甘蔗（Saccharum spp. hybrids）是一种重要的糖料作物,在世界各地被用作生物燃料和可再生生物能源[1]。中国是世界上仅次于巴西和印度的第三大产糖国家。中国甘蔗大约90%种植于华南与西南地区,包括广西、广东和云南。特别是广西,自1993年以来,是中国最大的甘蔗生产和制糖省份,占全国糖产量的65%以上[2]。然而,与世界产糖大国相比,我国甘蔗单位面积产量偏低仍然是制约我国蔗糖产业国际市场竞争力的一大问题。为了提高甘蔗产量,我国蔗民盲目使用化肥。例如,我国甘蔗生产中年均氮肥用量高达600~800 kg/hm2,而产糖大国巴西,相应的施用量仅为60 kg/hm2,即使是宿根蔗的用量亦仅为80~120 kg/hm2[3]。另一方面,过度施用化肥不仅土壤生态系统失衡,亦会破坏水生生态系统功能[4]。因此,甘蔗生产中,如何减少化肥,尤其是氮肥的投入,提高单位面积甘蔗产量,是广西甘蔗可持续发展的迫切需求。
间作是在同一块地里同时种植两种或两种以上的作物,虽然是一种古老的种植制度,但至今仍在世界各地广泛实施[5]。间作模式不仅为种植系统带来了有计划的植物多样性,而且提升了种植系统应对环境压力和病虫害的能力[6]。唐秀梅等[7]发现,现阶段国内外甘蔗间作种植模式主要包括甘蔗/豆科作物（甘蔗/大豆、豌豆、花生）、甘蔗/禾本科（甘蔗/玉米、小麦）、甘蔗/蔬菜（甘蔗/马铃薯、芥菜、洋葱、大蒜）等;至今的研究已发现,间作模式不仅可以提高作物对光、水、土、肥的利用效率,改善土壤状况,而且显著提高了土壤微生物数量和微生物多样性;但大部分涉及甘蔗间作的研究主要集中在甘蔗产量效益、光合品质、土壤肥力以及病虫草害等方面[8,9]。
另一方面,植物内生细菌是指在其生活史的一定阶段或全部阶段,生活于健康植物的各种组织和器官的细胞间隙或细胞内的细菌[10]。植物内生细菌与宿主植物关系密切,内生细菌还具有溶磷、解钾、固氮等作用以及产生铁载体、抗菌活性物质和植物生长激素来促进宿主植物生长、营养物质积累和提高抗逆性（抗病虫害、高温、盐碱或干旱等）[11],内生细菌群落结构一定程度上具有指示甘蔗植株健康生长与否以及抗性大小的作用。然而,至今,甘蔗间作对指示甘蔗植株健康生长状况以及抗性大小的内生细菌群落结构影响的研究鲜见报道。
为此,本文基于高通量测序技术,分析甘蔗与不同豆科作物间作模式下,甘蔗植株内生细菌物种组成、群落结构及多样性的变化规律,旨在为改良甘蔗产区土壤环境、改进栽培管理技术措施以及开发利用内生细菌抗逆和促生等功能提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2017年和2018年在广西壮族自治区崇左市龙州县西郊的广西南亚热带农业科学研究所农场（106°47′34″ E,22°19′42″ N）进行。试验地属南亚热带季风气候,热量丰富,雨量充沛,日照充足,冬春微寒,夏炎多雨,秋季温凉,干湿季分明,湿热、干冷同季;年无霜期为350 d,有霜期13 d,年平均温度约22 ℃,年降水量约1273.6 mm;第四纪红壤土,前作为甘蔗。采样地土壤理化性质如下：土壤pH 6.2,有机质含量23.3 g/kg,土壤全氮含量1.77 g/kg,速效磷含量12.4 mg/kg,速效钾含量66.1 mg/kg。
1.2 试验设计
以甘蔗品种‘新台糖22’为试验材料,采用随机区组设计4种种植模式,以甘蔗单作作为对照（CK）,以甘蔗/黄豆间作（A）,甘蔗/绿豆间作（B）,甘蔗/花生间作（C）为处理进行田间试验。每种种植模式为一个试验处理,共4个处理,每个处理设3个重复,共12个小区,每个小区5行,行长7 m,甘蔗栽培行距1.8 m,小区面积63 m2。试验地用大型拖拉机犁耙整地开行后于2018年3月30日种植。甘蔗行间分别栽种黄豆（‘桂春10号’）、绿豆（‘中绿8号’）和花生（‘桂花1026’）,所有间作处理均按相同常规田间管理。
1.3 样品采集
2018年5月30日,于甘蔗栽培区随机采集甘蔗植株样品。采集甘蔗植株样品时,先用75%乙醇喷洒铁铲进行消毒,在每种间作模式下随机选取3株长势一致的甘蔗植株,然后以蔗茎为中心（直径约60 cm）挖深度约40 cm,形成疏松、环形的根际圈,然后手握植株茎基部用力将整个植株连根带土拔起,并抖掉附着在根部的土壤,整个蔗兜放入无菌密封袋后,装入放有冰袋的冰盒中标记并带回实验室[12]。植株样品用无菌水冲洗表面的泥土和附属物并用无菌滤纸吸干,然后采用75%酒精喷洒消毒后的剪刀采集植株根部样品,待测。
1.4 土壤细菌多样性分析
