鐘軍，周慕邱，戴彬，吳文成，何軼*

間作對烤煙煙株根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成及功能的影響

鐘軍1，周慕邱1，戴彬2，吳文成1，何軼2*

1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙 410128；2 貴州省烤煙公司畢節(jié)市公司，貴州畢節(jié) 551700

【目的】探究利用烤煙與小蔥、苦苣和油麥菜三種植物間作緩解其連作障礙，為消除煙田土壤連作障礙提供參考。【方法】采用16S RNA高通量測序技術(shù)對間作烤煙煙株根際土壤（連作烤煙煙株根際土壤為對照）細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行測定分析；利用Tax4Fun功能預(yù)測獲得相應(yīng)樣品細(xì)菌群落的生態(tài)功能?！窘Y(jié)果】間作處理的煙株根際土壤細(xì)菌群落的OTU數(shù)、豐度和多樣性均大于對照，與CK處理相比，小蔥（T1處理）、苦苣（T2處理）和油麥菜（T3處理）間作處理的豐度分別增加了16.52%、12.10%、6.28%，而OTU總數(shù)分別增加了6.00%、0.65%、3.49%；在門水平上的6個優(yōu)勢菌群中，與CK的豐度相比，T1、T2、T3處理在變形菌門上分別提高了42.86%、17.85%和21.43%，厚壁菌門上分別提高了27.27%、0%和9.09%，酸桿菌門上分別提高了9.09%、27.27%和36.36%，放線菌門上T2處理提高了7.14%而T1和T3處理分別下降了28.57%和14.30%，擬桿菌門上T1處理提高了8.33%而T2和T3處理分別下降了16.67%和8.33%，芽單胞菌門上T1和T3處理分別下降了50%和16.67%；在有顯著差異的5個二級功能層上，與CK的豐度相比，T1、T2、T3處理在細(xì)胞膜運輸功能上分別提高了96.54%、88.96%和92.68%，在復(fù)制與修復(fù)功能上分別提高了26.93%、25.04%和23.81%，在翻譯功能上分別提高了24.99%、27.76%和26.64%，在碳水化合物代謝功能上分別提高了13.79%、23.75%和20.12%，在氨基酸代謝功能上分別提高了28.85、32.21%和34.21%?！窘Y(jié)論】間作顯著提高了煙株根際細(xì)菌群落的豐富度和多樣性、改變了土壤微生物種群結(jié)構(gòu)、提升了整體代謝能力和遺傳信息處理能力。

烤煙；間作；根際土壤；細(xì)菌群落；結(jié)構(gòu)；功能

土壤微生物作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，可產(chǎn)生各種有機(jī)酸、激素、抗生素和維生素等多種產(chǎn)物，對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡起重要作用[1-3]；土壤微生物的種類、數(shù)目及群落結(jié)構(gòu)不僅直接影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化與組成，也是維持和恢復(fù)土壤生產(chǎn)力的主要因素之一。土壤細(xì)菌是生態(tài)系統(tǒng)中微生物區(qū)系的主要組成成分，微生物區(qū)系的演變（數(shù)量和組成結(jié)構(gòu)）是反映土壤環(huán)境質(zhì)量變化的重要生物指標(biāo)[4-5]。

