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Effects of wheat root exudates on cucumber growth and soil fungal community structure.

小麦根系分泌物对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响


以黄瓜为受体,以不同化感效应(促进/抑制)小麦品种为供体,采用PCR-DGGE技术,研究了小麦根系分泌物及伴生小麦对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响.结果表明: 在处理第6天和第12天,化感促进效应小麦根系分泌物分别显著提高了黄瓜幼苗株高和茎粗;在处理第18天,化感促进和抑制效应小麦根系分泌物均显著提高了黄瓜幼苗株高;在处理第6天,不同化感效应小麦根系分泌物均显著降低了黄瓜幼苗根际土壤真菌群落条带数、Shannon指数及均匀度指数,有苗对照(W)显著高于无苗对照(Wn);在处理第18天,各处理的真菌群落结构条带数、Shannon指数及均匀度指数均显著高于无苗对照(Wn).伴生化感抑制效应小麦显著降低了黄瓜根际土壤真菌群落Shannon指数和均匀度指数,说明小麦根系分泌物及伴生小麦改变了土壤真菌群落结构.DGGE图谱及其主成分分析结果表明,伴生不同化感效应小麦对土壤真菌群落结构影响较大.
 

With wheat as the donor plant and cucumber as the receptor plant, this study investigated the effects of root exudates from wheat cultivars with different allelopathic potentials (positive or negative) and companion cropping with wheat on soil fungal community structure by PCR-DGGE method and cucumber growth. Results showed that the wheat root exudates with positive allelopathic potential increased height and stem diameter of cucumber seedlings significantly, compared to the control seedlings (W) after 6 days and 12 days treatment, respectively. Also, wheat root exudates with both positive and negative allelopathic potential increased the seedling height of cucumber significantly after 18 days treatment. The wheat root exudates with different allelopathic potentials decreased the band number, Shannon and evenness indices of soil fungal community significantly in cucumber seedling rhizosphere, and those in the soil with the control seedlings (W) were also significantly higher than that in the control soil without seedlings (Wn) after 6 days treatment. The band number, Shannon and evenness indices in all the treatments were significantly higher than those in the control soil without seedlings (Wn) after 18 days treatment. Companion cropping with negative allelopathic potential wheat decreased the Shannon and evenness indices of soil fungi community significantly in the cucumber seedling rhizosphere, suggesting the wheat root exudates and companion cropping with wheat changed soil fungal community structure in the cucumber seedling rhizosphere. The results of DGGE map and the principal component analysis showed that companion cropping with wheat cultivars with different allelopathic potentials changed soil fungal community structure in cucumber seedling rhizosphere.


全 文 :小麦根系分泌物对黄瓜生长及
土壤真菌群落结构的影响*
吴凤芝**摇 李摇 敏摇 曹摇 鹏摇 马亚飞摇 王丽丽
(东北农业大学园艺学院, 哈尔滨 150030)
摘摇 要摇 以黄瓜为受体,以不同化感效应(促进 /抑制)小麦品种为供体,采用 PCR鄄DGGE 技
术,研究了小麦根系分泌物及伴生小麦对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响. 结果表明:
在处理第 6 天和第 12 天,化感促进效应小麦根系分泌物分别显著提高了黄瓜幼苗株高和茎
粗;在处理第 18 天,化感促进和抑制效应小麦根系分泌物均显著提高了黄瓜幼苗株高;在处
理第 6 天,不同化感效应小麦根系分泌物均显著降低了黄瓜幼苗根际土壤真菌群落条带数、
Shannon指数及均匀度指数,有苗对照(W)显著高于无苗对照(Wn);在处理第 18 天,各处理
的真菌群落结构条带数、Shannon指数及均匀度指数均显著高于无苗对照(Wn) .伴生化感抑
制效应小麦显著降低了黄瓜根际土壤真菌群落 Shannon 指数和均匀度指数,说明小麦根系分
泌物及伴生小麦改变了土壤真菌群落结构. DGGE 图谱及其主成分分析结果表明,伴生不同
化感效应小麦对土壤真菌群落结构影响较大.
