Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of <italic style="font-style: italic">Gastrodia elata</italic>

Pei WANG; Guang-yun MENG; Ru-zhi MAO; Kuan YANG; Zhao-hui SU; Zhong-qiao WANG; Shun-qiang YANG; Hong-ping HUANG; Xia-hong HE

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210915

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Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of Gastrodia elata

Pharmacy Fundamentals | 更新时间：2021-06-25

- Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of Gastrodia elata
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 14, Pages: 164-174(2021)
- 作者机构：
  
  1.云南农业大学，昆明 650201
  2.昭通市彝良县林业草业局，云南昭通 657600
  3.昭通学院，云南昭通 657000
  4.西南林业大学，昆明 650224
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210915
  CLC： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- Received：05 January 2021，
  
  Published Online：20 May 2021，
  
  Published：20 July 2021
- 稿件说明：
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王佩,孟广云,毛如志等.不同环境栽培对天麻土壤理化性质、微生物、代谢物的影响[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(14):164-174.

WANG Pei,MENG Guang-yun,MAO Ru-zhi,et al.Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of Gastrodia elata[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(14):164-174.
王佩,孟广云,毛如志等.不同环境栽培对天麻土壤理化性质、微生物、代谢物的影响[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(14):164-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210915.

WANG Pei,MENG Guang-yun,MAO Ru-zhi,et al.Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of Gastrodia elata[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(14):164-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210915.

摘要

目的

研究不同生境栽培天麻对土壤理化性质、微生物及代谢物的影响，为后期天麻多环境种植提供科学依据。

方法

采集不同栽培环境天麻块茎际土壤：应用土壤农化分析方法、平板菌落计数法和气相色谱飞行时间质谱法（GC-TOF-MS）非靶标代谢组学等方法分析土壤养分、微生物的数量与代谢物的差异。

结果

土壤理化性质分析表明，土壤含水率以杂木林最高；土壤pH，速效钾，有效磷含量以杂木林下最高，电导率、全氮、碱解氮、有机质含量以松林最高；土壤微生物数量分析表明，可培养微生物依次为细菌、放线菌和真菌，其中杂木林的细菌数量、微生物总量最多；荒坡地的真菌、放线菌数量最多；土壤中的细菌/真菌（B/F）最大的为松林、最小的为荒坡地；土壤代谢组结果表明，杂木林（Z组），松林（S组），荒坡地（HD组）中的土壤代谢物组成和数量各有不同；S组-Z组，HD组-Z组，HD组-S组通过正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）比较后，分别筛选到18，35，24种差异代谢物，再通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集得到5条，9条，13条代谢通路。相关性分析表明，土壤理化性质和土壤微生物数量及代谢组存在显著的因果关系。

结论

天麻在不同环境种植后，其土壤理化性质、微生物数量及代谢物变化有显著差异，其种植适宜度为杂木林>松林>荒坡；土壤理化性质与土壤微生物数量是驱动土壤代谢物变化的重要影响因素，这表明栽培环境调控土壤理化特征和微生物特征是维持天麻-土壤-微生物共生系统的重要机制。

Abstract

Objective

To study the soil physical and chemical properties， microorganisms， and metabolites in different culture environments of

Gastrodia elata

， so as to provide scientific basis for subsequent cultivation of

G. elata

in multiple environments.

Method

The tubersphere soil of

G. elata

cultured in different environments was collected for analyzing the soil nutrients， microbial numbers， and metabolite differences using the agrochemical method， plate-count method， and gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry （GC-TOF-MS）-based non-targeted metabonomic approach.

Result

The analysis of soil physical and chemical properties revealed the highest soil moisture， pH， available potassium， and available phosphorus in the spinney and the highest electrical conductivity， total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen， and organic matter in the pinewood. As demonstrated by the quantitative analysis of soil microorganisms， the cultivable microorganisms were bacteria， actinomycetes， and fungi， with the bacterial population and total microbial biomass in the spinney and the number of fungi and actinomycetes in the barren slope detected to be the largest. The ratio of bacteria to fungi （B/F value） in the pinewood was the highest， while that in the barren slope was the lowest. The results of metabonomic research demonstrated that the compositions and quantities of soil metabolites in the spinney （Z group）， pinewood （S group）， and barren slope （HD group） varied. Through comparisons between S and Z groups， between HD and Z groups， as well as between HD and S groups by orthogonal partial least squares discriminant analysis （OPLS-DA）， 18， 35， and 24 differential metabolites were separately screened out， and the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis yielded 5， 9， and 13 metabolic pathways. There existed a significant causal relationship of the soil physical and chemical properties and microbial numbers with the metabolites.

Conclusion

The soil physical and chemical properties， microbial numbers， and metabolite changes differed significantly in different culture environments of

G. elata

， which were sorted by the suitability in a descending order as follows： spinney

pinewood

barren slope. The soil physical and chemical properties and microbial numbers are the crucial factors driving changes in soil metabolites， suggesting that regulating the soil physical and chemical characteristics and microbial characteristics in the culture environment is an important mechanism for maintaining the

G. elata

-soil-microbial symbiotic system.

关键词

Keywords

references

封广才，杨静，高杰 . 天麻仿野生栽培技术［J］. 农技服务， 2020 ， 37 （ 12 ）： 80 - 81，83 .

国家药典委员会 . 中华人民共和国药典：一部［M］. 北京：中国医药科技出版社， 2020 .

CHEN P J ， SHEEN L Y . Gastrodiae Rhizoma （tiān má）： a review of biological activity and antidepressant mechanisms ［J］. J Tradit Complement Med ， 2011 ， 1 （ 1 ）： 31 - 40 .

张琴，张东方，孙成忠，等 . 气候特征与药用植物地理分布的数值分析——以四川省为例［J］. 中国现代中药， 2018 ， 20 （ 2 ）： 145 - 151 .