有研究表明，利用植物與微生物互作可以提高資源利用、減少農(nóng)藥和化肥的投入，是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要內(nèi)容之一[6]；而在間作、套作和輪作模式中植物可通過直接或間接作用來改善土壤環(huán)境，促進(jìn)植物充分利用水分和養(yǎng)分、抑制雜草滋生和控制病蟲害等[7]。研究表明，烤煙根際微生態(tài)環(huán)境失衡特別是土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化是引起其連作障礙的主要生物因 素[8-9]；在烤煙連作種植模式中，相同的煙株根系分泌物可能會導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變得更簡單，從而影響土壤理化和生物活性，最終造成煙田土壤質(zhì)量下降、煙株生長發(fā)育受阻、煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)降低、煙株病原體數(shù)量增加和土傳性病害加重[10-14]；而采取間套輪作種植模式有利于構(gòu)建良好的煙田土壤微生態(tài)系統(tǒng)，能在一定程度上調(diào)控土壤有益微生物種群結(jié)構(gòu)，從而減輕烤煙的連作障礙[15-16]；蔥屬作物中揮發(fā)物以及浸提液中抑菌活性成分復(fù)雜[17]，常用來與其他植物進(jìn)行間作[18]或輪作[19]以有效緩解連作障礙；苦苣植物根系分泌的黃酮類化合物具有很強(qiáng)的抗氧化活性[20]；植物對土傳病害的抗性與根際土壤微生物關(guān)系密切，油麥菜的水提液抑制香蕉土壤中病菌數(shù)量的效果強(qiáng)于拮抗菌，且改善了香蕉土壤微生物的生態(tài)平衡[21]。而高通測序技術(shù)的發(fā)展，可同時對多種微生物基因組進(jìn)行測序，相較于傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)方法有助于更好地深入研究微生物與作物生長發(fā)育之間的關(guān)系，為克服連作障礙提供數(shù)據(jù)支撐[22-23]。

以往對克服烤煙連作障礙的研究主要集中在套作和輪作種植[24-25]，對間作種植的研究也主要集中在防治病害上，但對間作條件下的烤煙根際土壤微生物環(huán)境的研究較少。為此，本研究以貴州畢節(jié)威寧縣連作煙田為對照，研究小蔥、苦苣、油麥菜與烤煙間作煙田對煙株根際土壤細(xì)菌群落組成及功能的影響，以期為連作障礙的生態(tài)調(diào)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

試驗于2022年4—10月在貴州省畢節(jié)市威寧縣（103°80′E，27°20′N）進(jìn)行，該地屬亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候，平均海拔2200 m，年平均降雨量在909 mm左右，年日照時數(shù)1812 h，無霜期180ｄ左右。

試驗地為連作煙田，每年兩季，烤煙種植之后栽種紫花苕，第二年再種植烤煙，土壤為粘性土，pH 5.8、有機(jī)質(zhì)含量27.77 g·kg-1、全氮含量2.28 g·kg-1、速效磷含量20.63 mg·kg-1、速效鉀含量215.66 mg·kg-1。

供試烤煙品種云煙87為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，種植密度為16500 株/hm2。

1.2 試驗設(shè)計和取樣方法

以煙田間作小蔥（T1）、苦苣（T2）、油麥菜（T3）為處理，不間作的煙田（CK）為對照，共4個處理，小區(qū)面積66.7 m2；2022年4月27日進(jìn)行煙株移栽，5月10日分別將間作植物種植于烤煙的兩側(cè)（其中小蔥、苦苣和油麥菜播種量分別為82500株/hm2、33000株/hm2和16500株/hm2，行距同煙株的行距1.2 m，株距為距煙株20 cm），于6月30日采集煙株根際土壤樣品，重復(fù)3次。

根際土壤取樣方法：鏟去煙株周圍表層3 cm深的土壤，用鐵鏟在距煙株莖稈約25 cm處進(jìn)行深挖，煙株根際露出后，采用抖土法將根系抖落的土混合挑去煙株細(xì)根后作為根際土壤樣品，重復(fù)3次，自封袋單獨收集土壤樣本并暫存于裝有冰袋的聚乙烯箱中，再通過2 mm的土壤篩完全均化，最后儲存在-80℃冰箱、備用。

1.3 土壤總DNA提取與測序

土壤總DNA提取和高通量測序等由北京諾禾生物科技有限公司完成測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