根系内生细菌总DNA提取、PCR扩增和序列测定均由上海美吉生物医药科技有限公司完成。测序具体类型与引物序列[13,14]如表1所示。具体测序流程：DNA抽提和PCR扩增：根据FastDNA® Spin Kit for Soil试剂盒（MP Biomedicals,USA）说明书进行总DNA抽提,使用NanoDrop2000分光光度计（Thermo Fisher Scientific,USA）检测DNA浓度和纯度,用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA提取质量;进行PCR扩增;PCR产物鉴定、纯化及定量。IlluminaMiseq测序：回收PCR产物（2%琼脂糖凝胶）,使用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen,USA）纯化,Tris-HCl洗脱,电泳检测,并用Quantus™ Fluorometer （Promega,USA）对回收产物进行检测定量,构建PE2*300的文库。使用NEXTFLEX® Rapid DNA-Seq Kit进行建库,具体流程如下：接头链接;使用磁珠筛选去除接头自连片段;利用PCR扩增进行文库模板的富集;磁珠回收PCR产物得到最终的文库。利用Illumina测序公司MiseqPE300平台进行测序（上海美吉生物医药科技有限公司）。本研究以Shannon和Simpson指数指示内生细菌的多样性,Chao1和Ace指数指示内生细菌的丰富度。参考Chao等[15]的方法计算Chao1指数,参考Grice等[16]的方法计算Ace指数和Shannon指数：参考Simpson[17]的方法计算Simpson指数,Chao1、Ace和Shannon指数越大,Simpson指数越小,说明样品的物种丰富度和多样性越高。
1.5 数据处理
数据采用Excel 2019软件进行计算,采用IBM SPSS Statistics 21统计软件进行方差分析,采用邓肯（Duncan’s）法进行显著性检验（P< 0.05）,并利用上海美吉生物医药科技有限公司的I-sanger云数据分析平台进行在线数据分析。平均数据以“平均数±标准差（SD）”表示。
表1 测序类型与引物序列名称Tab. 1 Sequencing type and primer sequence |
| 测序类型 Sequencing type | 引物名称 Prime name | 引物序列 Prime sequence | 长度 Length/bp | 测序平台 Sequencing platform |
|---|---|---|---|---|
| 植物内生细菌 | 799F | 5′-AACMGGATTAGATACCCKG-3′ | 593 | MiseqPE250 |
| 1392R | 5′-ACGGGCGGTGTGTRC-3′ | |||
| 799F | 5′-AACMGGATTAGATACCCKG-3′ | 394 | ||
| 1193R | 5′-ACGTCATCCCCACCTTCC-3′ |
2 结果与分析
2.1 不同间作模式下甘蔗内生细菌OTU聚类分析
基于高通量测序技术分析,在97%相似度水平对样品序列进行OTU聚类。由表2可知,不同间作模式下,甘蔗植株根系内生细菌群落隶属于23门、49纲、117目、244科、432属、679种、1010 OTU（分类操作单元）。其中,甘蔗/黄豆间作模式（A）下,甘蔗植株根系内生细菌群落隶属于21门、41纲、98目、194科、323属、502种和712 OTU;甘蔗/绿豆间作模式（B）下,甘蔗根系内生细菌群落隶属于19门、33纲、77目、157科、270属、370种和487 OTU;甘蔗/花生间作模式（C）下,甘蔗根系内生细菌群落隶属于12门、23纲、57目、109科、170属、235种和285 OTU,甘蔗单作模式（CK）下,甘蔗根系内生细菌隶属于15门、28纲、76目、146科、231属、338种和447 OTU。上述结果表明：甘蔗与黄豆、绿豆间作有助于提高甘蔗根系内生细菌的分类数量,但甘蔗与花生间作不仅无助于提高甘蔗根系内生细菌的分类数量,反而导致根系内生细菌分类数量降低。
表2 不同间作模式下甘蔗植株根系内生细菌不同分类水平数量Tab. 2 Number of different taxonomic levels of endophytic bacteria in root of sugarcane under different cropping treatments |
| 样本 Sample | 分类操作单元数量 Number of operational taxonomic units (OTU) | 不同分类阶元归类数量 Number of different taxonomic categories | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 门 Phylum | 纲 Class | 目 Order | 科 Family | 属 Genus | 种 Species | ||
