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为解决泥炭资源及基质再利用问题，研究人员开展草莓基质再利用对根际微生物群落影响的研究。结果发现基质再利用影响微生物群落，致病真菌会积累。该研究为草莓可持续栽培提供依据，推荐科研读者阅读。
在园艺生产的大舞台上，泥炭（一种优良的植物生长介质，能保持水分并为植物根系提供良好的通气环境 ）可是个 “明星选手”。它帮助众多作物茁壮成长，深受种植者喜爱。但随着时间的推移，人们发现泥炭的使用带来了不少麻烦。泥炭的获取依赖于泥炭地开采，这不仅威胁到重要的碳汇，还破坏了许多物种的栖息地。而且，泥炭属于不可再生资源，用一点就少一点。
为了解决这些问题，不少研究者开始寻找泥炭的替代材料，像生物炭、椰糠、木纤维等都被拿来尝试。可这些替代材料想要完全复制泥炭保持空气 - 水平衡和物理支撑的优良物理特性，实在是太难了。既然替代不易，那把泥炭重复利用怎么样呢？这确实能延长泥炭的使用寿命，降低泥炭消耗，还能减少种植季结束时处理栽培介质的成本。之前也有研究表明，泥炭多次重复使用后，其结构特性基本能保持稳定，一些关键矿物质的植物可利用性也不会显著改变，只是氮含量通常在首次使用后会下降，需要补充。
不过，在泥炭重复利用的过程中，也出现了一些状况。比如有研究发现，珍珠岩在水培系统中重复使用后，其物理性质会慢慢退化；还有研究表明，泥炭、珍珠岩和稻壳的混合物重复使用后，持水能力增加，空气容量减少。更让人担心的是，重复使用的基质可能会导致病原体数量增加，影响作物生长。为了降低这些风险，人们常用的基质消毒方法包括蒸汽处理、日光消毒和化学处理等，其中蒸汽处理对基质理化特性影响较小，还能有效减少病原体和杂草。
在这样的背景下，比利时根特大学（推测，原文未明确提及第一作者单位，根据实验地点推测 ）的研究人员决心深入探究泥炭基植物生长介质重复使用的奥秘。他们在《BMC Plant Biology》期刊上发表了一篇名为《Impact of substrate reusing on the root - associated microbiome of strawberries》的论文。通过一系列研究，他们发现草莓能在重复使用的基质上建立基因型特异性的根际微生物群落。细菌微生物群落在基质重复使用过程中表现出较高的一致性，而真菌群落组成对基质重复使用的适应性更强。同时，随着基质重复使用次数的增加，致病真菌会逐渐积累，这也凸显了通过蒸汽处理对基质进行消毒以降低病原体感染风险的必要性。这项研究为草莓无土栽培的可持续发展提供了重要依据，有助于种植者更好地管理草莓种植过程，提高草莓的产量和质量。
为了开展这项研究，研究人员采用了多种技术方法。他们先在温室中种植草莓，精心挑选了 Elsanta 和 Malling Centenary 这两个品种，分别用新鲜的泥炭基基质和重复使用多达三次的基质进行培育，并且对部分重复使用的基质进行蒸汽处理，部分不处理。接着，他们从草莓植株上提取根际微生物群落，通过一系列清洗、离心等操作收集微生物。然后，利用 DNeasy? PowerSoil? Pro Kit 提取微生物的 DNA，再用特定的引物对 16S rRNA 和 ITS1 区域进行 PCR 扩增，以检测细菌和真菌 DNA 的质量，确保其适合测序。最后，把扩增产物送去测序，得到的数据用 R 软件中的多种工具进行统计分析，以此来探究基质重复使用对草莓根际微生物群落的影响。
下面来看看具体的研究结果：
- 相对丰度的研究结果：研究人员对 Elsanta 和 Malling Centenary 两个品种的草莓进行研究，共获得了大量的序列读数，识别出众多细菌和真菌的扩增子序列变体（ASV ）。通过主坐标分析（Principal Coordinate Analysis，PCoA）对不同使用次数基质上草莓根际微生物群落的 β 多样性进行聚类分析，发现细菌群落相比真菌群落，在不同重复使用基质上更为相似。而且随着基质重复使用次数增加，样本间差异呈上升趋势，说明基质重复使用会影响根际微生物群落的组成，且对真菌群落的影响比对细菌群落的影响更大。
- 蒸过和未蒸过基质的比较结果：在比较蒸过和未蒸过基质上生长的植物根际微生物群落时，研究人员发现蒸汽处理显著降低了细菌的丰富度和香农多样性，但对真菌丰富度影响不明显，对香农多样性指数有较小但显著的影响。从群落结构上看，蒸汽处理后，细菌群落更为相似，而真菌群落相对更保守，这表明残留细菌对细菌群落的建立贡献更大。
- 根际微生物群落的转变研究结果：研究人员利用 SourceTracker R 包评估基质重复使用对根际微生物群落的影响，计算微生物群落的转变百分比。结果发现，后续培养的根际微生物群落转变百分比通常高于间隔 1 或 2 个周期的培养。而且，蒸汽处理使后续培养以及间隔培养的微生物群落重叠度更高，说明消毒后的基质为微生物群落的建立提供了更稳定的条件。同时，细菌群落比真菌群落更相似，表明植物对根际细菌群落的影响更大，而真菌群落的转变更依赖于基质是否经过蒸汽处理。
- 微生物属相对丰度动态变化的研究结果：在属水平上比较细菌和真菌的相对丰度，研究人员发现细菌中大部分被归类为 “其他”，12 个最丰富的属在重复使用的基质上相对稳定，但 Malling Centenary 细菌群落中 Burkholderia - Caballeronia - Paraburkholderia 属的丰度在首次重复使用后大幅下降。Elsanta 和 Malling Centenary 的真菌属相对丰度变化比细菌大，在新鲜基质上，两个品种的前 12 个最丰富真菌属分布较均匀，但随着基质重复使用，一些真菌属如 Mortierella、Thelonectria 等在特定品种中出现积累，而 Oidiodendron 和 Humicola 等则急剧减少。蒸汽处理后，真菌群落相对更稳定，且发现了一些品种特异性的真菌属。
- 两个品种根际微生物群落的比较结果：对两个品种根际微生物群落结构和组成的比较发现，PCoA 分析显示两个品种的根际细菌群落差异很大，而真菌群落基本相似，这表明基因型是驱动细菌群落差异的主要因素，而真菌群落受基质影响更大。
综合研究结果和讨论部分来看，这项研究意义重大。一方面，它揭示了基质重复使用和蒸汽处理对草莓根际微生物群落的影响规律，让我们知道植物基因型和托盘植物的遗传微生物群落对细菌组成影响很大，而基质重复使用主要影响真菌群落。另一方面，研究中发现的致病真菌积累问题，给种植者们提了个醒，让大家明白重复使用基质存在风险，而蒸汽处理虽然能限制病原体积累，但也会改变根际微生物群落的建立。这为种植者在实际生产中合理选择基质处理方式、有效控制根际微生物群落、提高草莓产量和质量提供了科学依据，也为园艺生产的可持续发展指明了方向，有助于推动整个草莓种植行业朝着更环保、更高效的方向发展。
