大别山五针松根际微生物和内生菌群落特征及功能多样性

摘 要： "为探明大别山五针松根际微生物和内生菌群落特征及功能多样性，该文以大别山五针松根际土壤和根部组织为研究对象，利用高通量测序技术分析根际微生物和根部内生菌群落特征，并利用PICRUSt和FUNGuild软件分别对细菌群落和真菌群落进行功能预测。结果表明：（1）根际微生物总操作分类单元（OTUs）数目和α-多样性指数均明显大于根部内生菌。（2）根际微生物主要由厚壁菌门（如李斯特氏菌属）、变形菌门（如醋杆菌属）、子囊菌门（如镰刀菌属和毛壳属）等菌群构成，而根部内生菌则以厚壁菌门（如乳杆菌属和芽孢菌属）、子囊菌门（如枝孢菌属）、担子菌门（如须腹菌属和针菌属）菌群为主。（3）功能预测结果显示，根际细菌群落在细胞运动性、环境适应性、氨基酸代谢等功能方面较为突出，而根部内生细菌功能主要体现在酶家族、消化系统、能量代谢等方面；根际真菌群落和根部内生真菌均含有共生营养型、腐生营养型、病理营养型，以及多种交叉营养型的真菌类群，并且外生菌根更多富集在根部组织中。该研究认为，大别山五针松根际微生物与根部内生菌在菌群丰富度、群落结构组成及功能多样性上均存在差异。该研究结果为认识大别山五针松根际微生物和内生菌的结构与功能提供了依据，也为后期开发促进大别山五针松生长、防治其病害的菌剂提供了一定的理论基础。

关键词： 大别山五针松， 根际微生物， 内生菌， 高通量测序， 多样性

中图分类号： "Q948

文献标识码： "A

文章编号： "1000-3142（2025）01-0031-13

基金项目： "安徽省自然科学基金（2108085QH374）； 安庆师范大学科研项目（100001195）； 皖西南生物多样性研究与生态保护安徽省重点实验室开放基金（Wxn202303）； 中药研究与开发安徽省重点实验室开放基金（AKLPDCM202310）。

第一作者： 项小燕（1981—），博士，教授，主要从事濒危物种资源保护与利用研究，（E-mail）xiaoyanxiang@aqnu.edu.cn。

*通信作者： "徐伟芳，博士，副教授，研究方向为环境微生物多样性分析，（E-mail）xuweifang@ahtcm.edu.cn。

Community characteristics and functional diversity

of the rhizosphere microorganism and endophyte

from Pinus dabeshanensis

XIANG Xiaoyan"RUAN Sirui"ZHANG Ying²， ZHAO Feifei²， XU Weifang^2*

（ 1. Key Laboratory of Biodiversity and Ecology Conservation in Southwest Anhui， College of Life Sciences， Anqing Normal University，

Anqing 24613 Anhui， China; 2. Anhui Province Key Laboratory of Research ＆ Development of Chinese Medicine，

College of Pharmacy， Anhui University of Traditional Chinese Medicine， Hefei 230012， China ）

Abstract： "Pinus dabeshanensis is an endangered plant. In order to explore the community characteristics and functional diversity of plant-associated microbes， the compositions of rhizosphere microbiota and root endophyte from P. dabeshanensis were analyzed based on the high-throughput sequencing technology. And the functions of bacterial and fungal communities were predicted by using PICRUSt and FUNGuild software， respectively. The results were as follows： （1） The rhizosphere soil samples exhibited higher operational taxonomic units （OTUs） and α-diversity indices than those of the root endophyte. （2） Rhizosphere microbiota were mainly composed of microflora such as Firmicutes （genus： Listeria）， Proteobacteria （genus： Acetobacter）， Ascomycetes （genus： Fusarium and Chaetomium） and so on， while root endophyte were mainly composed of Firmicutes （genus： Lactobacillus and Bacillus）， Ascomycetes （genus： Cladosporium）， and Basidiomycetes （genus： Pleurotus and Chaetomium）. （3） The functional annotation results showed that the rhizosphere microbial community was prominent in cell mobility， environmental adaptability， and amino acid metabolism， etc.， while the root endophyte community was prominent in enzyme family， digestive system， and energy metabolism， etc. Both rhizosphere fungal community and root endophytes contained symbiotic， saprophytic， pathophytic and cross-trophic fungal groups， and ectomycorrhiza were more abundant in root tissue. Collectively， there were differences in flora richness， community structure and functional diversity between rhizosphere microorganism and root endophyte of P. dabeshanensis. The study contributes to knowledge of the structure and function of rhizosphere microorganism and endophyte of P. dabeshanensis， and "provides a theoretical basis for the later development of potential microbial agents for use in promoting plant growth and controlling plant diseases.