关键词摇 小麦摇 根系分泌物摇 黄瓜摇 伴生摇 真菌群落结构
文章编号摇 1001-9332(2014)10-2861-07摇 中图分类号摇 Q5摇 文献标识码摇 A
Effects of wheat root exudates on cucumber growth and soil fungal community structure. WU
Feng鄄zhi, LI Min, CAO Peng, MA Ya鄄fei,WANG Li鄄li (College of Horticulture, Northeast Agricul鄄
tural University, Harbin 150030, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(10): 2861-2867.
Abstract: With wheat as the donor plant and cucumber as the receptor plant, this study investiga鄄
ted the effects of root exudates from wheat cultivars with different allelopathic potentials (positive or
negative) and companion cropping with wheat on soil fungal community structure by PCR鄄DGGE
method and cucumber growth. Results showed that the wheat root exudates with positive allelopathic
potential increased height and stem diameter of cucumber seedlings significantly, compared to the
control seedlings (W) after 6 days and 12 days treatment, respectively. Also, wheat root exudates
with both positive and negative allelopathic potential increased the seedling height of cucumber sig鄄
nificantly after 18 days treatment. The wheat root exudates with different allelopathic potentials de鄄
creased the band number, Shannon and evenness indices of soil fungal community significantly in
cucumber seedling rhizosphere, and those in the soil with the control seedlings (W) were also sig鄄
nificantly higher than that in the control soil without seedlings (Wn) after 6 days treatment. The
band number, Shannon and evenness indices in all the treatments were significantly higher than
those in the control soil without seedlings (Wn) after 18 days treatment. Companion cropping with
negative allelopathic potential wheat decreased the Shannon and evenness indices of soil fungi com鄄
munity significantly in the cucumber seedling rhizosphere, suggesting the wheat root exudates and
companion cropping with wheat changed soil fungal community structure in the cucumber seedling
rhizosphere. The results of DGGE map and the principal component analysis showed that companion
cropping with wheat cultivars with different allelopathic potentials changed soil fungal community
structure in cucumber seedling rhizosphere.
Key words: wheat; root exudate; cucumber; companion cropping; fungal community structure.
*国家自然科学基金项目(30971998)、黑龙江省教育厅项目(12541032)和大宗蔬菜产业技术体系专项(CARS鄄25鄄08)资助.
**通讯作者. E鄄mail: fzwu2006@ aliyun. com
2013鄄12鄄16 收稿,2014鄄07鄄27 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 10 月摇 第 25 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2014, 25(10): 2861-2867
摇 摇 植物的化感作用是自然界中普遍存在的一种化
学生态学现象,是一种活体植物(供体)产生并以挥
发、淋溶、分泌和分解等方式向环境释放次生代谢物
质,而对周围的植物产生有益和有害的影响,这一自
然现象称为植物的化感作用[1-2] .现已证明,化感作
用对自然植物群落的形成、演替和农作物对病草害
的抗性以及连、间、套作方式有重要的影响[3] . 因
此,如何使化感作用在农业中获得实际应用已成为
广泛关注的问题.
小麦是一种化感型作物,通过根系分泌及残茬
分解等方式对自身或邻近植物的生长发育产生促进
或者抑制作用.不同小麦品种根系分泌物对黄瓜的
化感效应不同[4] .小麦根系浸提液对黄瓜生长具有
促进作用,对黄瓜枯萎病菌具有抑制作用[5] . 根系
分泌物对根际微生物的影响是化学生态学研究的重
要内容之一[6] . 有研究表明,不同化感潜力分蘖洋
葱根系分泌物提高了黄瓜根际土壤细菌和放线菌数
量,降低了真菌和尖镰孢菌的数量,提高了细菌群落
多样性[7],不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜土
壤酶活性产生差异[8] . 越来越多的研究表明,根系
分泌物启动和调节根与土壤微生物的对话[9] . 最新
的证据表明,一些特定植物品种是通过根系分泌的
物质来调控和培养它们自己的真菌群落组成和多样
性,当向土壤中加入根系分泌物时会影响其真菌的
组成[10] .但不同化感效应小麦根系分泌物对土壤微
生物的影响鲜有报道.