王艳红，周涛，江维克，等 . 天麻林下仿野生种植的生态模式探讨［J］. 中国现代中药， 2018 ， 20 （ 10 ）： 1195 - 1198 .

亓琳，侯淑丽 . 天麻高产栽培技术［J］. 人参研究， 2018 ， 30 （ 1 ）： 36 - 38 .

吴丽伟 . 天麻、蜜环菌化感现象及天麻连作障碍原因探讨［D］. 北京：中国协和医科大学， 2009 .

FLORENT M ， MAGUY D ， THIERRY P ， et al . Independent recruitment of Saprotrophic fungi as Mycorrhizal partners by tropical achlorophyllous orchids ［J］. New Phytologist ， 2009 ， 184 （ 3 ）： 668 - 681 .

杨林，王传华，刘盼盼，等 . 天麻蜜环菌选择性共生机理研究进展［J］. 农业与技术， 2020 ， 40 （ 15 ）： 13 - 16 .

程立君，王磊，吴银梅，等 . 高通量测序技术分析光叶珙桐根际土壤微生物多样性［J］. 广东农业科学， 2019 ， 46 （ 1 ）： 43 - 49 .

丛微，喻海茫，于晶晶，等 . 人参种植对林地土壤细菌群落结构和代谢功能的影响［J］. 生态学报， 2021 ， 41 （ 1 ）： 162 - 171 .

卢宝慧，高成林，赵玥，等 . 运用高通量测序技术分析人参不同栽培模式根际土壤微生物多样性［J］. 东北林业大学学报， 2021 ， 49 （ 3 ）： 113 - 119 .

谭云，申爱荣，吴振明，等 . 不同菌材栽培天麻地土壤微生物和理化性状初析［J］. 湖南林业科技， 2018 ， 45 （ 5 ）： 12 - 20 .

田维毅，库尔马汉，王文佳，等 . 天麻生长地土壤微生物群落的初步分析［J］. 中国微生态学杂志， 2009 ， 21 （ 3 ）： 220 - 222 .

徐娇，黄萱，周涛，等 . 天麻种植对土壤微生物群落结构的影响分析［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 19 ）： 10 - 16 .

郭焘，于红博 . 土壤含水量测定方法综述［J］. 内蒙古科技与经济， 2018 （ 3 ）： 66 - 67 .

陈玉 . 电位法测定土壤中pH值［J］. 农村实用技术， 2019 （ 10 ）： 104 .

鲍士旦 . 土壤农化分析［M］. 3版 . 北京：中国农业出版社， 2007 ： 268 - 270 ， 389 - 391 .

涂佳，申爱荣，吴天乐，等 . 配方施肥对泡桐林生长及土壤质量的影响［J］. 湖南林业科技， 2013 ， 40 （ 1 ）： 20 - 24 .

GARCIA A ， BARBAS C . Gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）-based metabolomics ［J］. Methods Mol Biol ， 2011 ， 708 ： 191 - 204 .

HIROSHI T ， YUKI T ， MASANORI A ， et al . GC/MS based metabolomics： development of a data mining system for metabolite identification by using soft independent modeling of class analogy （SIMCA）［J］. BMC Bioinformatics ， 2011 ， 12 （ 1 ）.

田孟华，王家金，张公信，等 . 云南昭通天麻不同产区土壤肥力特征与评价［J］. 西南农业学报， 2016 ， 29 （ 11 ）： 2653 - 2659 .

刘江，徐先英，张荣娟，等 . 不同退化程度人工梭梭林对土壤理化性质与生物学特性的影响［J］. 草业学报， 2017 ， 26 （ 12 ）： 1 - 12 .

朱海云，马瑜，柯杨，等 . 不同种植年限猕猴桃园土壤微生物功能多样性研究［J］. 微生物学杂志， 2019 ， 39 （ 5 ）： 64 - 72 .

曹志平，李德鹏，韩雪梅 . 土壤食物网中的真菌/细菌比率及测定方法［J］. 生态学报， 2011 ， 31 （ 16 ）： 4741 - 4748 .

陈顺芳，黄先敏，祁岑 . 天麻的生长发育过程及其营养特性［J］. 昭通师范高等专科学校学报， 2011 ， 33 （ 5 ）： 19 - 21 .

袁崇文 . 中国天麻［M］. 贵阳：贵州科技出版社， 2002 ： 13 - 19 .

王睿琪，陈红芝，冯纪南，等 . 天麻生态栽培中的品种选育研究［J］. 农业与技术， 2016 ， 36 （ 22 ）： 25 - 27 .

何海艳，王玉川，丁培超，等 . 天麻种植生态气候条件及增产技术［J］. 南方农业， 2018 ， 12 （ 36 ）： 5 - 7 .

郑亚玉，王文佳，韩洁，等 . 天麻生长地土壤生态因子与天麻素含量相关性的研究［J］. 中华中医药杂志， 2010 ， 25 （ 4 ）： 527 - 530 .

余彬情，杨玲，张启鑫，等 . 天麻环境习性分析及栽培方法探究［J］. 南方农业， 2020 ， 14 （ 32 ）： 58 - 59 .

陆德辉，丁贵杰，陆晓辉，等 . 不同密度马尾松人工纯林凋落物及松针养分变化动态［J］. 中南林业科技大学学报， 2015 ， 35 （ 8 ）： 88 - 93 .

宋蒙亚，李忠佩，刘明，等 . 不同林地凋落物组合对土壤速效养分和微生物群落功能多样性的影响［J］. 生态学杂志， 2014 ， 33 （ 9 ）： 2454 - 2461 .

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Soil Physical and Chemical Properties， Microorganisms and Metabolites in Different Culture Environments of Gastrodia elata

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