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综述:药用植物连作障碍:土壤微生物群落与根系分泌物的驱动作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月28日 来源:Plant Physiology and Biochemistry 6.1
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这篇综述系统阐述了药用植物连作障碍(CCOs)的形成机制,重点解析了根系分泌物与根际微生物组(rhizosphere microbiome)的互作关系。文章揭示了次生代谢物积累引发的自毒效应(autotoxicity)如何破坏微生物群落平衡,并提出通过调控植物-土壤-微生物(plant-soil-microbe)互作来突破连作障碍的研究方向。
土壤因素对微生物群落的影响
土壤pH值对古菌和细菌群落的影响显著高于真菌群落,这一发现为理解根际微生物组装配机制提供了关键线索。研究表明,连作条件下土壤理化性质的改变会引发微生物群落功能紊乱,特别是放线菌门(Actinobacteria)与变形菌门(Proteobacteria)丰度的异常波动与药用植物生长抑制密切相关。
根系分泌物类型
药用植物通过根系释放的有机酸、酚类和萜类化合物构成独特的"化感语言"。在连作系统中,持续积累的肉桂酸和阿魏酸等自毒物质会形成"负反馈循环"——浓度超过阈值时不仅抑制宿主植物线粒体电子传递链,更会选择性富集土传病原菌如镰刀菌(Fusarium spp.),同时减少有益微生物如丛枝菌根真菌(AMF)的定殖。
植物-微生物互作
最新宏基因组分析揭示,药用植物相关微生物携带大量天然产物合成基因簇,这些基因模块通过抗生素合成和群体感应(quorum sensing)调控微生物社会行为。例如,黄芪根际的链霉菌(Streptomyces)能产生吲哚乙酸(IAA)促进宿主生长,而黄连素分泌型菌株可通过1H-13C代谢通量重编程增强植物抗病性。
结论与展望
突破连作障碍需要多组学联用解析"根系分泌物-微生物网络-土壤环境"三元互作机制。未来研究应聚焦:1)开发自毒物质降解菌剂;2)建立根际微生物组定向调控技术;3)培育低自毒药用植物新品种。该领域突破将推动中药材种植从经验模式向精准生态农业转型。
基金与利益声明
本研究受国家自然科学基金(82260737)资助,所有作者声明无利益冲突。CRediT作者贡献体系显示第一作者Wu Yougen完成了从构思到文稿撰写的全过程主导工作。
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