| A | 712 | 21 | 41 | 98 | 194 | 323 | 502 |
| B | 487 | 19 | 33 | 77 | 157 | 270 | 370 |
| C | 285 | 12 | 23 | 57 | 109 | 170 | 235 |
| CK | 447 | 15 | 28 | 76 | 146 | 231 | 338 |
| 合计 | 1010 | 23 | 49 | 117 | 244 | 432 | 679 |
2.2 不同种植模式下甘蔗内生细菌Alpha分析
基于美吉云分析平台,计算不同间作模式下,甘蔗内生细菌的丰富度和多样性指数。以Shannon和Simpson指数指示细菌的多样性,Chao1和Ace指数指示细菌的丰富度。由表3可知,与CK相比,A模式下,甘蔗植株根系指示内生细菌多样性的香农指数显著高于相应的CK,辛普森指数显著低于相应的CK;而指示内生细菌丰富度的Chao1指数同样显著地高于相应的CK,Ace指数虽然高于相应的CK,但差异不显著;B模式下,甘蔗植株根系中指示内生细菌多样性的香农指数虽然高于相应的CK,但差异不显著,辛普森指数则显著低于相应的CK;指示内生细菌丰富度的Ace指数和Chao1指数均低于相应的CK,但差异均不显著;C模式下,甘蔗植株根系中指示内生细菌多样性的香农指数低于相应的CK,但差异不显著;但辛普森指数显著高于相应的CK;同时,指示内生细菌丰富度的Ace指数和Chao1指数均显著低于相应的CK;另一方面,不同间作处理之间,A模式下,甘蔗植株根系中指示内生细菌多样性的香农和辛普森指数虽然与B模式之间无显著差异,但均显著高于或低于相应的C模式间作处理;此外,指示甘蔗植株根系内生细菌丰富度的Ace和Chao1指数亦以甘蔗间作黄豆处理为最高,依次分别为B和C处理,且不同间作处理间除Ace指数在B和C处理之间无显著差异外,其余间作处理间均存在显著差异。上述结果表明,甘蔗和黄豆间作提升甘蔗植株根系内生细菌多样性和丰富度的效果最佳,其次为甘蔗/绿豆;甘蔗与花生间作不仅无助于提升甘蔗植株根系中内生细菌的多样性和丰富度,反而导致甘蔗植株根系中内生细菌多样性和丰富度降低。
表3 不同种植模式下内生细菌的多样性指数Tab. 3 Diversity index of endophytic bacteria under different cropping patterns |
| 样本 Sample | 香农指数 Shannon index | 辛普森指数 Simpson index | Ace指数 Ace index | Chao1指数 Chao1 index |
|---|---|---|---|---|
| A | 4.13±0.79a | 0.027±0.0003c | 467.18±111.11a | 472.14±92.89a |
| B | 3.40±0.96ab | 0.046±0.016c | 286.61±53.14bc | 290.03±53.39b |
| C | 2.41±0.13b | 0.191±0.024a | 158.10±38.51c | 154.16±32.92c |
| CK | 2.86±0.16b | 0.124±0.025b | 418.14±114.04ab | 342.58±76.56b |
Note: Data in the table are mean ± SD; Values followed by different small letters mean significant difference between different planting patterns of sugarcane (P<0.05). | |
注：表中数据为平均值±标准差;数据后不同小写字母表示甘蔗不同种植模式之间差异显著（P<0.05）。 |
2.3 群落组成分析
2.3.1 不同间作模式下甘蔗内生细菌门分类水平优势群落分析 门分类水平,不同间作模式甘蔗植株根系中,占比大于1%的优势内生细菌门分类水平数量及占比如图1所示。A、B、C和CK中,甘蔗植株根系中优势内生细菌门分类数量分别为6、5、3和3个。其中,A间作模式下,甘蔗植株根系内生细菌优势细菌门丰度占比顺序分别为：变形杆菌门（Proteobacteria,46.63%）>放线菌门（Actinobacteria,44.59%）>厚壁菌门（Firmicutes,2.76%）>绿弯菌门（Chloroflexi,1.22%）>芽单胞菌门（Gemmatimonadetes,1.17%）>Tectomicrobia（1.12%）和其他（others,0.87%）。