土壤微生物群落结构和组成的动态变化越来越多地被用来评估微生态系统对环境变化的响应,相对于植物群落的变化,根际和根内生微生物群落能够更迅速地反映环境条件的变化,特别是在连作障碍的初期微生物对环境变化的响应最为敏感。药用三七为五加科人参属植物三七[Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen]的干燥根和根茎,人工种植三七存在严重的连作障碍,一般种植三年后要经过八年以上的时间才能再次种植,极大影响了三七的产量。其中土壤微生物群落多样性、土壤真菌与细菌的种类和数量是三七连作障碍形成的关键因素。本文选取栽种一年、二年、三年生三七根、根际土壤与采收后二年与六年样品分别提取总RNA和总DNA,采用Illumina MiSeq平台对16S高变区测序分析相应样品中细菌的群落组成与多样性变化规律。结果表明种植时间与撂荒时间影响土壤细菌多样性水平,在DNA水平上,根际土壤细菌OTU(Operational Taxonomic Unit)指数随三七栽种时间逐步下降,而收后土壤样品中的细菌多样性反而升高。在RNA水平上,多样性规律与DNA不尽相同,多样性不如DNA水平显著,采收后土壤样品中的细菌多样性反而降低;三七种植与撂荒时间均会影响土壤细菌组成,存在与活跃转录的细菌群落产生明显分异,部分存在较少的细菌群落却大量活跃转录。在门水平厚壁菌门(Firmicutes)与异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)在活跃转录的细菌中多样性较高,但在DNA水平却难以检测到。在属层次上两者在10个被选特定物种优势分布中,共同的属仅为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)与假单胞菌属(Pseudomonas)。研究表明三七根的内生细菌多样性随栽种时间变化不明显,且多样性低于根际土壤,内生细菌的优势属为假单胞菌属,Candidatus Solibacter和红游动菌属(Rhodoplanes)。选取土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷、速效钾分析三七种植前后土壤理化性质的变化特征,结果表明三七连作中土壤pH值为中性至微酸性(pH值为5.20-6.56),环境因子中的土壤全磷、有机质和pH在三七栽培过程中与细菌群落组成相关性较强。论文同时研究了栽培过程中得病植株的相关细菌群落组成,选取二年生、三年生根腐病三七根或根际土壤为样品,采用同样的方法分别从DNA和RNA水平进行了分析表明:根腐病的发生影响了细菌多样性,在DNA水平健康植株根际土壤与根的内生细菌多样性均高于根腐病植株,而在RNA水平多样性则表现出不同的规律,其根腐病植株的细菌多样性水平反而最高。寡养单胞菌属与假单胞菌属在根腐病三七DNA水平与RNA水平均检测出多样性高的特点,这表明其存在与活跃转录水平较高的特点,推测为潜在的致病细菌属。选取栽种一年、二年、三年生三七根、根际土壤及采收后二年与六年样品,提取总 DNA采用 Illumina MiSeq 平台对真菌内转录间区(ITS1,Internal Transcribed Spacer)测序分析相应样品中真菌的群落组成与多样性变化规律。结果表明种植时间与撂荒时间影响根际土壤与根的内生真菌多样性水平,真菌多样性指数均随栽种时间呈增加的趋势。在门水平子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)为优势分布。在属水平裸胞壳属(Emericella)、镰刀属(Fusarium)、小不整球壳属(Plectosphaerella)多样性最高。在种水平上构巢裸壳孢菌(Emericella nidulans)相对丰度高。土壤环境因子中土壤pH和有机质对真菌群落组成多样性影响最大。论文也研究了二年生、三年生根腐病三七根或根际土壤中真菌的群落组成。结果表明根腐病的发生影响根际和根内生真菌的群落结构和多样性,健康植株根际与根内真菌多样性均高于根腐病样品。而且根腐病根际和根内生真菌的多样性均随栽培时间的增加而减少。同期栽培的根腐病植株根际土壤与根内真菌的多样性均低于健康植株。柱孢属(Cylindrocarpon)、镰刀属、中央孢子菌属(Mycocentrospora)在根腐病植株根际与根内表现出相对较高的比例,推测为潜在的致病真菌属。本论文还对寡养单胞菌属、假单胞菌属、柱孢属、镰刀菌属和中央孢子菌属五种潜在致病菌在连作中的动态变化规律以及与土壤环境因子关系进行分析。结果表明所选潜在病原菌在根腐病植株根际土壤中均呈现优势分布的特征。镰刀菌属、中央孢子菌属和柱孢属真菌均在三年生根腐病内生真菌中表现出增加的趋势,这在一定程度上表明其可能为病原真菌从根际土壤侵染到根内的特点,而细菌并未表现出此特点。土壤理化性质与选取的细菌和真菌丰度的相关性分析表明仅土壤有机质与假单胞菌属呈现显著的负相关性,土壤有效钾与寡养单胞菌属、中央孢子菌属呈现显著正相关。本研究采用免培养的方法,系统针对三七连作障碍期(三七种植及恢复栽培)根内生、根际土壤与三七采收后土壤微生物群落中各种群如何变化、发展和演替规律进行研究。为从微生物生态角度抑制和控制病原菌的增殖,恢复原有微生物群落以及有效的消除三七连作障碍提供了重要的科学依据。