Key words： Pinus dabeshanensis， rhizosphere microorganism， endophyte， high-throughput sequencing， diversity

大别山五针松（Pinus dabeshanensis）是中国特有物种，主要分布于安徽省的岳西县和金寨县，以及湖北省的英山县（吴甘霖， 2016）。目前，该物种仅存200余株且处于逐渐衰退趋势，被列为国家一级珍稀濒危保护植物（王雷宏等，2014）。有关大别山五针松的研究主要集中在物种竞争（王雷宏等，2014；项小燕等，2015）、种群结构（项小燕等， 2016a）、种子萌发特性（韩建伟等，2014）、花粉活力（项小燕等， 2016b）等方面，而有关其微生物菌群的研究鲜有报道。

植物体在自然界的实际生存状态被认为是微生物和植物相互依存的状态（石晶盈等， 2006）。植物内生菌是指广泛存在于健康植物组织中，与宿主植物共生且不引起宿主植物病害的微生物（黄雪珍和赵龙飞， 2023）。有研究推测，植物内生菌来自土壤，土壤微生物通过侵入宿主植物，并与宿主植物共同进化逐渐成为植物内生菌（Compant et al.， 2010; Afzal et al.， 2019） 。内生菌种群组成和数量可能与种植地土壤微生物及植物根际微生物的种群结构和数量有关（赵娟等， 2015）。也有研究表明，植物内生菌与根际微生物种类多样性存在一定的相关性，一些内生细菌源于土壤（Mcinroy amp; Kloepper， 1994）。近年来，科技工作者在桑树（Xie et al.， 2021）、三七（Tan et al.， 2017）、大豆（Pérez-Jaramillo et al.， 2019）等植物根际-土壤-微生物之间的相互作用方面做了大量的探索工作。大别山五针松是局限分布在我国大别山区域的五针松组唯一的一种植物，是松类树种地理分布的特殊现象。然而，人们对这种特定生境下的大别山五针松根系微生物群落特征缺乏系统的认知，根系微生物群落结构与功能之间如何联系尚不清楚。随着分子生物学和测序技术的不断发展，基于高通量测序技术研究环境微生物多样性特征的报道日益增多（秦宇蒙等， 2021）。探明大别山五针松根系相关微生物的种群分布特征，并预测其功能，对解析大别山五针松的生态生存机制具有重要意义。

Reinhold-Hurek等（2015）研究表明，根际微生物与植物内生菌是促进宿主植物生长、增强宿主植物抗逆性的两大类群。有益根际微生物通过多种机制促进植物生长，并维持植物健康，包括促进植物营养吸收、增强植物抗逆性、调节植物生理，并抵御土传病害等（Gopal amp; Gupta， 2016）。植物根系会向根际分泌大量化合物，主要包含水、离子、酶、氧气、黏液等初级代谢和次级代谢产物。其中，有许多被认为可以介导根际中植物－微生物间的相互作用，对植物的生长和适应性起着至关重要的作用。此外，内生菌不仅通过分泌一些代谢产物如生长素、细胞分裂素等，促进植物细胞分裂、根系发育、幼苗生长，而且还通过促进植物对土壤中的营养物质吸收而对宿主的生长发育产生积极影响（刘丽辉等， 2020）。尽管越来越多的研究表明根系相关微生物为其宿主植物提供了许多有益的功能，但是大别山五针松根际土壤菌群结构和根部内生菌群落分布特征如何？有哪些微生物类群可能成为促进大别山五针松生长发育的重要资源？这是本研究旨在解决的两大科学问题。