根際土壤細(xì)菌種群相對豐度等用 SPSS 16.0 軟件進(jìn)行One-Way- ANOVA單因素方差分析，利用QIIME軟件計算Alpha多樣性指數(shù)，利用R語言工具制作稀釋曲線和土壤細(xì)菌群落的組成，通過最大似然法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生進(jìn)化樹以了解根際土壤細(xì)菌的進(jìn)化關(guān)系，利用Circos軟件制作Circos圖分析土壤優(yōu)勢物種組成比例及其在樣本中的分布比例，利用LEfSe軟件分析土壤產(chǎn)生顯著性差異影響的群落，利用R語言中PCoA分析土壤的菌群結(jié)構(gòu)差異，利用Tax4Fun方法將現(xiàn)有的16S rRNA基因測序數(shù)據(jù)與SILVA數(shù)據(jù)庫對比以比較功能基因在生物代謝通路上的豐度差異，采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用獨立樣本檢驗分析在≤0.05水平上的樣本間顯著性差異[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際土壤細(xì)菌特征分析

2.1.1 豐度和多樣性

由圖1可知，煙田煙株根際土壤細(xì)菌豐度的變化隨間作植物的不同存在差異，其大小排列為T1>T3>T2>CK，且T1（間作小蔥）處理顯著高于T2（間作苦苣）和T3（間作油麥菜）處理，與CK 相比，T1、T2和T3處理煙株根際土壤細(xì)菌的豐度分別增加了16.52%、12.10%和6.28%。說明煙株根際土壤細(xì)菌豐度，間作處理的均顯著高于連作煙田（CK）；此外，T1處理煙株根際土壤細(xì)菌的豐度比T2和T3處理的分別增加了3.95%和9.64%，說明在烤煙不同的間作植物中，以間作小蔥的細(xì)菌豐度最高。

基于門分類水平對各個處理土壤細(xì)菌群落的Alpha多樣性結(jié)果表明（圖1），與連作煙田根際土壤細(xì)菌（CK）相比，3種間作處理的Shannon、Ace、Chao 多樣性指數(shù)均高于對照，其中，T1、T2和T3處理在Shannon和Chao指數(shù)上的差異不顯著，而T1處理（3860）與T2（3757）處理在Ace指數(shù)上的差異達(dá)顯著水平但兩者與T3處理（3812）間的差異均不顯著。由此可見，間作處理的煙株根際土壤細(xì)菌群落的多樣性和均勻度均高于對照。

圖1 烤煙連作和間作條件下煙株根際土壤細(xì)菌豐度和多樣性

2.1.2 OTUs的維恩圖

稀釋性曲線顯示（圖2A），當(dāng)細(xì)菌測序量達(dá)到10000時，曲線逐漸趨于平緩，結(jié)合基于門分類水平的各樣本文庫的覆蓋度均在 98.8%以上，說明基于本試驗的測序深度，土壤中包括的稀有物種在內(nèi)的所有細(xì)菌均分布均勻且已得到分析，比較真實地反映了細(xì)菌群落組成。

OTU分析表明（圖2B），CK、T1、T2、T3四個處理分別含有細(xì)菌OTUs為4463個、4731個、4492個、4619個；4個處理共有細(xì)菌OTUs為2383個，分別占各自O(shè)TUs的53.40%、50.37%、53.05%、51.59%；4個處理各自特有的細(xì)菌OTU分別為498個、852個、508個和644個，分別占各自O(shè)TUs的11.16%、18.01%、11.31%、13.42%。這些數(shù)據(jù)表明，各個處理OTU組成存在差異，間作根際土壤不僅OTU數(shù)目多，還存在更多特有的OTU。