本研究以黄瓜为受体,采用对黄瓜化感效应不
同的小麦品种为供体,研究不同化感效应小麦根系
分泌物以及伴生小麦对黄瓜生长及土壤真菌群落结
构的影响,为阐明伴生栽培模式中根系分泌物的作
用,揭示根系分泌物的生态学效应提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
试验于 2009 年 3 月—2011 年 3 月在东北农业
大学蔬菜生理生态研究室进行. 供试黄瓜(Cucumis
sativus)品种:津优 1 号,由天津科润农业科技股份
有限公司黄瓜研究所研制.供试小麦(Triticum aesti鄄
vum)品种(系):对黄瓜化感促进效应最强的龙辐
04鄄0348 和化感抑制效应最强的龙福 17[4] .
1郾 2摇 试验设计
1郾 2郾 1 不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生
长及土壤真菌群落结构的影响试验摇 黄瓜常规浸种
催芽播种,子叶展开后移苗至盛有 150 g 育苗营养
土(大田土:腐熟有机肥=1:1,每立方米土壤加磷酸
二铵 2 kg)的营养钵中(8 cm伊8 cm),常规管理. 收
集龙辐 04鄄0348 和龙福 17 小麦根系分泌物.黄瓜幼
苗长至一叶一心时,分别用20 mL小麦根系分泌物
(1 mL 水含 1 株小麦根系分泌物)处理,对照加 20
mL蒸馏水,并分别设无苗对照,即营养钵中(150 g
营养土)不种黄瓜. 处理及编号见表 1. 每个处理 3
次重复,各重复小区设有保护行,随机排列,每个重
复 30 株,常规管理.分别在根系分泌物处理后第 6、
12、18 天取样,测定黄瓜生长指标(包括株高、茎粗、
植株地上地下干质量、叶面积)和土壤真菌群落
结构.
1郾 2郾 2 伴生不同化感效应小麦对黄瓜土壤微生物的
影响试验摇 黄瓜常规浸种催芽播种,6 月 1 日定植
于大棚,定植时分别伴生龙辐 04鄄0348( Ip)和龙福
17(Ii),每垄(6 m)条播小麦 20 g 于两垄搭架黄瓜
垄台外侧,以黄瓜单作为对照(CK),共 3 个处理,每
个处理 3 次重复,每个重复面积为 3. 6 m2(6 m伊
0. 6 m),定植黄瓜 15 株,按重复设小区,各小区设
有保护行,小区完全随机排列,黄瓜常规管理,小麦
长至 30 cm左右时留 5 cm左右茬割掉,以免影响黄
瓜生长.在黄瓜定植后 40 d测定黄瓜土壤真菌多样
性(包括 Shannon指数和均匀度指数).
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 小麦根系分泌物的收集摇 参照 Wu 等[11]的方
法.将待收集的小麦品种 (系),分别播种于盛有
150 g土壤的营养钵中(8 cm伊8 cm),每钵播种 20 粒
小麦种子,每个品种 10 钵,3 次重复,置于日光温室
中培养,昼温 28 益,夜温 15 益 . 20 d后,待小麦长至
15 cm左右时,将小麦完整取出,用自来水冲去附着
在根表面的土壤,再用蒸馏水淋洗根系 3 次,将幼苗
置于塑料盒中并固定,加蒸馏水 200 mL,通气培养
24 h,收集的培养液即为小麦根系分泌物. 3 层滤纸
过滤,加蒸馏水定容至 1 mL (1 mL蒸馏水中含有 1
株小麦根系分泌物),用0郾 45 滋m滤膜过滤后,密封
表 1摇 试验处理及编号
Table 1摇 Experiment treatment and code
编号 处理 Treatment
P 化感促进效应小麦根系分泌物处理黄瓜幼苗
I 化感抑制效应小麦根系分泌物处理黄瓜幼苗
W 蒸馏水处理黄瓜幼苗
Pn 化感促进效应小麦根系分泌物处理无苗土壤
In 化感抑制效应小麦根系分泌物处理无苗土壤
Wn 蒸馏水处理无苗土壤
2682 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
置于 4 益冰箱中备用.