因此，本研究采集大别山五针松的根际土壤和根部组织样品，利用高通量测序技术，对根际土壤和根内部中的细菌和真菌群落组成进行系统鉴定，分析定殖在大别山五针松根系中的优势微生物类群，并对其生物功能进行探讨，以期揭示大别山五针松根部相关微生物的群落分布特征，为解析大别山五针松的环境适应性以及人工复壮大别山五针松种群提供重要理论支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2020年11月上旬，于大别山五针松自然种群（115°24′ E、30°44′ N）分布地安徽省岳西县大王沟海拔1 050～1 100 m范围内，采集阴坡健康植株样品。采集样品时，随机选取3个3 m × 3 m的样方，在每个样方中选取1株健康植株。去除土壤表面落叶和杂草后，在植株根部一侧小心挖掘，待根系露出后，挖掘部分健康根系（长度约为10 cm），采用“抖根法”（王香生等，2022），收集大别山五针松根际东南西北4个不同方向土壤混合样本，编号为CT，作为根际土壤DNA样本；取同一植株东南西北4个不同方向的混合根样为根部DNA样本，编号为CR。待所有样本收集完毕，立即放入冰盒带回实验室。

1.2 基因组DNA的提取

对根际土壤样品，依据PowerSoil"DNA Isolation kit（MoBio， U.S.）试剂盒说明书中的方法提取总DNA。根部样品经75%酒精表面消毒后，利用改良的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）方法（宫强等，2005）提取总DNA。利用琼脂糖凝胶电泳检测DNA的纯度，取适量的样本DNA于离心管中，使用无菌水稀释样本至1 ng·μL^-1。

1.3 PCR扩增

以稀释后的基因组DNA为模板，根据测序区域的选择，使用带Barcode的特异引物和New England Biolabs公司的Phusion"High-Fidelity PCR Master Mix with GCBuffer以及高效高保真酶进行PCR扩增。其中，细菌采用16S rDNA V4区基因（515F： 5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′和806R： 5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），真菌采用ITS1区基因（ITS5-1737F： 5′-GGAAGTAAAAGTCGT

AACAAGG-3′和ITS2-2043R： 5′-GCTGCGTTCTTCAT

CGATGC-3′）进行扩增。PCR反应体系：Phusion Master Mix（2×）15 μL，Primer（2 μmol·^-1）3 μL，gDNA（1 ng·μL^-1）1 μL，H2O 11 μL。反应程序：98 ℃预变性1 min，30个循环（98 ℃， 10 s；50 ℃， 30 s；72 ℃，30 s）；72 ℃，5 min。采用Bio-rad T100梯度PCR仪，PCR产物使用2%浓度的琼脂糖凝胶电泳检测，根据PCR产物浓度进行等浓度混样，充分混匀后使用1×TAE浓度2%的琼脂糖胶电泳纯化PCR产物。其中，产物纯化试剂盒使用Thermo Scientific公司GeneJET胶回收试剂盒。选择主带大小在400～450 bp之间的序列，割胶回收目标条带。

1.4 文库构建和上机测序

使用TruSeq"DNAPCR-Free Sample Preparation Kit建库试剂盒进行文库构建，构建好的文库经过Qubit和Q-PCR定量，文库合格后，使用Nova Seq6000进行上机测序。所得样品DNA委托北京诺禾致源生物信息科技有限公司完成测序。

1.5 测序数据处理分析

根据Barcode序列和PCR扩增引物序列，从下机数据中拆分出各样本数据，截去Barcode和引物序列后，使用FLAS软件进行拼接，得到原始序列数据。经过严格的过滤处理（Bokulich et al.， 2013）后，参照Qiime（Caporaso et al.， 2010）的序列质量控制流程，通过与物种注释数据库进行比对（Rognes et al.， 2016），检测且去除嵌合体序列，得到最终的有效数据。利用Uparse软件对所有样本的全部有效数据进行聚类，以97%的一致性将序列聚类成为操作分类单元（operational taxonomic unit， OTU），同时选取出现频数最高的序列作为OTUs的代表序列。通过对OTUs进行Venn图分析和α-多样性计算，得到不同样本共有和特有OTUs信息以及物种丰富度和均匀度信息。利用独立样本t检验分析不同样本的差异显著性。此外，还对OTUs序列进行物种注释，细菌用Mothur方法与SILVA138（Edgar， 2013）的SSUrRNA数据库（Wang et al.， 2007）进行物种注释分析（设定阈值为0.8～1）；真菌用Qiime软件（Version 1.9.1）中的Blast方法（Altschul et al.， 1990）与Unit（v8.2）数据库（Kljalg et al.， 2013）进行物种注释分析，得到对应的物种信息和基于物种的丰度分布情况。通过R软件（Version 3.0.3）绘制PCoA图，探究不同样本群落结构的差异。物种组成分析能够反映样品在分类学水平的群落结构，本研究在门水平上选取了丰度排名前5的物种，在属水平上选取丰度前20的物种进行详细的物种群落结构组成分析。此外，本研究还利用PICRUSt软件（KEGG数据库）和FUNGuild软件对大别山五针松根际微生物总丰度前35的物种进行了功能预测。