圖2 烤煙連作和間作條件下根際土壤OTUs的維恩圖

2.2 土壤細(xì)菌群落組成

2.2.1 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成

由圖3A可知，從門水平到種水平，與煙株間作的不同植物類型對根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有不同的影響。此外，各個處理根際土壤之間細(xì)菌進(jìn)化關(guān)系的結(jié)果顯示（圖3B）：進(jìn)化關(guān)系比較近的細(xì)菌群落主要有變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacte- riota）、擬桿菌門（Bacteroidota）、芽單胞菌綱門（Gemmatimonadetes）、綠灣菌門（Chloroflexi）、放線菌門（Actinobacteriota）、疣微菌門（Verrucomicr- obiota）、厚壁菌門（Firmicutes）、未明確細(xì)菌（unidentified_Bacteroidota）、硝化螺旋菌門（Nitrospi- rota）、泉古菌門（Crenarchaeota）、蛭弧菌門（Bdellovibrionota）、藍(lán)細(xì)菌門（Cyanobacteriota）、粘菌門（Myxococcota）、裝甲菌門（Armatimonadota）等15個門。

圖3 烤煙連作和間作條件下根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成差異

雖然在門水平上相對豐度＞3%的細(xì)菌均相同，分別是變形菌門、芽單胞菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門，為根際土壤的主要細(xì)菌類群，高于其他優(yōu)勢菌群，約占總菌群的86.73%（圖4A）；但Circos圖卻反映出優(yōu)勢菌在不同處理中的分布比例和各個處理優(yōu)勢菌的組成均有所差異（圖4B）。

圖4 烤煙連作和間作條件下根際土壤細(xì)菌的群落組成

2.2.2 優(yōu)勢菌種組成及其在樣本中的分布比例

圖5從里圈到外圈依次展示各個處理土壤根際優(yōu)勢菌的門、綱、目、科、屬水平的物種組成，變形菌門包括Alphaproteobacteria綱和Gammaproteobacteria綱、Sphingomonadales目和Xanthomonadales目、Sphi- ngomonadaceae科和Rhodanobacteraceae科、屬和屬，芽單胞菌門包括Gemmati- monadetes綱、Gemmatimonadales目、Gemmatimonad- aceae科、屬，酸桿菌門包括Acidobact- eriae綱、Bryobacterale目和 Solibacterales目、Bryobac- teraceae科和Solibacteraceae科、屬和屬，擬桿菌門包括Bacteroidia綱、Chitinophagales目、Chitinophagaceae科、屬，放線菌門包括Thermoleophilia綱、Gaiellales目、Gaiellaceae科、屬，厚壁菌門包括Bacilli綱、Bacillales目、Bacillaceae科、屬。

基于門分類水平下，最大的是變形菌門，在各個處理中，比例是T1（40%）>T3（34%）>T2（33%）>CK（28%）；第二大類群是厚壁菌門，在各個處理中，比例是 T1（14%）> T3（12%）>T2=CK（11%）；第三大類群是酸桿菌門，在各個處理中，比例是T3（15%）>T2（14%）>T1（12%）> CK（11%）；第四大類群是放線菌門，在各個處理中，比例是T2（15%）>CK（14%）>T3（12%）>T1（10%）；第五大類群是擬桿菌門，在各個處理中，比例是T1（13%）>CK（12%）>T3（11%）>T2（10%）；第六大類群是芽單胞菌門，在各個處理中，比例是T2=CK（6%）>T3（5%）>T1（3%）；在各個處理的其它菌中，比例是CK（18%）>T2=T3（11%）>T1（8%）。與間作處理相比，對照（CK）在變形菌門、厚壁菌門和酸桿菌門所占比例最小，而在放線菌門、擬桿菌門和芽單胞菌門所占比例稍有提高，但和間作處理的差異不顯著。

在這6個優(yōu)勢菌群中，與CK的豐度相比，T1、T2、T3處理在變形菌門上分別提高了42.86%、17.85%和21.43%，厚壁菌門上分別提高了27.27%、0%和9.09%，酸桿菌門上分別提高了9.09%、27.27%和36.36%，放線菌門上T2處理提高了7.14%而T1和T3處理分別下降了28.57%和14.30%，擬桿菌門上T1處理提高了8.33%而T2和T3處理分別下降了16.67%和8.33%，芽單胞菌門上T1和T3處理分別下降了50%和16.67%。