B间作模式下,甘蔗植株根系内生细菌优势细菌门丰度占比顺序分别为：放线菌门（Actinobacteria,46.75%）>变形杆菌门（Proteobacteria,43.75%）>厚壁菌门（Firmicutes,5.26%）>拟杆菌门（Bacteroidetes,1.60%）>酸杆菌门（Acidobacteria,1.21%）和其他（others,0.35%）;C间作模式下,甘蔗植株根系内生细菌优势细菌门丰度占比顺序分别为：放线菌门（Actinobacteria,54.65%）>变形杆菌门（Proteobacteria,41.45%）>厚壁菌门（Firmicutes,2.06%）和其他（others,0.20%）;CK模式下,甘蔗植株根系内生细菌优势细菌门丰度占比顺序分别为：变形杆菌门（Proteobacteria,76.39%）>放线菌门（Actinobacteria,18.77%）>厚壁菌门（Firmicutes,3.39%）和其他（others,0.12%）（图1）。
与CK相比,甘蔗间作黄豆和绿豆不仅引起变形杆菌门（Proteobacteria）细菌丰度占比下降,放线菌门（Actinobacteria）细菌丰度占比上升,而且还改变了甘蔗植株根系中优势内生细菌的组成,富集了诸如绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）
和Tectomicrobia门细菌。与之相反,甘蔗间作花生模式缺乏间作黄豆、绿豆类似的效果,甘蔗间作花生模式中,甘蔗植株根系内生细菌优势群落组成与对照相仿,均由放线菌门（Actinobacteria）、变形杆菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）组成,仅改变了放线菌门和变形杆菌门的丰度占比。由此推断,并非所有的甘蔗间作模式均有助于提升甘蔗植株根系内生细菌的多样性、丰富度和改变内生细菌优势群落结构组成。
2.3.2 不同间作模式下甘蔗植株根系内生细菌属分类水平优势菌群分析 属分类水平,不同间作模式下,甘蔗植株根系内生细菌丰度占比大于1%的优势细菌属数量及占比如图2所示。A、B、C和CK处理中,甘蔗植株根系中优势内生细菌属分类数量分别为24、23、10和10个。
与对照的甘蔗单作相比,甘蔗间作不同豆科作物后,甘蔗植株根系中泛菌属（Pantoea）、Burkholderia-Paraburkholderia属细菌丰度占比下降,红球菌属（Rhodococcus）丰度占比上升;另一方面,unclassified_f__Micrococcaceae和Pseudarthrobacter富集成为间作模式下甘蔗植株根系特有的优势内生细菌属;而草螺菌属（Herbaspirillum）和Williamsia成为单作模式下甘蔗植株根系中特有的优势细菌属。此外,Rubrobacter、norank_f__MSB-1E8、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、norank_c__Actinobacteria、norank_f__Euzebyaceae、Gaiella、Defluviicoccus、norank_f__Elev-16S-1332、norank_o__Acidimicrobiales、norank_f__Propionibacteriaceae、norank_o__Gaiellales、norank_f__Gemmatimonadaceae是A模式下,甘蔗植株根系中特有的优势内生细菌属;链霉菌属（Streptomyces）、马赛菌属（Massilia）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、甲基杆菌属（Methylobacterium）、Sinomonas、罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）、金黄色杆菌属（Chryseobacterium）、根霉菌属（Rhizomicrobium）是B模式下,甘蔗植株根系中特有的优势内生细菌属;此外,C模式下,甘蔗植株根系中不存在丰度占比大于1%的特有优势内生细菌属类（表4）。
表4 不同间作模式下甘蔗植株根系内生细菌属分类水平群落丰度百分比Tab. 4 Percentage community richness at genus taxonomic level of endophytic bacteria in sugarcane under different cropping patterns % |
| 属分类水平Genus level | A | B | C | CK |
|---|---|---|---|---|
| 泛菌属Pantoea | 13.58 | 21.69 | 31.31 | 51.97 |
| unclassified_f__Micrococcaceae | 5.44 | 5.79 | 16.95 | — |