2 结果与分析

2.1 测序概况分析

经细菌16S rRNA基因测序分析，细菌共获得380 377条有效序列，其中3份根际土壤样品的平均有效序列为62 202条，平均序列长度为416 bp；3份根部组织样品的平均有效序列为64 591条，平均序列长度为409 bp。经真菌ITS测序分析，真菌共获得389 661条有效序列，其中3份根际土壤样品的平均有效序列为66 142条，平均序列长度为261 bp；3份根部组织样品的平均有效序列为63 745条，平均序列长度为268 bp。独立样本t检验分析结果显示，根际土壤样品和根部组织样品有效序列数差异不显著（P＞0.05）。

由图1可知，细菌和真菌的稀释曲线上升到一定高度后趋于平稳，说明测序的深度已足够代表样品中大多数细菌和真菌的种类，并且样本测序数量也已足够，可用于后续生物信息学分析。

2.2 大别山五针松根际微生物和内生菌OTU分析

依据97%相似度对所得序列进行OTU聚类，从根际土壤样品中共获得1 843个细菌OTU数目和821个真菌OTU数目，从根部组织中获得1 073个内生细菌OTU数目和750个真菌OTU数目。因此，无论是根际菌群还是根部内生菌，其细菌OTU数目均大于真菌OTU数目。同时，我们还发现，根际土壤OTU数目高于根部内生菌OTU数目：（1）对于细菌来说，CT的总OTU数目（1 843）和特有的OTU数目（1 492）均大于CR的总OTU数目（1 073）和特有的OTU数目（722）（图2： A）；（2）对于真菌来说，CT的总OTU数目（821）和特有的OTU数目（738）亦均大于CR的总OTU数目（750）和特有的OTU数目（667）（图2： B）。

2.3 大别山五针松根际菌和内生菌α-多样性分析

由综合分析细菌、真菌的α-多样性指数可知，根际土壤样品中的微生物在细菌和真菌方面的多样性和物种丰富度均高于根部组织样品，但差异不显著。根际土壤样品细菌的Observed-species指数、Chao指数、ACE指数分别为1 964.67、2 071.78、2 082.44，均大于根部组织样品（1 068.67、1 209.03、1 230.83），但无显著性差异（P＞0.05）；而Shannon指数为7.80，大于根部组织样品（3.20），并且有显著性差异（P＜0.05），根际土壤样品真菌的Observed-species指数、Chao指数、ACE指数和Shannon指数分别为381.67、406.95、406.49和4.82，亦均大于根部组织样品的310.67、329.04、329.75和3.72，并且均无显著性差异（P＞0.05）（表1）。这说明大别山五针松根际土壤真菌的物种丰富度和多样性高于根部内生真菌，但两者无显著性差异。

2.4 大别山五针松根际微生物和内生菌β-多样性分析

PCoA分析（主坐标分析），即通过样品间的空间距离来反映样品组间群落结构的差异性。其中，组间的空间距离越远，说明样品间群落结构差异越大（高嵩等，2021）。本文基于Unweichted Unitrac 距离进行PCoA分析，结果显示无论是细菌还是真菌，大别山五针松根际土壤微生物菌群和根部内生菌菌群坐标点的空间距离都较远，说明两组样品间群落结构存在差异。由图3可知，根际土壤样品与根部组织样品同组间的距离较近，表明组间群落结构组成相似，而根际土壤样品与根部组织样品不同组间距离较远，表明两组样品的群落结构相似性较低。

