Research Progress on Interaction Between Medicinal Plants and Rhizosphere Microorganisms

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0714

Abstract

Abstract:

Medicinal plants are affected by various factors during the cultivation process, among which rhizosphere microorganisms exhibit a close relationship with medicinal plants, with both interacting and influencing each other. In this paper, the research progress of the interaction between medicinal plants and rhizosphere microorganisms in recent years is summarized, focusing on the effects of rhizosphere microorganisms on growth, secondary metabolic products, disease resistance and continuous cropping obstacles of medicinal plants, as well as the effects of medicinal plant types (or varieties), production area, growth period, planting age and planting pattern on rhizosphere microorganisms. In addition, the paper also identifies the current problems in this research field and proposes directions for future investigations. This review aims to provide theoretical insights and methodological references for rationally utilizing the interaction between medicinal plants and rhizosphere microorganisms to enhance plant growth, resist pathogen invasion, alleviate continuous cropping obstacles, increase yield and improve the quality of medicinal materials.

Key words: medicinal plants, rhizosphere microorganism, growth, active component content, disease resistance, continuous cropping obstacle, production area and growth period, plant type, planting age, planting pattern

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Figures/Tables 2

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玉竹	细菌、放线菌、好氧自生固氮菌、氨化细菌和无机磷细菌等数量较对照分别降低了12.4%、13.2%、36.3%、48.6%和71.1%，真菌数量则增加了239%。	张周等^[70]
地黄	氨化细菌、好气性固氮菌和硫化细菌分别增加了25.99、45.39、11.43倍，好气性纤维素分解菌减少了86.74%	陈慧等^[71]
地黄	Clostridium sp.、Flexibacter polymorphus和Clostridium ghoni等病原菌数量增加，有益菌群数量减少	吴林坤^[72]
黄芩	连作3年的根际土壤中真菌、细菌和放线菌分别是种植1年的1.69、7.50、6.23倍	张向东等^[73]
白术	细菌和放线菌数量及微生物总量显著下降，真菌数量显著上升	陈慧等^[74]
北柴胡	有益微生物（毛壳菌属、被孢霉属、光黑壳属等）的相对丰度降低，有害微生物（链格孢属、异茎点霉属、炭疽菌属等）的相对丰度增加	刘丽^[75]
太子参	尖孢镰刀菌等病原菌的活性提高，并抑制了芽孢杆菌属促生菌的细胞膜形成，显著降低了其对病原菌的抗性	Wu等^[76]
黄芪	细菌群落多样性显著降低，立枯丝核菌、尖孢镰刀菌和锐顶镰刀菌等病原菌丰度显著上升	李冰圳^[77]
甜叶菊	连作8年根际土中鞘氨醇单胞菌属、德沃斯氏菌属、链霉菌属和黄杆菌属等有益菌属的相对丰度显著降低	徐新娟^[78]
丹参	随着连作年限的增加，镰刀菌属和链格孢属等有害真菌随之增加，而芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇单胞菌属逐渐减少	黄菊英^[79]
丹参	细菌群落的种类及多样性随连作年限的增加而下降	周冰谦等^[80]
当归	随着连作年限的增加，根际细菌多样性呈先下降后增加的趋势，真菌多样性呈先增加后下降的趋势	赵进^[81]
怀牛膝	土壤中细菌、革兰氏阴性菌Gram(－)及真菌含量都随连作年限增加而明显上升，微生物多样性增加，且革兰氏阳性菌Gram(+)/革兰氏阴性菌Gram(－)的比值随着连作年限的增加而下降	王娟英等^[82]
黄连	随连作年限的增加，变形菌门等细菌门的多样性呈减少趋势	Alami等^[83]
山药	随着生长周期的延长，根际菌属Pseudomonas、Alternaria和内生菌属Bacillus、Delftia、Cladosporium数量迅速增加，根际芽孢杆菌、Mortierella、Talaromyces和Pantoea数量显著减少	Qin等^[84]
太白贝母	随着生长年限的增加，解钾细菌整体上呈递减趋势，真菌呈递增趋势	母茂君等^[85]
华重楼	细菌多样性随着生长年限的增加呈降低、升高、再降低的变化规律，真菌多样性则呈先升高后下降的变化规律。细菌群落丰富度随着生长年限的增加呈先升高后下降的变化规律，真菌丰富度随着生长年限增长变化不大	冼康华等^[86]
枸杞	随着种植年限的增长，根际土壤的微生物多样性呈一定程度的下降趋势	肖龙敏等^[87]
北沙参	土壤病原菌丰度增加，镰刀菌属相对丰度随连作年限延长而上升，土壤类型由细菌型向真菌型转变	刘智赫^[88]