1郾 3郾 2 土壤真菌群落结构多样性分析摇 土壤总 DNA
利用 A. E. Z. N. A. TM Soil DNA Kit (Omega Bio鄄Tek,
Inc. , GA, USA)提取.采用对大多数真菌的 ITS 序
列通 用 引 物 对 ITS1鄄F[12] / ITS4[13]、 GC鄄ITS1鄄F /
ITS2[12]进行巢式 PCR 扩增. PCR 反应体系及条件
参考 Zhou和 Wu[14]的方法.
变性梯度凝胶电泳(DGGE)采用 8%的聚丙烯
酰胺凝胶,变性剂浓度从 20%至 60% (100%的变性
剂为 7 mol·L-1的尿素和 40%去离子甲酰胺的混合
物). 用 D鄄code System 电泳仪 ( Bio鄄Rad Lab, LA,
USA),电压 80 V,温度 60 益,电泳 14 h 结束后,将
胶取下用 1 颐 3300 (V / V) GelRed (Biotium, USA)
染色 20 min. 利用 AlphaImager HP鄄1. 2. 0. 1 成像系
统照相.
1郾 4摇 数据处理
试验中原始数据的整理采用 Microsoft Excel
2003 软件完成;数据处理采用 SAS 9. 0 软件,方差
分析使用 ANOVA 过程. 采用 Bio鄄Rad Quantityone
4郾 5 软件对 DGGE图谱进行数字化、标准化分析,主
成分分析采用 Canoco for Windows 4. 5 软件[15] .
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生
长的影响
由表 2 可知,在处理后的各个时期,与对照
(W)相比,P处理对黄瓜幼苗的株高、茎粗、地下部
干质量均有促进作用,在处理后第 6 和 18 天,对株
高促进作用差异显著;在处理后第 12 天,对茎粗促
进作用差异显著.与 W相比,I处理对黄瓜幼苗的株
高、茎粗、地上部干质量均表现为前期抑制后期促
进,在处理后第 18 天,对株高促进作用显著.与对照
相比,P处理和 I 处理均促进了黄瓜幼苗地下部干
质量,但差异不显著.
2郾 2摇 不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜幼苗土
壤真菌群落结构的影响
由图 1 可以看出,处理后第 6 天,黄瓜幼苗土壤
真菌群落结构与无苗土壤差异较大. 与 W 相比,P
处理和 I处理的 DGGE 图谱上部条带增亮,中部条
带变暗,并减少部分条带;与 Wn相比,Pn和 In处理
的 DGGE图谱条带增亮,且增加部分条带. PCA 分
析图中,P处理和 I处理散点均位于第 1 象限,对照
W则位于第 2 象限,说明小麦根系分泌物对黄瓜幼
苗土壤真菌群落结构影响较大,但 P 和 I 处理散点
距离很近,说明不同化感效应小麦根系分泌物对黄
瓜幼苗土壤真菌群落结构影响差异较小;Pn 和 In
处理散点位于第 4 象限,对照 Wn 位于第 3 象限,说
明小麦根系分泌物对无苗土壤真菌群落结构影响较
大,Pn和 In 处理散点距离较远,说明不同化感效应
小麦根系分泌物对无苗土壤真菌群落结构影响差异
较大.