2.5 大别山五针松根际微生物和内生菌群落结构组成分析

2.5.1 细菌 从大别山五针松根际土壤样品中获得的细菌分布于174纲88门342目437科671属，根部组织样品中获得的细菌分布于91纲40门195目255科318属。在门分类水平上，厚壁菌门（Firmicutes）、unidentified-Bacteria和变形菌门（Proteobacteria）为两组样品的共有菌门。其中，前两者在根际土壤样品中相对丰度高于根部组织样品（厚壁菌门： 31.31%gt;5.48%；unidentified-Bacteria： 17.70%gt;2.35%），而后者在根际土壤样品中相对丰度低于根部组织样品（变形菌门： 9.50%lt;23.23%）。蓝藻菌门（Cyanobacteria）作为根部组织样品特有的菌门，其相对丰度为61.82% （图4）。在属分类水平上，根际土壤样品乳杆菌属（Lactobacillus，0.73%）与根部组织样品（2.60%）有显著差异（P＜0.05），并且相对丰度低于根部组织样品。根际土壤样品的优势菌属为李斯特氏菌属（Planococcus， 14.46%），其次为unidentified-Actinomarinales（5.71%）、芽孢杆菌属（Bacillus， 3.90%）和拟杆菌属（Bacteroides， 2.85%）；而根部组织样品的优势菌属为unidentified-Chloroplast（61.46%），其次为unidentified-Mitochondria（14.10%）、乳杆菌属（Lactobacillus，2.60%）和孪生菌属（Macrococcus，2.44%）（表2）。

2.5.2真菌 从大别山五针松根际土壤样品中获得的真菌分布于11门187属，从根部组织样品中获得的真菌分布于9门262属。在门分类水平上，子囊菌门（Ascomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为两组样品的共有菌门。其中，前四者在根际土壤样品中相对丰度均高于根部组织样品（子囊菌门： 50.56%＞47.74%; 球囊菌门： 6.75%＞0.18%；壶菌门： 5.99%＞0.07%; 罗兹菌门： 5.48%＞0.08%）；而担子菌门相对丰度明显低于根部组织样品（担子菌门： 1.40%＜40.69%）（图4）。在属分类水平上，篮状菌属（Talaromyces）、Aspergil和镰刀菌属（Fusarium）为两组样品所共有，相对丰度不同，并且不存在显著性差异（P＞0.05）。在属分类水平上，根际土壤样品中的优势菌属为Melanocarpus和Pithoascus，其相对丰度分别为14.92%和3.22%；而根部组织样品中的优势菌属为unidentified_Helotiales_sp、须腹菌属（Rhizopogon）和Thozetella，其相对丰度分别为25.67%、25.37%和10.00% （表2）。

2.6 大别山五针松根际微生物和内生菌的功能预测

本研究利用PICRUSt软件分析大别山五针松的根际细菌和根部内生细菌功能预测，并比较其代谢功能通路差异。结果如图5所示，除了不可分类通路（Unclassified， None）以外，两组样品在一级功能层上共有6个代谢通路，分别为新陈代谢（Metabolism）、遗传信息处理（Genetic_Information_Processing）、环境信息处理（Environmental_Information_Processing）、细胞进程（Cellular_Processes）、人类疾病（Human_Diseases）和有机系统（Organismal_Systems）。其中，新陈代谢通路由两组样品的主要功能组成，在根际细菌的占比为50.25%，在根部内生细菌的占比为49.66%。同时，对大别山五针松根际细菌和根部内生细菌基因二级功能层进行预测分析，结果发现两组样品的二级功能层主要由膜运输（Membrane_Transport）、氨基酸代谢（Amino_Acid_Metabolism）、碳水化合物代谢（Carbohydrate_Metabolism）、能量代谢（Energy_Metabolism）和辅助因子和维生素的代谢（Metabolism_of_Cofactors_and_Vitamins）等41个子功能组成，并且功能丰富。对二级代谢通路预测基因相对丰度较高的子功能进行分析，结果表明这些子功能基因的相对丰度在两组样品中存在差异。其中，根际细菌在膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢方面特征不明显，脂质代谢和异生物质生物降解代谢方面高于根部内生细菌。在能量代谢、复制和修复、辅因子和维生素的代谢和翻译等子功能上，根际细菌样品低于根部内生细菌。细胞运动性、环境适应性等功能主要富集于根际细菌群落，而根部内生细菌功能主要体现在酶家族、消化系统等方面。

