解析镰刀菌交叉感染对药用植物的影响:重塑根际微生态,探寻防控新策略

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Plant and Soil 3.9

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  在甘肃,镰刀菌引起的根腐病和枯萎病影响药用植物生长,即便轮作也难以解决。研究人员对从当归、党参、黄芪中分离的镰刀菌(Fusarium)开展交叉致病性研究。结果发现其菌株致病力不同,还会破坏根际生态。这为防控镰刀菌病害提供新思路。

  在中国甘肃省,镰刀菌(Fusarium)引发的根腐病和枯萎病一直困扰着当地的药用植物,即便采取了长期轮作措施,情况仍未得到有效改善。为此,研究人员展开深入研究,从当归(Angelica sinensis)、党参(Codonopsis pilosula)和黄芪(Astragalus mongholicus)中分离出镰刀菌,并对其进行研究。
研究人员从 83 个真菌分离物中,通过 ITS、TEF1-α 和 RPB2 测序技术鉴定出 69.8% 为镰刀菌属(Fusarium spp.),这些镰刀菌又可分为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum,FOSC,占 36.2%)、茄病镰刀菌(Fusarium solani,FSSC,占 31%)和三线镰刀菌(Fusarium tricinctum,FTSC,占 22.4%)复合种。选取代表性菌株(尖孢镰刀菌 DSH27、茄病镰刀菌 HQ123、三线镰刀菌 DG105)在温室和田间进行交叉致病性试验,并分析根际微生物动态变化,包括真菌和细菌群落多样性、功能类群,以及土壤理化性质。

研究结果显示,镰刀菌菌株的致病力存在差异,在原始宿主上致病力最强,在交叉感染宿主上致病力则为轻度到中度。感染镰刀菌后,根际微生物网络遭到破坏,病原菌营养型微生物的优势地位增强,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)功能受到抑制。测序结果表明,感染植株根际的真菌和细菌操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)数量减少,且感染和未感染植株的根际微生物群落聚类明显不同。致病真菌属镰刀菌(Fusarium)与发病率呈正相关,而有益真菌属被孢霉属(Mortierella)和细菌属 RB41 则与发病率呈负相关。受感染土壤的总碳、有效磷、锰和锌含量发生显著变化,这些变化与微生物动态和病害严重程度相关。

综上所述,该研究揭示了镰刀菌交叉感染与药用植物根际微生物网络破坏之间的关系,在土壤理化条件改变的情况下,丛枝菌根真菌(AMF)的功能会丧失。这一研究成果揭示了镰刀菌物种的系统性交叉致病性,强调了基于 AMF 的策略和综合土壤管理对于减轻其危害的重要性。

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