连续种植下太子参土壤真菌群落动态与功能角色解析：从病原菌富集到生态修复新策略

《Scientific Reports》：Dynamics and functional roles of fungal communities in Pseudostellaria heterophylla soil under continuous cropping

本研究针对药用植物太子参(Pseudostellaria heterophylla)连作障碍导致的土壤退化问题，通过多年度采样和高通量测序技术，系统解析了连续种植下土壤真菌群落的时序动态与功能演变。研究发现连作第一年真菌多样性最高，第二年因营养失衡和病原菌（如Fusarium）富集而显著下降，第三年出现部分功能群恢复；网络分析揭示子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉属(Mortierella)为关键菌群，功能预测表明可通过调控有益/有害真菌平衡恢复土壤健康。研究首次分离出太子参根腐病病原菌Fusarium oxysporum及其拮抗菌Bacillus thuringiensis，为连作障碍的微生物调控提供新思路。

　　

在传统中药材太子参（Pseudostellaria heterophylla）的栽培中，连续种植同一作物会导致土壤退化、病害频发，严重威胁药材产量和品质，这一现象被称为“连作障碍”。太子参作为具有免疫调节、抗疲劳等药理价值的重要药材，其市场需求持续增长，但连作引发的土壤微生物群落失衡、病原菌积累等问题，已成为制约产业可持续发展的瓶颈。以往研究多聚焦于细菌群落，而对真菌群落的时序动态及其功能演替机制知之甚少。

为揭示连作对太子参土壤真菌群落的影响，贵州中医药大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了题为“Dynamics and functional roles of fungal communities in Pseudostellaria heterophylla soil under continuous cropping”的研究论文。该研究通过连续三年采集太子参种植区土壤样本，结合高通量测序技术（Illumina PE300/PE250平台）、网络分析和功能基因预测（PICRUSt2），系统解析了真菌群落的年际变化规律，并分离鉴定关键病原菌与拮抗菌，为连作土壤的生态修复提供理论依据。

关键技术方法

研究在太子参主产区贵州省黄平县设置连续种植1–3年的土壤样本（每组3个重复），采用五点采样法收集根际土壤。通过DNA提取（E.Z.N.A.?土壤DNA试剂盒）和ITS1F/ITS2R引物扩增真菌ITS区域，进行Illumina双端测序。数据经FLASH拼接、UPARSE聚类（97%相似度生成OTU），并利用PCoA、LEfSe分析和Spearman网络挖掘群落结构差异及关键菌群互作关系。

真菌群落组成与年际动态

研究共鉴定2，496个OTU，真菌多样性在连作第一年（Y1）最高，第二年（Y2）因营养耗竭和病原菌（如Fusarium）富集显著下降，第三年（Y3）部分恢复。

PCoA分析显示各年份样本明显分离，说明连作年限是驱动群落结构变化的关键因素（R²=0.441，P=0.001）。

关键真菌类群的功能演变

在门水平，子囊菌门（Ascomycota）在Y1占主导，Y2下降后Y3反弹；被孢霉门（Mortierellomycota）在Y2成为最优势菌群。

属水平上，有益菌被孢霉属（Mortierella）丰度持续上升，而病原菌镰刀菌属（Fusarium）和青霉属（Penicillium）稳定存在。

网络分析凸显子囊菌门和壶菌门（Chytridiomycota）在生态网络中的核心地位，而被孢霉属作为关键节点菌，其丰度与土壤健康密切相关。

营养功能群与病原菌调控

腐生营养菌（Saprotroph）在Y2达峰值，共生营养菌（Symbiotroph）持续减少，病原营养菌（Pathotroph）在Y3回升。

研究进一步分离出太子参根腐病病原菌Fusarium oxysporum，并发现其拮抗菌Bacillus thuringiensis可显著抑制病害扩展。

结论与意义

连续种植通过土壤酸化、养分失衡和病原菌积累重塑真菌群落结构，但第三年的部分恢复提示生态系统存在自适应潜力。被孢霉属作为有益菌，其降解有机质、促进养分循环的功能对维持土壤健康至关重要；而镰刀菌的持续存在需通过微生物拮抗（如Bacillus thuringiensis）进行调控。本研究首次系统揭示太子参连作土壤真菌群落的时序规律，为通过微生物肥料、土壤改良剂等策略缓解连作障碍提供科学依据，对高价值药用植物的可持续栽培具有重要实践意义。