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国家重点实验室森林健康研究团队在Microbiology Spectrum发表油茶研究论文
【发布日期: 2022-01-14】 【来源: 】 【作者:】 【编辑:尧甜】 【点击量:

近日,国家重点实验室森林健康研究团队(周旭东教授课题组)在国际知名学术期刊Microbiology Spectrum(IF=7.171)发表了题为“Increased Tea Saponin Content Influences the Diversity and Function of Plantation Soil Microbiomes”的研究论文。该研究系统地探究了不同年限油茶种植园土壤茶皂素积累量、土壤理化性质以及土壤微生物群落结构与功能的关系问题,为提出合理的油茶种植园管理措施、绿色健康可持续的油茶栽培技术体系提供了数据支撑和理论基础。

油茶(Camellia oleifera)是我国特有的木本油料作物,已有2000多年的栽培与利用历史,主要分布在长江流域及以南的15个省区。油茶直接服务于国家乡村振兴、粮油安全和木本油料产业发展战略,是助力当地百姓脱贫致富的“幸福树”。2019年全国油茶种植面积达到6800万亩,产业总产值达到1160亿元,带动了173万贫困人口增收。国家林业和草原局2020版《油茶产业发展指南》明确指出,规划2025年油茶种植面积达到9000万亩,其中包括改造低产林2000万亩,产值达到4000亿元。

我们在浙江省油茶种植园的调查中发现,在相同管理水平下,老油茶林相较于新油茶林树势较弱,表现出产量低下、病虫害发生严重的现象。油茶组织中富含大量茶皂素这一类三萜皂苷类化合物。茶皂素具有一定的杀菌作用,是良好的植物源农药。随着种植年限的增加,植物次生代谢物(PSMs)随植物凋落物的分解释放到土壤中并积累。具有杀菌作用的PSMs会对土壤微生物菌群结构及其功能产生影响。尤其是对土壤核心功能菌群结构的重组,会对土壤微生态系统的营养物质循环产生一定影响进而对植株本身的健康都会产生一定影响。我们推测,除去树龄老化等原因之外,油茶凋落物可能会释放茶皂素进入土壤,随着种植年限增加茶皂素的积累也可能导致土壤质量下降,进而影响油茶长势,产量降低。

Effects ofC. oleiferaplantation ages on soil microbiome structures and diversities.

研究对3个地区不同样地获取的土壤进行了茶皂素积累量,代表性土壤理化性质测定;土壤微生物扩增子及宏基因组测序。经分析认为,油茶种植年限的增加会导致土壤内茶皂素积累量增加;茶皂素在土壤中的积累进一步影响土壤微生物群落,其中不动杆菌显著富集于茶皂素含量高的老油茶林土壤中。宏基因组分析发现,与甾体降解相关的Ko00984通路富集于老油茶林土壤微生物组中,这可能与茶皂素内重要成分甾体化合物降解相关;而与纤维素降解相关的Ko00365在老油茶林土壤微生物组中则显著被抑制,进而抑制了土壤有机质的进一步分解,阻碍了土壤营养物质循环过程,最终导致土壤贫瘠,树势衰弱、产量降低。

该研究由国家重点实验室森林健康“森林-昆虫-微生物互作”研究团队完成,国家重点实验室为第一单位和通讯作者单位,核心成员张守科博士为第一作者,周旭东教授为通讯作者。中国科学院大学孔君洽博士,陈龙飞副研究员,浙江农林大学郭恺副教授参与了此项工作。该研究得到浙江农林大学科研发展基金国家级人才启动项目(2020FR036)及国家重点实验室自主研究课题(CY20210201)项目资助。

全文链接:

https://journals.asm.org/doi/epub/10.1128/spectrum.02324-21

(国家重点实验室)

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