药用植物	结果	参考文献
玉竹	细菌、放线菌、好氧自生固氮菌、氨化细菌和无机磷细菌等数量较对照分别降低了12.4%、13.2%、36.3%、48.6%和71.1%，真菌数量则增加了239%。	张周等^[70]
地黄	氨化细菌、好气性固氮菌和硫化细菌分别增加了25.99、45.39、11.43倍，好气性纤维素分解菌减少了86.74%	陈慧等^[71]
地黄	Clostridium sp.、Flexibacter polymorphus和Clostridium ghoni等病原菌数量增加，有益菌群数量减少	吴林坤^[72]
黄芩	连作3年的根际土壤中真菌、细菌和放线菌分别是种植1年的1.69、7.50、6.23倍	张向东等^[73]
白术	细菌和放线菌数量及微生物总量显著下降，真菌数量显著上升	陈慧等^[74]
北柴胡	有益微生物（毛壳菌属、被孢霉属、光黑壳属等）的相对丰度降低，有害微生物（链格孢属、异茎点霉属、炭疽菌属等）的相对丰度增加	刘丽^[75]
太子参	尖孢镰刀菌等病原菌的活性提高，并抑制了芽孢杆菌属促生菌的细胞膜形成，显著降低了其对病原菌的抗性	Wu等^[76]
黄芪	细菌群落多样性显著降低，立枯丝核菌、尖孢镰刀菌和锐顶镰刀菌等病原菌丰度显著上升	李冰圳^[77]
甜叶菊	连作8年根际土中鞘氨醇单胞菌属、德沃斯氏菌属、链霉菌属和黄杆菌属等有益菌属的相对丰度显著降低	徐新娟^[78]
丹参	随着连作年限的增加，镰刀菌属和链格孢属等有害真菌随之增加，而芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇单胞菌属逐渐减少	黄菊英^[79]
丹参	细菌群落的种类及多样性随连作年限的增加而下降	周冰谦等^[80]
当归	随着连作年限的增加，根际细菌多样性呈先下降后增加的趋势，真菌多样性呈先增加后下降的趋势	赵进^[81]
怀牛膝	土壤中细菌、革兰氏阴性菌Gram(－)及真菌含量都随连作年限增加而明显上升，微生物多样性增加，且革兰氏阳性菌Gram(+)/革兰氏阴性菌Gram(－)的比值随着连作年限的增加而下降	王娟英等^[82]
黄连	随连作年限的增加，变形菌门等细菌门的多样性呈减少趋势	Alami等^[83]
山药	随着生长周期的延长，根际菌属Pseudomonas、Alternaria和内生菌属Bacillus、Delftia、Cladosporium数量迅速增加，根际芽孢杆菌、Mortierella、Talaromyces和Pantoea数量显著减少	Qin等^[84]
太白贝母	随着生长年限的增加，解钾细菌整体上呈递减趋势，真菌呈递增趋势	母茂君等^[85]
华重楼	细菌多样性随着生长年限的增加呈降低、升高、再降低的变化规律，真菌多样性则呈先升高后下降的变化规律。细菌群落丰富度随着生长年限的增加呈先升高后下降的变化规律，真菌丰富度随着生长年限增长变化不大	冼康华等^[86]
枸杞	随着种植年限的增长，根际土壤的微生物多样性呈一定程度的下降趋势	肖龙敏等^[87]
北沙参	土壤病原菌丰度增加，镰刀菌属相对丰度随连作年限延长而上升，土壤类型由细菌型向真菌型转变	刘智赫^[88]

药用植物	种植模式	间/轮作作物	结果	参考文献
丹参	轮作/间作	桔梗、白芍	提高了细菌群落的香农-威纳指数、丛枝菌根真菌的侵染率以及真菌群落中接合菌门、壶菌门和子囊菌门的相对丰度	王悦等^[89]
丹参	轮作	油菜、小麦	轮作4年后细菌和真菌数量分别增加1倍和2倍多，真菌数量下降30%	林贵兵等^[90]
甘草	轮作	棉花、小麦	增加了土壤中的微生物数量，各土壤总微生物数量变化均为细菌>真菌>放线菌	祖勒胡玛尔· 乌斯满江等^[91]
百合	间作	玉米	提高了鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和硝化螺旋菌属(Nitrospirae)等有益细菌的相对丰度，降低了镰刀菌属和管柄囊霉属(Funneliformis)真菌的相对丰度	Zhou等^[92]
太子参	轮作	水稻、菜豆	增加了有益菌种的数量和丰度，提高了有益微生物群的活性，改善土壤健康	Lin等^[93]
蜀葵	间作	大豆、玉米	增加了土壤微生物呼吸速率和生物量	Nourbakhsh等^[94]
草豆蔻	间作	柚木	显著改变了土壤细菌群落结构，促进了特定细菌类群（如厚壁菌门）的富集	Wang等^[95]
杭白菊	间作	玉米	增加了芽孢杆菌等有益微生物的富集	Liao等^[96]
苍术	间作	花生	显著增加了根际有益细菌数量，增幅为31.2%~79.9%	Dai等^[97]
刺五加	间作	东北南星	增加了土壤细菌多样性，抑制了真菌多样性，间作根际土壤中潜在病原菌（枝孢属真菌）的相对丰度比单作根际土壤低42%	Zhu等^[98]
黄芪	轮作	燕麦	提高了根际细菌群落多样性及一些有益菌丰度，有效抑制了病原菌生长	李冰圳^[77]
北柴胡	轮作/间作	玉米	增加了有益微生物的丰度，降低了有害微生物的相对丰度	刘丽^[75]
光果甘草	间作	油葵	显著提高了微生物多样性指数，改变了微生物群落功能多样性	张旭龙等^[99]
红花	间作	小麦	显著提高了红花根际被孢霉属等有益菌属的相对丰度，显著降低了镰刀菌属、链格孢属致病真菌属的相对丰度	王香生等^[100]
半夏	间作	辣椒、玉米、大豆	显著增加了细菌和放线菌数量，降低了真菌数量，其中，细菌和放线菌的增幅分别为18.52%~51.85%和73.73%~138.98%，真菌数量的降幅为19.31%~40.91%	杭烨等^[101]
粗茎秦艽	间作	牡丹、白芸豆、土豆和玉米	改变了根际土壤中细菌和真菌群落多样性，其中粪壳菌纲、锤舌菌纲、银耳菌纲、散囊菌纲和镰刀菌属等致病菌群相对丰度降低，变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等有益菌群比例增高且逐渐成为优势菌群	加多五尼等^[102]
黄草乌	间作	玉米	提高了根际土壤中微生物群落的丰富度和多样性	吴加香等^[103]
广藿香	间作	生姜	增加了放线菌门、酸杆菌门等优势微生物的丰度	Zeng等^[104]
北沙参	轮作	牛膝和玉米	提高了根际细菌群落多样性，其中，伯克氏菌(Burkholderia)、假单胞菌属和球囊菌门(Glomeromycota)等有益菌群在根际显著富集，镰刀菌等病原菌丰度下降	刘智赫^[88]