| 红球菌属Rhodococcus | 1.91 | 7.93 | 17.34 | 1.00 |
| 短小杆菌属Curtobacterium | 1.49 | 4.66 | 10.49 | 8.17 |
| Burkholderia-Paraburkholderia | 1.11 | 4.39 | 4.41 | 8.61 |
| Bacillus | 1.92 | 4.17 | 1.12 | 2.41 |
| 链霉菌属Streptomyces | — | 7.90 | — | — |
| 假单胞菌属Pseudomonas | 4.40 | 1.24 | — | 1.80 |
| 草螺菌属Herbaspirillum | — | — | — | 7.34 |
| Pseudarthrobacter | 1.78 | 2.45 | 1.50 | — |
| 微杆菌属Microbacterium | 2.46 | 2.10 | — | — |
| Paenarthrobacter | 2.47 | 1.26 | 1.15 | 1.23 |
| Aquabacterium | 3.74 | 1.76 | — | — |
| 节杆菌属Arthrobacter | — | 2.44 | 1.37 | — |
| 鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas | 2.35 | 1.48 | — | — |
| Rubrobacter | 3.96 | — | — | — |
| norank_f__MSB-1E8 | 3.61 | — | — | — |
| 马赛菌属Massilia | — | 1.05 | — | — |
| 类诺卡氏菌属Nocardioides | 1.75 | — | — | — |
| Williamsia | — | — | — | 2.13 |
| 肠杆菌属Enterobacter | — | 1.56 | — | 1.10 |
| 分枝杆菌属Mycobacterium | — | 1.83 | — | — |
| norank_c__Actinobacteria | 2.86 | — | — | — |
| Terrabacter | — | 1.17 | 1.03 | — |
| norank_f__Euzebyaceae | 2.33 | — | — | — |
| 甲基杆菌属Methylobacterium | — | 1.02 | — | — |
| Sinomonas | — | 1.48 | — | — |
| 罗思河小杆菌属Rhodanobacter | — | 1.60 | — | — |
| Gaiella | 1.82 | — | — | — |
| Defluviicoccus | 1.71 | — | — | — |
| 金黄色杆菌属Chryseobacterium | — | 1.29 | — | — |
| norank_f__Elev-16S-1332 | 1.39 | — | — | — |
| norank_o__Acidimicrobiales | 1.30 | — | — | — |
| norank_f__Propionibacteriaceae | 1.36 | — | — | — |
| norank_o__Gaiellales | 1.05 | — | — | — |
| 根霉菌属Rhizomicrobium | — | 1.26 | — | — |
| norank_f__Gemmatimonadaceae | 1.04 | — | — | — |
| others | 28.10 | 16.59 | 7.95 | 8.10 |
2.4 物种Venn分析
另一方面,种分类水平,A、B、C和CK模式下,甘蔗植株根系中特有的内生细菌种的数量分别为144、68、23和37个。
上述结果表明：无论是属亦或是种分类水平, A和B间作模式下,甘蔗植株根系中特有的优势内生细菌数量均高于相应的CK处理;与之相比,C间作模式下,甘蔗植株根系中特有的优势内生细菌数量逊色于相应的CK模式。由此推断,甘蔗间作黄豆和绿豆均有助于富集和提升甘蔗植株根系中内生细菌的优势菌属、种水平,但甘蔗间作花生不仅无提升效果,反而导致甘蔗植株根系内生细菌属、种分类水平数量降低。这一现象可能是甘蔗与花生各自根系分泌物的相互作用有关,有待进一步研究。
2.5 群落Heatmap图分析
3 讨论