2.2.3 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的差異性

PCoA分析（圖6A）中不同顏色的點表示來源于不同的樣本，兩樣本點越接近，表明兩樣本物種組成越相似。重疊的部分說明土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成有一定的相似性，但PC1軸（49.72%）與 PC2軸（21.08%）的累計貢獻(xiàn)量達(dá)到 70.80%；其中CK處理和T1、T2、T3處理在PC2軸的方向上分離開來，說明PC2是引起對照與間作處理分開的主要因素，同時這個因素也可能導(dǎo)致了對照處理與間作處理煙株根際土壤細(xì)菌群落的差異。

圖6 烤煙連作和間作條件下根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)PCoA和LEfSe分析

為了比較間作和連作煙株間的顯著性差異物種，從門到科水平對各個處理進(jìn)行LEfSe分析，檢測具有顯著豐度差異的細(xì)菌群落，僅LDA 得分值大于4的被展示（圖6B、圖6C）。T1處理差異指示細(xì)菌為Chitinophagales目、Chitinophagaceae科，T2處理差異指示細(xì)菌為Vicinamibacteria綱、Vicinamibacterales目、Vicinamibacteraceae科、Blastocatellia綱、Thermoleophilia綱、Actinobacteriota門、Pyrinomonadales目、Pyrinomonadaceae科、屬，T3處理差異指示細(xì)菌為Acidobacteriales目、Acidobacteriaceae_Subgroup科、JG30_KF_AS9科、Ktedonobacteriales目、Acidobacteriae綱，對照差異指示細(xì)菌為unidentified_bacteria綱、Gemmatimonadales目、Gemmatimonadaceae科。

2.3 根際土壤細(xì)菌的Tax4Fun功能預(yù)測

對各個處理的植物根際土壤細(xì)菌群落的代謝預(yù)測結(jié)果表明（圖7）：在一級功能層共獲得細(xì)胞過程（Cellular processes）、環(huán)境信息處理（Enviromental Information Processing）、遺傳信息處理（Genetic Information Processing）、人類疾?。℉uman diseases）、代謝（Metabolism）、有機(jī)系統(tǒng)（Organismal systems）和Unclassified（表示目前采用的數(shù)據(jù)庫中未能找到與之相匹配的分類信息）七類生物代謝通路功能。其中，各個處理在環(huán)境信息、遺傳信息和代謝上為其功能預(yù)測主要組成。

二級功能層有44條代謝通路功能組成，間作處理中，行使環(huán)境信息處理功能類別中編碼細(xì)胞膜運輸（Membrane transport）、行使遺傳信息處理功能類別中編碼復(fù)制與修復(fù)（Replication and repair）和翻譯（Translation）、行使代謝功能類別中氨基酸代謝（Amino acid metabolism）和碳水化合物代謝（Carbohydrate metabolism）功能的細(xì)菌群落豐度顯著增加（圖8）；在這有顯著差異的5個二級功能層上，與CK的豐度相比，T1、T2、T3處理在細(xì)胞膜運輸功能上分別提高了96.54%、88.96%和92.68%，在復(fù)制與修復(fù)功能上分別提高了26.93%、25.04%和23.81%，在翻譯功能上分別提高了24.99%、27.76%和26.64%，在碳水化合物代謝功能上分別提高了13.79%、23.75%和20.12%，在氨基酸代謝功能上分別提高了28.85、32.21%和34.21%。這可能是因為間作作物根系分泌的次生代謝產(chǎn)物導(dǎo)致周圍土壤環(huán)境發(fā)生變化，即改變了烤煙根際土壤的微生物區(qū)系，從而影響根際土壤微生物群落的功能。