基于FUNGuild对大别山五针松根际真菌和根部内生真菌的功能进行预测，并按照真菌营养模式进行分类。结果显示CR和CT样品中均富集到共生营养型、腐生营养型、病理营养型及多种交叉营养型的真菌类群，并且以前两者为主要响应功能群，具体包括未知腐生营养模式（Undefined_Saprotroph）、外生菌根（Ectomycorrhizal）、植物病原体土壤腐生物木材腐生物（Plant_Pathogen-Soil_Saprotroph-Wood_Saprotroph）、动物病原体内生菌真菌寄生物植物病原体木材腐生物（Animal_Pathogen-Endophyte-Fungal_Parasite-Plant_Pathogen-Wood_Saprotroph）、动物病原体内生菌植物病原体木材腐生物（Animal_Pathogen-Endophyte-Plant_Pathogen-Wood_Saprotroph）等（图6： A）。其中，进一步对被分类的真菌营养模式进行差异性分析后发现，仅外生菌根、动物病原体内生菌真菌寄生物植物病原体木材腐生物、动物病原体内生菌植物病原体木材腐生物3种营养模式的真菌在两者样品中存在显著性差异（Plt;0.05）。其中，外生菌根在CR样品中所占比例为25.99%，显著大于其在CT样品中所占丰度比例（0.44%） （P=0.048）（图6： B）。

3 讨论与结论

3.1 根际微生物与根部内生菌群落组成分析

Observed-species指数、Chao指数和ACE指数用于反映微生物的物种丰富度，而Shannon指数则用于反映物种的多样性（武亚婷等， 2019）。本研究中，根际微生物的总OTUs数目、Observed-species指数、Chao指数和ACE指数均明显大于根部内生菌群。大量研究结果也证实，根际微生物的群落丰富度与多样性均高于根部内生菌。有关韭菜、黔中金荞麦不同生态位群落组成的研究发现，韭菜和金荞麦根际土壤微生物的OTUs数目、Chao指数、Shannon指数、Simpson even指数均大于根部内生菌（付静等， 2018；张涛等， 2022；孙楠等， 2023）。肖健等（2024）的研究表明，甘蔗根际土壤样品中真菌的Chao指数、Shannon指数均大于根系内生真菌。

本研究对于细菌来说， 厚壁菌门和变形菌门为两个样品的共有菌门，而与根部组织样品相比，根际土壤样品中还含有少量的脱硫杆菌门和拟杆菌门。其中，乳杆菌属为两组样品的共有菌属，根际土壤样品主要菌属为李斯特氏菌属、芽孢杆菌属、醋杆菌属和拟杆菌属，根部组织样品主要菌属为伯克氏菌属、不动杆菌属、肠杆菌属和慢生根瘤菌属。对于真菌来说，子囊菌门和担子菌门为两个样品所共有，而与根部组织样品相比，根际土壤样品中还含有少量的壶菌门和罗兹菌门。其中，两组样品的共有菌属为镰刀菌属和篮状菌属，根际土壤样品的主要菌属为毛壳属和青霉属，根部组织样品的主要菌属为须腹菌属和针菌属。

张秋玉等（2022）研究发现莼菜内生细菌的优势菌群为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门，安超等（2021）研究的野生竹根七根际土的细菌主要分布在变形菌门和放线菌门，以及迪拉热·海米提等（2021）在盐穗木的根际土壤细菌中发现优势菌门为放线菌门和变形菌门，而内生真菌的优势门多为子囊菌门和担子菌门，这些结果与本研究的相似。这说明不同植物根际微生物或内生菌既存在差异，又具有一定的共性，尤其是变形菌门。Tang等（2020）研究表明，变形菌广泛存在于土壤环境中，适应能力强，在生理、形态和代谢等方面呈现出丰富的多样性，对土壤中的碳氮循环及生态系统具有重要的影响。石水琴等（2022）对大别山五针松根际细菌的研究结果与本研究的有所不同，前者主要种类为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门，推测其原因可能是生境不同导致的差异。前者取样地点为大别山五针松人工林，而本研究为天然林，植物的生境存在较大差别。

