不同栽培模式下人参根际土壤代谢物的差异研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0662

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (20): 46-53.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0662

不同栽培模式下人参根际土壤代谢物的差异研究

焦金龙¹(), 施蕊¹, 汪永贵¹, 王慧玲², 张澳¹, 严星茹¹, 王澍¹, 何霞红¹()

¹ 云南省林下资源保护与利用重点实验室，西南林业大学园林与园艺学院，昆明 650224
² 云南农业大学植物保护学院，昆明 650500

收稿日期:2023-09-11 修回日期:2024-03-18 出版日期:2024-07-11 发布日期:2024-07-11
通讯作者:
何霞红，女，1975年出生，云南昆明人，教授，博士，研究方向：林下中药材生态种植技术研究。通信地址：650224 云南省昆明市盘龙区青云街道300号西南林业大学，Tel：0871-63863380，E-mail：hxh@swfu.edu.cn。
作者简介:
焦金龙，男，1998年出生，贵州毕节人，在读硕士，研究方向：林下中药材生态种植研究。通信地址：650224 云南省昆明市盘龙区青云街道300号西南林业大学，Tel：0871-63863380，E-mail：1450925196@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金“22GJ根际土壤微生态系统对林下三七药效形成的反馈机制研究”(32260720); 国家重点研发计划项目“林下中药材优质生产关键技术研究与集成示范”(2021YFD1000202); 云南省重大科技专项“2021YK林下石斛、天麻有机种植关键技术及森林生态系统评估体系研究”(202102AE090042); 昆明市科技揭榜制项目“22KM林下三七产品开发和品牌打造”(2021JH002)

Differences in Inter-root Soil Metabolites of Ginseng Under Different Cultivation Patterns

JIAO Jinlong¹(), SHI Rui¹, WANG Yonggui¹, WANG Huiling², ZHANG Ao¹, YAN Xingru¹, WANG Shu¹, HE Xiahong¹()

¹ Yunnan Provincial Key Laboratory for Conservation and Utilization of In-forest Resource, College of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest Forestry University, Kunming 650224
² School of Plant Protection, Yunnan Agricultural University, Kunming 650500

Received:2023-09-11 Revised:2024-03-18 Published:2024-07-11 Online:2024-07-11

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在比较仿野生林下栽培人参（PSM）与农田栽培人参（NPSM）根际土壤代谢物的差异，以期为提升林下栽培人参的品质提供科学依据。通过采用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）检测技术和分子生物学方法，分析了仿野生林下栽培人参和农田栽培人参根际土壤代谢物的差异。结果显示，仿野生林下栽培人参和农田栽培人参根际土壤代谢物具有差异，在检测到的68种差异代谢物中，有17种代谢物表现出显著差异，其中14种上调，3种下调。这些差异代谢物主要包括糖类、脂质类、有机酸类、酯类等物质。其中糖类占总显著差异代谢物的47%，是差异代谢物的主要部分；这些根际土壤差异代谢物直接或间接的影响了林下人参的品质。本研究不仅揭示了林下栽培人参和农田栽培人参根际土壤代谢物的差异，而且为提高林下栽培人参品质、探索克服林下人参栽培连作障碍的新途径以及提升林下人参药用价值和食用价值提供了科学参考。并为中国东北地区林下人参产业发展及乡村振兴战略的实施提供了新思路和方法。

关键词: 林下栽培人参, 根际土壤, 连作障碍, 代谢差异物, 农田栽培人参, GC-MS/MS, 品质提升

Abstract:

The study aims to investigate the differences in inter-root soil metabolites between forest-grown ginseng (PSM) and ginseng grown on farmland (NPSM), and provide a scientific reference for improving the quality of forest-grown ginseng. The study employed GC-MS/MS assay and molecular biology analysis to compare the inter-root soil metabolites of the two types of ginseng. We detected a total of 68 metabolites in the inter-root soil of wild-like forest cultivated ginseng and farmland cultivated ginseng. Among these metabolites, 17 were significantly different, with 14 up-regulated and 3 down-regulated metabolites. The detected metabolites included sugars, lipids, organic acids, esters and other substances. Sugars accounted for 47% of the total significant differential metabolites, which was the largest category of differential metabolites. These different metabolites in rhizosphere soil could directly or indirectly affect the quality of forest ginseng. This study examined the differences in inter-root soil metabolites between forest-cultivated ginseng and farmland-cultivated ginseng. The findings provided a scientific reference for improving the quality of forest-cultivated ginseng and exploring the cultivation environment of forest ginseng to overcome the obstacles of ginseng continuous cropping, improving the medicinal and edible value of forest ginseng and to provide new ideas and methods for the rural revitalization strategy of the understory ginseng industry in the northeast region of China.

Key words: understory ginseng, inter-root soil, continuous crop barriers, metabolic differentials, farmland cultivation of ginseng, Gc-Ms/Ms, quality improvement

焦金龙, 施蕊, 汪永贵, 王慧玲, 张澳, 严星茹, 王澍, 何霞红. 不同栽培模式下人参根际土壤代谢物的差异研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(20): 46-53.

JIAO Jinlong, SHI Rui, WANG Yonggui, WANG Huiling, ZHANG Ao, YAN Xingru, WANG Shu, HE Xiahong. Differences in Inter-root Soil Metabolites of Ginseng Under Different Cultivation Patterns[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(20): 46-53.

图/表 7

图1. 分子离子峰横坐标代表代谢物保留时间，纵坐标代表离子流强度

图2. 根际土壤代谢物物质分类饼图

图3. 样品聚类分析图

图4. 二维空间PCA

图5. 差异代谢物火山图

图6. 差异倍数柱状图

图7. 差异代谢物相对含量

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Differences in Inter-root Soil Metabolites of Ginseng Under Different Cultivation Patterns

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