药用植物	种植模式	间/轮作作物	结果	参考文献
丹参	轮作/间作	桔梗、白芍	提高了细菌群落的香农-威纳指数、丛枝菌根真菌的侵染率以及真菌群落中接合菌门、壶菌门和子囊菌门的相对丰度	王悦等^[89]
丹参	轮作	油菜、小麦	轮作4年后细菌和真菌数量分别增加1倍和2倍多，真菌数量下降30%	林贵兵等^[90]
甘草	轮作	棉花、小麦	增加了土壤中的微生物数量，各土壤总微生物数量变化均为细菌>真菌>放线菌	祖勒胡玛尔· 乌斯满江等^[91]
百合	间作	玉米	提高了鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和硝化螺旋菌属(Nitrospirae)等有益细菌的相对丰度，降低了镰刀菌属和管柄囊霉属(Funneliformis)真菌的相对丰度	Zhou等^[92]
太子参	轮作	水稻、菜豆	增加了有益菌种的数量和丰度，提高了有益微生物群的活性，改善土壤健康	Lin等^[93]
蜀葵	间作	大豆、玉米	增加了土壤微生物呼吸速率和生物量	Nourbakhsh等^[94]
草豆蔻	间作	柚木	显著改变了土壤细菌群落结构，促进了特定细菌类群（如厚壁菌门）的富集	Wang等^[95]
杭白菊	间作	玉米	增加了芽孢杆菌等有益微生物的富集	Liao等^[96]
苍术	间作	花生	显著增加了根际有益细菌数量，增幅为31.2%~79.9%	Dai等^[97]
刺五加	间作	东北南星	增加了土壤细菌多样性，抑制了真菌多样性，间作根际土壤中潜在病原菌（枝孢属真菌）的相对丰度比单作根际土壤低42%	Zhu等^[98]
黄芪	轮作	燕麦	提高了根际细菌群落多样性及一些有益菌丰度，有效抑制了病原菌生长	李冰圳^[77]
北柴胡	轮作/间作	玉米	增加了有益微生物的丰度，降低了有害微生物的相对丰度	刘丽^[75]
光果甘草	间作	油葵	显著提高了微生物多样性指数，改变了微生物群落功能多样性	张旭龙等^[99]
红花	间作	小麦	显著提高了红花根际被孢霉属等有益菌属的相对丰度，显著降低了镰刀菌属、链格孢属致病真菌属的相对丰度	王香生等^[100]
半夏	间作	辣椒、玉米、大豆	显著增加了细菌和放线菌数量，降低了真菌数量，其中，细菌和放线菌的增幅分别为18.52%~51.85%和73.73%~138.98%，真菌数量的降幅为19.31%~40.91%	杭烨等^[101]
粗茎秦艽	间作	牡丹、白芸豆、土豆和玉米	改变了根际土壤中细菌和真菌群落多样性，其中粪壳菌纲、锤舌菌纲、银耳菌纲、散囊菌纲和镰刀菌属等致病菌群相对丰度降低，变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等有益菌群比例增高且逐渐成为优势菌群	加多五尼等^[102]
黄草乌	间作	玉米	提高了根际土壤中微生物群落的丰富度和多样性	吴加香等^[103]
广藿香	间作	生姜	增加了放线菌门、酸杆菌门等优势微生物的丰度	Zeng等^[104]
北沙参	轮作	牛膝和玉米	提高了根际细菌群落多样性，其中，伯克氏菌(Burkholderia)、假单胞菌属和球囊菌门(Glomeromycota)等有益菌群在根际显著富集，镰刀菌等病原菌丰度下降	刘智赫^[88]