处理后第 12 天,黄瓜幼苗土壤真菌群落结构与
无苗土壤差异较大.与对照 W相比,P处理的 DGGE
图谱条带亮度减弱,I 处理的 DGGE 图谱条带增亮;
与对照Wn相比,Pn和 In处理的 DGGE图谱条带亮
度减弱. PCA 分析图中,P 和 W 处理散点均位于第
3、4 象限,I处理位于第 2 象限,说明不同化感效应
小麦根系分泌物对黄瓜幼苗土壤真菌群落结构影响
较大,但 P 和 W 处理散点距离很近,说明化感促进
效应小麦根系分泌物对黄瓜幼苗土壤真菌群落结构
影响较小;Pn和 In及 Wn处理散点均位于第 1、3 象
限,且距离较近,说明小麦根系分泌物对无苗土壤真
表 2摇 不同化感强度小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长的影响
Table 2摇 Effects of wheat root exudates with different allelopathy potentials on cucumber seedling growth (mean依SD)
取样时间
Sampling
time (d)
处理
Treat鄄
ment
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem diameter
(cm)
地上部干质量
Aboveground dry
matter (g)
地下部干质量
Root dry
matter (g)
叶面积
Leaf area
(cm2)
6 P 5. 31依0. 256a 0. 53依0. 01a 0. 42依0. 07a 0. 08依0. 02a 71. 71依8. 03a
I 4. 36依0. 08b 0. 51依0. 01a 0. 38依0. 02a 0. 07依0. 01a 70. 93依8. 71a
W 4. 48依0. 08b 0. 53依0. 02a 0. 41依0. 04a 0. 06依0. 01a 70. 42依6. 74a
12 P 11. 86依1. 00a 0. 59依0. 02a 0. 61依0. 04a 0. 10依0. 01a 129. 83依4. 31a
I 11. 29依0. 85a 0. 56依0. 01b 0. 57依0. 02a 0. 10依0. 01a 128. 81依1. 84a
W 11. 24依0. 95a 0. 56依0. 00b 0. 62依0. 02a 0. 10依0. 01a 126. 43依2. 59a
18 P 15. 74依0. 08a 0. 61依0. 05a 0. 94依0. 04a 0. 20依0. 02a 146. 18依15. 97a
I 15. 25依0. 55a 0. 63依0. 03a 0. 95依0. 02a 0. 20依0. 02a 144. 61依9. 58a
W 14. 52依0. 14b 0. 59依0. 04a 0. 92依0. 02a 0. 20依0. 02a 147. 46依13. 18a
同列不同字母表示同一时期不同处理间差异显著 (P<0. 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at the
same time at 0. 05 level. 下同 The same below.
368210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴凤芝等: 小麦根系分泌物对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 处理后第 6、12 和 18 天土壤真菌 DGGE图谱(a)及其主成分分析(b)
Fig. 1摇 DGGE profile (a) and PCA analysis (b) of partial fungal ITS sequences from soil on 6, 12, 18 days after treatment.
玉: 处理后第 6 天 6 days after treatment; 域: 处理后第 12 天 12 days after treatment; 芋: 处理后第 18 天 18 days after treatment.
菌群落结构影响较小,不同化感效应小麦根系分泌
物对黄瓜幼苗土壤真菌群落结构影响较小.
与对照相比,小麦根系分泌物处理后第 18 天,
各处理 DGGE 图谱条带无显著差异. PCA 分析图
中,P和 I处理散点基本位于第 3 象限,对照W处理
则位于第 4 象限,说明小麦根系分泌物对黄瓜幼苗
土壤真菌群落结构影响较大,但 P 和 I 处理散点距
离较近,说明不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜
幼苗土壤真菌群落结构影响较小;对照 Wn 和 In 处
理散点大都位于第 1 象限,Pn 处理位于第 2 象限,
说明不同化感效应小麦根系分泌物对无苗土壤真菌
群落结构影响差异较大,化感促进效应小麦根系分
泌物对无苗土壤真菌群落结构影响较大.
摇 摇 由表 3 可以看出,处理后各时期,各处理土壤真
菌 DGGD图谱条带数及 Shannon指数呈现先下降后
上升的趋势,均匀度指数则呈先上升后下降趋势.处
理后第 6 天,与对照W相比,P和 I处理显著降低了
黄瓜幼苗土壤真菌 DGGE 图谱条带数、Shannon 指
数及均匀度指数;与对照 Wn 相比,Pn 和 In 处理提
高了黄瓜幼苗土壤真菌 DGGE图谱条带数、Shannon
指数及均匀度指数,除 Pn 显著提高条带数外,其他
处理差异均不显著.
