科研進展
甘肅道地中藥材土壤連作障礙治理研究獲新進展
黃芪和黨參是重要的道地隴藥。甘肅是黃芪的主產(chǎn)區(qū)，年產(chǎn)量占全國的50％以上，其中隴西被稱為“黃芪之鄉(xiāng)”，也是國家地理標志產(chǎn)區(qū)。黨參2018年被衛(wèi)健委納入藥食同源目錄，甘肅定西的白條黨參總產(chǎn)量約占全國的70％以上，具有地區(qū)標志的道地性。隨著市場需求的增加和土地資源的限制，連作的種植模式已成為該地區(qū)的主要栽培方式。近年來連作障礙問題嚴重困擾黃芪和黨參等中藥材的種植，造成產(chǎn)量下降和品質(zhì)降低等問題，導(dǎo)致嚴重的經(jīng)濟損失。
為了確定導(dǎo)致連作黃芪障礙的原因，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院科研團隊調(diào)查了生長在兩個不同田塊（未耕作過黃芪的土壤（田地Ⅰ）和長期連作田地（田地Ⅱ））黃芪的植物生物量產(chǎn)量、根際微生物群落和根系分泌物特征。植物生理學測量顯示，在連作條件下（即田地Ⅱ）生長的黃芪新鮮重量和干重減少。真菌和細菌群落的高通量測序揭示了兩個田地樣品之間真菌多樣性的差異，包括富集在田地Ⅱ中生長的黃芪根部的潛在致病真菌。進一步通過代謝組學分析，發(fā)現(xiàn)了20種來自兩個田地的根際樣品中相對豐度不同的黃芪根系分泌物，其中四種代謝物（2－氨基苯酚、奎尼酸、酒石酸和馬來酰胺酸）抑制了黃芪生長（2－氨基苯酚、奎尼酸和酒石酸）或者土壤傳播病鐮刀菌（2－氨基苯酚、酒石酸和馬來酰胺酸）的生長。
研究表明，連作影響了黃芪的生長，并且顯著改變了根際微生物群落和根系分泌物組成。這項全面的分析增進了對連作影響黃芪生長的理解，為未來設(shè)計經(jīng)濟有效的黃芪連作防控策略提供了寶貴信息。研究成果以Impacts of continuous cropping on the rhizospheric and endospheric microbial communities and root exudates of Astragalus mongholicus為題發(fā)表在BMC plant Biology上，西北研究院助理研究員周琴為論文（1）第一作者，王若愚研究員為通訊作者。
圖1：FieldⅠ和FieldⅡ中生長的蒙古黃芪植物的表型和生物量。
圖2：不同濃度2－氨基苯酚、奎尼酸或酒石酸處理10日齡蒙古黃芪幼苗的形態(tài)和根長。
針對黨參連作引發(fā)爛根、苗弱、減產(chǎn)等連作障礙問題，西北研究院科研團隊在黨參的主產(chǎn)區(qū)定西，對連作1年、2年、3年和5年的田地進行了大面積病害調(diào)查采樣，進而比較了不同連作年限黨參根際土壤理化性質(zhì)、真菌微生物組和分離菌株的變化。
研究表明，黨參大田連作3年后，萎蔫和多種根腐病害頻發(fā)；連作3年和5年土壤速效鉀含量和pH值顯著降低；與連作1年和2年相比，連作3年和5年的黨參根際土壤中真菌群落多樣性更高，并且一些屬水平的潛在致病性真菌分類群的豐度明顯增加；在連作3年和5年的黨參根際，共分離到Fusarium species complexes等菌33株；且屬水平真菌群落豐度與速效磷、全氮和土壤有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)。
研究顯示，連作導(dǎo)致了黨參根腐病害的加劇和潛在致病真菌群的富集，研究成果為連作黨參的靶向病害防治提供了新思路，并可為黨參連作障礙消減策略的開發(fā)提供理論依據(jù)。該成果以Continuous Monoculture Alters the Fungal Community and Accumulates Potential Pathogenic Strains in the Rhizosphere of Codonopsis pilosula為題發(fā)表于國際期刊Phytobiomes Journal。西北研究院助理研究員趙霞為論文（2）第一作者，王若愚研究員為通訊作者。以上研究受到甘肅省科技重大專項計劃項目資助。
圖3： 不同連作年限黨參根腐病害的調(diào)查。
圖4 不同連作年限黨參根際土壤中真菌微生物多樣性。
表1 連作黨參根際真菌菌株的分離和鑒定。
