衔山中国沙棘根瘤内共生细菌多样性研究[J]. 生态学报, 2019, 39(1):294-301.
[15]	杨婧, 褚鹏飞, 陈迪马, 等. 放牧对内蒙古典型草原α、β和γ多样性的影响机制[J]. 植物生态学报, 2014, 38(2):188-200. doi: 10.3724/SP.J.1258.2014.00017
[16]	孙家骏, 付青霞, 谷洁, 等. 生物有机肥对猕猴桃土壤酶活性和微生物群落的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(3):829-837.
[17]	曹辉, 李燕歌, 周春然, 等. 炭化苹果枝对苹果根区土壤细菌和真菌多样性的影响[J]. 中国农业科学, 2016, 49(17):3413-3424.
[18]	牛世全, 龙洋, 李海云, 等. 应用Illumina MiSeq高通量测序技术分析河西走廊地区盐碱土壤微生物多样性[J]. 微生物学通报, 2017, 44(9):2067-2078.
[19]	WANG M P, CHEN L, LI Y T, et al. Responses of soil microbial communities to a short-term application of seaweed fertilizer revealed by deep amplicon sequencing[J]. Applied soil ecology, 2018, 125:288-296. doi: 10.1016/j.apsoil.2018.02.013 URL
[20]	路颖, 李坤, 梁强, 等. 泰山4种优势造林树种叶片凋落物分解对凋落物内细菌群落结构的影响[J]. 生态学报, 2019, 39(9):3175-3186.
[21]	叶雯, 李永春, 喻卫武, 等. 不同种植年限香榧根际土壤微生物多样性[J]. 应用生态学报, 2018, 29(11):3783-3792.
[22]	SUŁOWICZ S, PIOTROWSKA-SEGET Z. Response of microbial communities from an apple orchard and grassland soils to the first-time application of the fungicide tetraconazole[J]. Ecotoxicology and environmental safety, 2016, 124:193-201. doi: 10.1016/j.ecoenv.2015.10.025 URL
[23]	LI R, TAO R, LING N, et al. Chemical, organic and bio-fertilizer management practices effect on soil physicochemical property and antagonistic bacteria abundance of a cotton field: Implications for soil biological quality[J]. Soil & tillage research, 2017, 167:30-38.
[24]	刘晓静, 林杨, 吕卓, 等. 桃杏果实内生细菌多样性分析及软腐病原菌的分离与验证[J]. 食品科学技术学报, 2020, 38(4):37-45.
[25]	王柯, 王艳芳, 陈学森, 等. 苦参碱对老龄苹果园土盆栽平邑甜茶和土壤微生物的影响[J]. 园艺学报, 2019, 46(7):1379-1387.