连作对魔芋根际土壤微生物种群的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0154

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (30): 105-112.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0154

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连作对魔芋根际土壤微生物种群的影响

朱婷¹(), 董坤², 杨勇², 张丽珍³, 尹显高⁴, 殷减清², 黄洁², 陈永对³, 卢俊², 吴阔³(), 董家红¹()

¹ 云南中医药大学中药学院，云南省南药可持续利用重点实验室，中药材栽培研究所，昆明 650500
² 云南省农科院富源魔芋研究所，云南富源 655500
³ 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，昆明 650205
⁴ 云南省富源县种子管理站，云南富源 655500

收稿日期:2025-03-04 修回日期:2025-06-16 出版日期:2025-10-25 发布日期:2025-11-04
通讯作者:
董家红，男，1974年出生，研究员，研究方向：从事药用植物保护、病虫害防控。通信地址：650500 云南省昆明市呈贡区雨花路1076号云南中医药大学，E-mail：dongjhn@126.com；
吴阔，男，1977年出生，副研究员，研究方向：植物病毒病害防控。通信地址：650500 云南省昆明市盘龙北京路2238号云南省农业科学院，E-mail：wk@yaas.org.cn。
作者简介:
朱婷，女，1997年出生，在读硕士研究生，研究方向：中药资源的开发与利用。通信地址：650500 云南省昆明市呈贡区雨花路1076号云南中医药大学，E-mail：18487199602@163.com。
基金资助:
云南中医药大学高层次人才科研项目“药用植物病害与药材质量关系研究”(2019YZG09); 云南省科技人才和平台计划“云南省技术创新人才培养对象合同书-董坤”(2019HB085)

Effects of Continuous Cropping on Microbial Community in Rhizosphere Soil of Konjac

ZHU Ting¹(), DONG Kun², YANG Yong², ZHANG Lizhen³, YIN Xiangao⁴, YIN Jianqing², HUANG Jie², CHEN Yongdui³, LU Jun², WU Kuo³(), DONG Jiahong¹()

¹ Institute of Medicinal Plant Cultivation/ Yunnan Key Laboratory of Southern Medicinal Resource/ School of Chinese Materia Medica, Yunnan University of Chinese Medicine, Kunming 650500
² Fuyuan Konjac Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Fuyuan, Yunnan 655500
³ Biotechnology and Germplasm Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205
⁴ Fuyuan County Seed Management Station of Yunnan Province, Fuyuan, Yunnan 655500

Received:2025-03-04 Revised:2025-06-16 Published:2025-10-25 Online:2025-11-04

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探究连作对魔芋根际土壤微生物群落及其相关功能基因的影响，以期为解决魔芋连作障碍问题提供理论依据。采用宏基因组测序技术，对未种植过魔芋(Mock)、种植1年(SC1Y)以及连续种植魔芋13年(SC13Y)的根际土壤微生物群落特征进行分析，并结合NR、eggNOG、KEGG、CAZy数据库，对微生物和酶的丰度及功能予以注释。在微生物群落方面，相较于Mock和SC1Y处理，SC13Y土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、奇古菌门(Thaumarchaeota)、子囊菌门(Ascomycota)、毛霉菌门(Mucoromycota)、长尾噬菌体科(Siphoviridae)的相对丰度呈现增加趋势；而芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、广古菌门(Euryarchaeota)、壶菌门(Chytridiomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、短尾噬菌体科(Podoviridae)的相对丰度则有所降低。基于KEGG和EggNOG的功能预测结果显示，魔芋长期连作致使新陈代谢和氨基酸代谢的丰度下降，进而降低了土壤微生物的整体代谢能力。通过CAZy注释分析发现，SC13Y魔芋根际土壤中糖苷水解酶和糖苷转移酶类的数量最多，这使得魔芋根际土壤中的碳水化合物含量降低。综上所述，不同种植年限的魔芋根际土壤微生物组成存在显著差异，长期连作改变了魔芋根际土壤微生物群落的功能。

关键词: 魔芋, 根际土壤, 连作, 宏基因组学, 微生物群结构和功能

Abstract:

The study investigated the impact of konjac continuous cropping on the microbial community and relevant functional genes in the rhizosphere soil, providing a theoretical basis for addressing the continuous cropping obstacle in the konjac cultivation. Through metagenomic sequencing technology, the characteristics of microbial community were analyzed in konjac rhizosphere soil samples from the fields that never been planted with konjac (Mock), planted in the current year (SC1Y), and continuously planted for 13 years (SC13Y), respectively. The abundance and function of microorganisms and soil enzymes were annotated using the NR, eggNOG, KEGG, and CAZy databases. KEGG and EggNOG functional predictions indicated that long-term continuous cropping of konjac reduced the abundance of metabolic pathways and amino acid metabolism, thereby decreasing the overall metabolic capacity of soil microorganisms. Based on CAZy annotation analysis, glycoside hydrolases and glycosyltransferases were the most abundant in the soils under long-term continuous cropping, leading to a reduction in carbohydrates in the konjac rhizosphere soil. Significant differences were observed in the microbial composition of konjac rhizosphere soils under different cropping durations, and long-term continuous cropping altered the functional structure of the microbial community in the konjac rhizosphere soil.

Key words: Amorphophallus konjac, rhizosphere soil, continuous cropping, metagenomics, microbiology community structure and function

朱婷, 董坤, 杨勇, 张丽珍, 尹显高, 殷减清, 黄洁, 陈永对, 卢俊, 吴阔, 董家红. 连作对魔芋根际土壤微生物种群的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(30): 105-112.

ZHU Ting, DONG Kun, YANG Yong, ZHANG Lizhen, YIN Xiangao, YIN Jianqing, HUANG Jie, CHEN Yongdui, LU Jun, WU Kuo, DONG Jiahong. Effects of Continuous Cropping on Microbial Community in Rhizosphere Soil of Konjac[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(30): 105-112.

图/表 4

图1. 不同种植年限魔芋根际土壤微生物群落相对丰度

图2. 不同种植年限魔芋根际土壤KEGG功能注释基因丰度

图3. 不同种植年限魔芋根际土壤eggNOG功能注释基因丰度

图4. 不同种植年限魔芋根际土壤CAZy功能注释基因丰度

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