处理后第 12 天,与对照 W 相比,P 处理降低了
黄瓜幼苗土壤真菌 DGGE 图谱条带数、Shannon 指
数及均匀度指数;I 处理显著提高了黄瓜幼苗土壤
真菌 DGGE 图谱条带数和 Shannon 指数,提高了均
匀度指数.与对照 Wn 相比,Pn 和 In 处理提高了黄
瓜幼苗土壤真菌 DGGE 图谱条带数、Shannon 指数
及均匀度指数,但差异均不显著.
处理后第 18 天,与对照 W 相比,P 和 I 处理均
提高了黄瓜幼苗土壤真菌DGGE图谱条带数 、
表 3摇 小麦根系分泌物对土壤真菌 DGGE 图谱条带数和多
样性指数的影响
Table 3摇 Effects of wheat root exudates on numbers of visi鄄
ble bands and diversity indices based on DGGE analysis of
soil fungal community (mean依SD)
取样时期
Sampling
time (d)
处理
Treatment
条带数
Band number
Shannon指数
Shannon
index
均匀度指数
Evenness
index
6 P 20. 3依1. 2d 2. 80依0. 10c 0. 75依0. 03c
I 22. 3依0. 6cd 2. 84依0. 02bc 0. 76依0. 01bc
W 29. 0依1. 0a 2. 94依0. 02a 0. 79依0. 01a
Pn 26. 3依0. 6b 2. 92依0. 02ab 0. 79依0. 01ab
In 23. 7依2. 1c 2. 88依0. 06abc 0. 78依0. 01abc
Wn 22. 7依0. 6c 2. 84依0. 01bc 0. 76依0. 00bc
12 P 13. 7依1. 5c 2. 35依0. 17c 0. 80依0. 06c
I 15. 7依0. 6a 2. 51依0. 02a 0. 85依0. 01ab
W 14. 0依0. 0bc 2. 38依0. 04bc 0. 81依0. 01bc
Pn 15. 0依0. 0ab 2. 52依0. 01a 0. 86依0. 00a
In 15. 3依0. 6a 2. 50依0. 06ab 0. 85依0. 02ab
Wn 15. 0依0. 0ab 2. 47依0. 00abc 0. 84依0. 00abc
18 P 22. 7依2. 1a 2. 86依0. 10a 0. 78依0. 03a
I 24. 0依0. 0a 2. 90依0. 00a 0. 79依0. 00a
W 22. 0依1. 0a 2. 77依0. 12a 0. 76依0. 03a
Pn 23. 3依1. 2a 2. 85依0. 07a 0. 78依0. 02a
In 22. 3依1. 5a 2. 80依0. 07a 0. 76依0. 02a
Wn 15. 7依2. 9 b 2. 55依0. 12b 0. 70依0. 03b
4682 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 2摇 不同化感效应小麦对黄瓜盛瓜期土壤真菌 DGGE图谱的条带数和多样性指数的影响
Fig. 2摇 Effects of wheat cultivars with different allelopathy potentials on numbers of visible bands and diversity indices based on DGGE
analysis of soil fungal community in the exuberant fruit stage of cucumber.
不同字母表示处理间差异显著 (P<0. 05) Different letters meant significant difference among treatments at 0. 05 level. 下同 The same below.
图 3摇 不同化感效应小麦对黄瓜盛瓜期土壤真菌 DGGE 图
谱(a)及其主成分分析(b)
Fig. 3 摇 DGGE profile ( a) and PCA analysis ( b) of partial
fungal ITS sequences from soil of cucumber at the exuberant fruit
stage.
Shannon指数及均匀度指数,但差异不显著;与对照
Wn相比,Pn和 In处理显著提高了黄瓜幼苗土壤真
菌 DGGE图谱条带数、Shannon指数及均匀度指数.