圖7 烤煙連作和間作條件下根際土壤細(xì)菌群落功能預(yù)測

圖8 烤煙連作和間作條件下差異顯著的二級功能層根際土壤細(xì)菌群落豐度

3 討論

3.1 間作對連作煙田根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響

間作處理煙田煙株根際土壤細(xì)菌的豐度、多樣性和均勻度均顯著高于對照連作煙田的，這與景藝卓 等[26]研究結(jié)果基本一致。此外，間作煙株根際土壤不僅總OTU數(shù)目多，其特有的OTU數(shù)也多，尤其是T1處理特有的OTU數(shù)顯著多于T2、T3和CK處理，這可能與小蔥根系分泌物比苦苣和油菜根系分泌物增加土壤細(xì)菌豐度和多樣性的效果更顯著有關(guān)。

3.2 間作對連作煙田根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的影響

雖然所有處理在門水平上的優(yōu)勢菌均是變形菌門、芽單胞菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門，這與前人的研究結(jié)果相近[27-30]。但與對照煙株根際土壤細(xì)菌相比，在門水平上，間作處理的芽單胞菌門和其它菌門的相對豐度降低，而變形菌門、厚壁菌門、酸桿菌門、放線菌門和擬桿菌門的相對豐度提高；這可能會導(dǎo)致對照煙田的煙株根際能更好地利用土壤中的硝態(tài)氮肥以供煙株生長所需的養(yǎng)分，而間作煙田的煙株除了能充分利用土壤中的有機(jī)質(zhì)供煙株生長外，還能在一定程度上抵抗真菌類病害的發(fā)生。

3.3 間作根際土壤細(xì)菌功能預(yù)測

有很多研究表明，在相同的環(huán)境條件下，土壤微生物的群落組成可能相似，但行使功能的微生物種類可能存在很大差異，所以分析土壤微生物群落組成對揭示微生物群落的功能顯得尤為重要[31]。

雖然本試驗間作處理和對照處理在7條代謝通路（一級功能層）相似，但在二級功能層的碳水化合物代謝、氨基酸代謝、細(xì)胞膜運輸、復(fù)制與修復(fù)、翻譯5條通路上的豐度值顯著高于對照；結(jié)合LEfSe分析推測：間作處理煙株根際土壤中的優(yōu)勢群落變形菌門的α-變形菌主要功能除參與光合作用外，還參與了碳循環(huán)[32]；擬桿菌門的鞘氨醇盒菌屬和鞘氨醇單胞菌屬能夠產(chǎn)生多種多肽類氨基酸類抗生素[33]；厚壁菌門可以產(chǎn)生芽孢抵御外界的有害因子，具有極強(qiáng)的抗逆 性[34]；酸桿菌門除了能夠降解植物殘體多聚物和通過光合作用來調(diào)控植物的生長發(fā)育外，還具有生物修復(fù)能力[35]。

本研究表明間作處理根際土壤功能細(xì)菌與對照不同，其中差異指示細(xì)菌T1處理主要為Chitinophag- aceae、T2處理主要為Actinobacteriota、T3處理主要為Acidobacteriales、CK處理主要為Gemmatimon- adaceae，這可能是由于不同間作植物的根系在其生長發(fā)育過程中不斷向周圍釋放大量的不同的分泌物，這些分泌物改變了與其進(jìn)行間作的烤煙根際環(huán)境，最終導(dǎo)致烤煙煙株土壤微生物區(qū)系發(fā)生變化。諸多研究也揭示了作物間的根際分泌物可以作為信號分子來調(diào)節(jié)根際微生物種群[36-37]，不僅對于利用間套作種間根系相互作用提高養(yǎng)分利用效率有重要意義，而且對于利用生物多樣性原理提高土壤生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性有重要的指導(dǎo)作用。

4 結(jié)論

本研究通過 Illumina MiSep 高通量測序分析，研究了烤煙連作及其與小蔥、苦苣、油麥菜3種植物間作對煙株根際土壤細(xì)菌群落組成及其功能。結(jié)果表明間作改變了連作煙田煙株土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，增加了其多樣性和功能；在門水平下，間作處理的差異優(yōu)勢根際土壤細(xì)菌功能主要集中于光合作用、碳氮循環(huán)、多肽類氨基酸類抗生素、吸收營養(yǎng)物質(zhì)和生物修復(fù)能力方面，與細(xì)菌功能預(yù)測的分析基本一致，說明間作可以達(dá)到良好的生物改良連作煙田的效果。