本文基于高通量测序技术发现,与甘蔗单作（CK）相比,甘蔗间作黄豆显著提高了甘蔗植株根系内生细菌的多样性和丰富度;但甘蔗间作绿豆提升甘蔗植株根系内生细菌多样性和丰富度的效果逊于间作黄豆;同时,甘蔗间作花生不仅无助于提升甘蔗植株根系内生细菌的多样性与丰富度,反而导致甘蔗植株根系内生细菌多样性和丰富度下降。实际生产中,甘蔗与许多豆科作物间套作均能获得良好的经济收益[27,28]。研究发现,禾本科作物与豆科作物间作可通过豆科作物生物固氮而提高禾本科作物产量[29,30,31,32,33,34]。杨建波[35]亦研究发现,甘蔗/大豆间作系统中,特别是间作共生期,通过根瘤的衰老解体以及根系分泌物的增加,增加了根际细菌、根瘤菌等的迁移,从而使得甘蔗根系内生细菌、根瘤菌的数量增大。由此推测,与甘蔗单作相比,甘蔗和黄豆和绿豆间作通过促进根际细菌的富集与迁移来使根系内生细菌的数量升高,但甘蔗与花生间作可能缺乏同样的效果,从而无助于提升甘蔗根系的内生细菌多样性与丰富度。
与甘蔗单作（CK）相比,门分类水平,甘蔗间作其它作物不仅改变了甘蔗植株根系中内生细菌组成的丰度占比,如：变形杆菌门（Proteobacteria）细菌占比下降,放线菌门（Actinobacteria）细菌占比上升,而且改变了甘蔗植株根系中内生细菌的群落组成。与甘蔗单作（CK）相比,绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和Tectomicrobia门细菌是甘蔗/黄豆间作（A）模式下甘蔗植株根系中特有的内生细菌优势门类;拟杆菌门（Bacteroidetes）和酸杆菌门（Acidobacteria）细菌则是甘蔗/绿豆间作（B）模式下甘蔗植株根系特有的内生细菌优势门类;甘蔗/花生间作模式下甘蔗植株根系中不存在特有的内生细菌优势门类。
同样与甘蔗单作（CK）相比,属分类水平,甘蔗间作其他作物亦改变了甘蔗植株根系中内生细菌组成的丰度占比,如：泛菌属（Pantoea）、Burkholderia-Paraburkholderia占比下降,红球菌属（Rhodococcus）占比上升;同时亦改变了甘蔗植株根系中内生细菌群落组成。其中,unclassified_f__Micrococcaceae和Pseudarthrobacter是间作模式下甘蔗植株根系中特有的内生细菌优势属,而草螺菌属（Herbaspirillum）和Williamsia是甘蔗单作模式下甘植株根系中特有的内生细菌优势属类。另一方面,Rubrobacter、norank_ f__MSB-1E8、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、norank_c__Actinobacteria、norank_f__Euzebyaceae、Gaiella、Defluviicoccus、norank_f__Elev-16S- 1332、norank_o__Acidimicrobiales、norank_f__Propionibacteriaceae、norank_o__Gaiellales、norank_f__Gemmatimonadacea为是甘蔗/黄豆间作（A）中甘蔗植株根系中特有的内生细菌优势属类;链霉菌属（Streptomyces）、马赛菌属（Massilia）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、甲基杆菌属（Methylobacterium）、Sinomonas、罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）、金黄色杆菌属（Chryseobacterium）和根霉菌属（Rhizomicrobium）是甘蔗/绿豆间作（B）中甘蔗植株根系中特有的内生细菌优势属类;甘蔗间作花生（C）模式下,甘蔗植株根系中不存在丰度占比大于1%的特有优势内生细菌属类。
植物内生细菌不仅可以拮抗宿主植物的病原菌,而且可以产生植物激素和铁载体促进宿主植物生长,并进一步影响植物体内的物质代谢,提高植物对营养物质的利用率研究发现,泛菌属（Pantoea）细菌具有产多糖、溶磷、IAA、铁载体、拮抗病原真菌等特性,具有促进植物生长发育[36]的功能;红球菌属（Rhodococcus）具有产类胡萝卜素、各种酶制剂、维生素、有机酸等活性物质,并具有代谢多样性和提升对多变环境条件的独特适应能力,在生物修复、生物转化和生物催化中具有潜在的应用前景[37]。而Pseudarthrobacter属细菌从沙漠中分离出来,具有较强的耐旱、耐紫外线照射等的抗逆能力[38]。此外,类诺卡氏菌属、鞘氨醇单胞菌属等细菌具有溶磷、产铁载体以及固氮功能[39],对植物生长具有良好的促生功能。
综上所述,甘蔗间作黄豆和绿豆不仅有助于提升甘蔗植株根系内生细菌的多样性与丰富度,而且改善了甘蔗植株根系内生细菌群落结构组成,尤其间作黄豆效果更佳;与之相反,甘蔗间作花生不仅无助于提高甘蔗植株根系内生细菌的多样性与丰富度,而且不利于改善甘蔗植株根系内生细菌群落结构组成。
责任编辑：白净