2郾 3摇 伴生不同化感效应小麦对黄瓜盛瓜期土壤真
菌群落结构的影响
由图 2 可以看出,与对照相比,Ip 处理促进了
黄瓜土壤真菌 DGGE 图谱条带数、Shannon 指数及
均匀度指数,但差异不显著;Ii处理降低了黄瓜土壤
真菌 DGGE 图谱条带数,显著降低了 Shannon 指数
及均匀度指数(P<0. 05).
PCA分析表明,Ip、Ii处理与对照散点分别位于
不同象限,且距离较远(图 3),说明伴生小麦对黄瓜
土壤真菌群落结构影响较大,且伴生不同化感效应
小麦对土壤真菌群落结构影响较大.
3摇 讨摇 摇 论
大量研究表明,轮套作比单一栽培更有利于增
加土壤微生物的数量,维持土壤微生物的多样性及
活性. Zhou 等[16]研究表明,分蘖洋葱与黄瓜套作,
第 1、2 和 3 茬均显著提高了土壤酶活性,改变了土
壤微生物群落结构;黄瓜与小麦和大豆轮作,显著提
高了土壤微生物多样性指数、丰富度指数和均匀度
指数[17] .韩哲等[18]采用黄瓜与小麦伴生,显著提高
了黄瓜土壤细菌群落结构多样性.本研究结果表明,
不同化感效应小麦根系分泌物对黄瓜土壤真菌群落
结构产生不同的影响,原因可能是不同化感效应小
麦根系分泌物的组分及含量存在差异,进入土壤后
对土壤微生物产生了不同的影响所致.同时,小麦根
系分泌物对有苗和无苗土壤真菌群落产生了不同的
影响,在处理第 6 天和 18 天,有苗土壤的真菌群落
条带数、Shannon 指数及均匀度指数均显著高于无
苗土壤,原因可能是黄瓜幼苗的生长及根系分泌物
对土壤微生物产生了影响,地上部植物的多样性也
增加了地下土壤微生物的多样性[19-21] .
在伴生体系中,伴生化感抑制效应小麦显著降
低了黄瓜根际土壤真菌群落 Shannon 指数和均匀度
指数,且伴生不同化感效应小麦对土壤真菌群落结
构影响较大.有研究表明,小麦与黄瓜进行轮作或伴
生,可使土壤微生物多样性发生改变,尤其可显著提
高土壤细菌多样性指数及黄瓜产量[22-23] .而采用不
同化感潜力小麦根系分泌物处理黄瓜幼苗土壤则与
之结果存在差异,且不同取样时期其结果也有一定
差异,这可能是由于随着处理时间的延长其根系分
泌物在土壤中的浓度发生了变化,而且受土壤微生
568210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴凤芝等: 小麦根系分泌物对黄瓜生长及土壤真菌群落结构的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
物的影响产生了一些化学变化所致[24] .根系分泌物
进入环境以后,化感物质的滞留、可利用性和生物活
性受到微生物的影响[25],化感物质进入土壤中后,
滞留吸附、转运和转化等过程决定了化感物质的滞
留和命运[26] .此外,根系分泌物处理与田间伴生出
现差异的原因还可能与取样时间、根系分泌物处理
浓度和田间伴生小麦根系分泌浓度不同有关,也可
能与环境条件不同有关.
本试验研究表明,化感促进效应小麦根系分泌
物更有利于提高黄瓜幼苗的株高和茎粗;小麦根系
分泌物及伴生小麦改变了土壤真菌群落结构;
DGGE 图谱及其主成分分析结果表明,伴生不同化
感效应小麦对土壤真菌群落结构影响较大. 而土壤
微生物种类和数量对生态环境因子变化和人为干扰
的反映十分敏感[27-28],不同作物[29]甚至同一作物
的不同品种[30]对土壤微生物群落结构和功能的影
响不同,具体机制还有待进一步研究.
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作者简介 摇 吴凤芝,女,1963 年生,博士,教授. 主要从事设
施园艺与蔬菜生理生态研究,发表论文 100 余篇,其中 SCI
论文 30 余篇. E鄄mail: fzwu2006@ aliyun. com
责任编辑摇 张凤丽
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