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Effect of intercropping on the composition and function of bacterial community in rhizosphere soil of flue-cured tobacco plants

ZHONG Jun1, ZHOU Muqiu1, DAI Bin2, WU Wencheng1, HE Yi2*

1 College of agriculture, Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan province；2 Bijie branch of Guizhou tobacco company,Bijie,Guizhou province

[Objective] At present, the common continuous cropping of flue-cured tobacco seriously restricts the development of modern tobacco agriculture. This study aims to explore the use of the intercropping of flue-cured tobacco with shallot, chicory and oilseed rape to alleviate the continuous cropping obstacles, providing reference for eliminating the continuous cropping obstacles in tobacco soil.[Method] The 16S RNA high-throughput sequencing technology was used to determine and analyze the bacterial community structure of the rhizosphere soil of intercropping flue-cured tobacco plants, where the rhizosphere soil of continuous cropping flue-cured tobacco was taken as control; Tax4Fun function was used to predict the ecological function of the corresponding sample bacterial community. [Results] The OTU, abundance and diversity of rhizosphere soil bacteria in intercropping were higher than those in monoculture (CK). Compared with CK, the abundance of T1(intercropping shallot), T2(intercropping chicory), and T3(intercropping oilseed rape) treatments increased by 16.52%,12.10%,6.28%, respectively; while the OTU total number of T1, T2 and T3 treatments were increased by 6.00%,0.65%,3.49%, respectively. Compared with the abundance of CK at phyla level, the abundance ofunder T1, T2 and T3 treatments was increased by 42.86%,17.85%,21.43%,that ofunder T1, T2 and T3 treatments was increased by 27.27% , 0% , 9.09%, that ofunder T1, T2 and T3 treatmentsincreased by 9.09% , 27.27%, 36.36%, that oftreatment was increased by 7.14% under T2 while, decreased by 28.57% and 14.30% inunder T1 and T3 treatments, that ofwas increased by 8.33% under T1 treatment while decreased by16.67% and 8.33% under T2 and T3 treatments, that ofdecreased by150% and 16.67% under T1 and T3 treatments, respectively; On the 5 secondary functional layers with significant differences, compared with CK, the membrane transport capacity under T1, T2 and T3 treatments were increased by 96.54%,88.96%,92.68% respectively, increased by 26.93%,25.04%,23.81% in replication and repair, increased by 24.99%,27.76%,26.64% in translation, increased by 13.79%,23.75%,20.12% in carbohydrate metabolism, and increased by 28.85%,32.21%,34.21% in amino acid metabolism.[Conclusion] Intercropping significantly increased the richness and diversity of bacterial community in rhizosphere soil of flue-cured tobacco plants, changed the structure of soil microbial population, and enhanced the overall metabolic ability and genetic information processing ability.

flue-cured tobacco; intercropping; rhizosphere soil; bacterial community; composition; function

Corresponding author. Email：526525502@qq.com

貴州省烤煙公司畢節(jié)市公司項目（2022520500240196）

鐘軍（1973—），教授，博士，主要從事烤煙遺傳育種研究，Email:zhhjp2005@126.com

何軼（1983—），研究員，博士，主要從事煙草生產(chǎn)研究，Tel：13397609408，Email:526525502@qq.com

2022-11-02；

2023-03-31

鐘軍，周慕邱，戴彬，等. 間作對烤煙煙株根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成及功能的影響[J]. 中國煙草學(xué)報，2023，29（5）. ZHONG Jun, ZHOU Muqiu, DAI Bin, et al. Effect of intercropping on the composition and function of bacterial community in rhizosphere soil of flue-cured tobacco plants[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2023,29(5). doi:10.16472/j.chinatobacco. 2022.187