3.2 根际微生物与根部内生菌功能预测分析

据前人研究发现，根部微生物对植物的生长有很大的影响，如慢生根瘤菌属、肠杆菌属、伯克霍尔德氏菌属、拟杆菌属、不动杆菌属和芽孢杆菌属等都被证实可促进植物生长（张典利等，2018）。朱滕滕等（2023）研究发现芽孢杆菌属、不动杆菌属的菌株对硒砂瓜幼苗的多种生长指标均有促进作用。江美彦等（2022）研究发现分离得到的芽孢杆菌属的菌株对白芷的生长具有较强的促进作用。本研究在两组样品的PICRUSt功能预测中，氨基酸代谢、碳水化合物代谢及辅助因子和维生素代谢这3种子功能代谢占比较大。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，游离的氨基酸可以通过调节渗透压帮助植物抵御环境的胁迫（燕辉等，2012）。碳水化合物是植物生长的重要营养物质，林夏珍等（2021）研究表明，非结构性碳水化合物在一定程度上可以增加植物的抗逆性。维生素是普遍存在于植物中的重要营养素，安华明等（2004）研究发现植物体内合成的维生素C在抗氧化和自由基清除、光合作用和光保护、细胞生长和分裂以及一些重要次生代谢物和乙烯的合成等方面具有非常重要的生理功能。由此推测，大别山五针松根际土壤样品与根部组织样品中不同细菌组成不同功能的基因，从而影响到氨基酸、碳水化合物及辅助因子和维生素等方面的代谢，对促进大别山五针松的生长，提高其对环境的抵抗性等方面发挥了重要作用。

陈羽彤等（2024）研究显示，土壤真菌群落的变化可以增加生态系统稳定性，与宿主植物的生长发育密切相关。本研究发现，大别山五针松根部中包含共生营养型、腐生营养型、病理营养型及多种交叉营养型等四大真菌类群，并且以共生营养型和腐生营养型为主要响应功能群，这与马源等（2024）的研究结果一致。一般来说，腐生营养型真菌大多归属为子囊菌门，在分解土壤有机质和营养物质循环方面起重要的作用。菌根真菌是共生营养型的重要代表，其与植物存在共生关系，菌根真菌与寄主植物相互作用有助于植物吸收养分，菌根真菌也可以从寄主植物根中提取脂质和碳水化合物。外生菌根真菌是森林生态系统中与树木共生的重要成员，它与植物跨界共生具有复杂的分子互作过程（俞嘉瑞和袁海生，2023）。本研究中，大别山五针松根部内生真菌中的外生菌根类群显著高于土壤根际真菌类群，说明外生菌根在促进大别山五针松生长发育方面起到十分重要的作用。有关外生菌根的生理活动对其宿主具体的影响机制有待后续进一步探索。另外，本研究仍有33.88%～68.31%的根部真菌功能未被鉴定，说明真菌群落功能的复杂性仍需深入研究。

本研究采用高通量测序分析了大别山五针松根部微生物的多样性和群落结构，并预测了其功能。本研究结果显示，根际土壤样品微生物的多样性和物种丰富度在细菌和真菌方面均高于根部组织样品，并且两组样品在细菌和真菌方面的群落结构组成差异较大。本研究功能注释结果暗示，特定的细菌（不动杆菌属和芽孢杆菌属等）和真菌（外生菌根真菌等）可能在大别山五针松的生长与环境适应中发挥了重要作用。然而，本研究仅基于PICRUSt和FUNGuild对大别山五针松的细菌和真菌功能进行了初步探索，各类群（尤其是关键类群）的确切功能尚不明晰，后续将利用宏基因组测序技术深入探索大别山五针松的群落结构组成及其相关的功能注释。此外，后续研究还将在本研究基础上通过改良培养基类型、模拟大别山自然生态条件，尽可能富集到多样的可培养微生物分离株，并从相关的菌种库中分离筛选具有抗逆促生功效的有益菌株，为促进大别山五针松的生长发育提供参考依据。

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（责任编辑 蒋巧媛 王登惠）