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乌头(Aconitum carmichaeli Debx)为毛茛科(Ranunculaceae)乌头属(Aconitum)一到多年生草本药用植物,是重要的传统大宗药材。乌头通常以根入药,其代谢产物乌头生物碱具多种药学效应。对于乌头已开展了多方面的研究,但关于乌头生长过程中体内有效成分的积累变化及其与土壤环境,尤其是与土壤微生物群落间关系的研究尚属鲜见,而认识乌头有效成分的积累变化规律,掌握其与土壤微生物群落间的协同变化关系,对于乌头这一重要药用植物资源的科学栽培和管理,以及进一步的开发利用具有重要的借鉴指导意义。本研究以处于不同发育期(须根生长期XGSZ、茎叶生长块根形成期KGXC、茎叶盛长块根膨大期KGPD和开花结果期KHJG)的盆栽乌头为对象；采用“氯仿熏蒸-容量法”测定根际土壤微生物生物量(MBC)组成,“变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术”测定根际土壤细菌群落组成及多样性(Patrick丰富度指数S、Pielou均匀度指数J和Shannon -Weiner多样性指数H),“高效液相色谱技术(HPLC)技术”测定不同发育期乌头植株地上和地下部分5种主要生物碱(苯甲酰新乌头碱BMA、苯甲酰乌头碱BAC、新乌头碱MA、乌头碱AC和次乌头碱HA)组成；通过数理统计和多元分析方法,研究乌头生长过程中根际土壤微生物群落与植物体有效成分的变化及其关系。主要研究成果如下：1.乌头生长过程中根际土壤微生物群落结构和多样性特征及其变化(1)乌头每一发育期根际土壤细菌条带数均明显多于对照土壤,根际土壤间共有条带数目也远多于对照土壤间；乌头根际土壤细菌群落丰富度(S)和Shannon-Weiner多样性指数(H)在不同发育期之间均存在显著差异(P<0.05),从XGSZ至KHJG期,呈现出“降低→升高”的变化趋势,KGPD与KHJG期达到最高；乌头根际细菌群落均匀度(J)在各发育期间差异不显著(P>0.05)。(2)根际与对照土壤比较,细菌群落多样性指数S和H有着相似的变化趋势;S、H和J的波动性均表现为CV根标<CV对照。(3)聚类分析结果显示,KGPD与KHJG期最相似,KGPD-KHJG与KGXC期其次,KGPD-KHJG-KGXC与XGSZ期最低。2.乌头生长过程中根际土壤微生物生物量组成及其变化(1)方差分析结果显示,土壤利用方式和时间二因素均极显著(P<0.01)影响着土壤MBC含量,并且二因素间交互作用极显著(P<0.01)。(2)乌头不同发育期根际与对照土壤MBC含量均差异显著(P<0.05), KGPD期根际土壤MBC含量显著高于其它三个时期(P<0.05)。(3)每个发育期根际与对照土壤MBC均差异极显著(P<0.01)；在XGSZ和KGPD期,根际土壤MBC显著高于对照土壤(P<0.05)；与此相反,在KGXC和KHJG期,根际土壤MBC显著低于对照土壤(P<0.05)。3.乌头生长过程中植物体生物量和有效成分组成及其变化(1)由KGXC→KGPD期,乌头生物量发生了显著的上升变化(P<0.05)。(2)不同发育期5种生物碱含量地下部分均高于地上部分；生物碱含量由高至低,地下部分：HA>BMA>BAC>MA>AC:地上部分：MA>BAC>HA>AC>BMA；全株：HA>AC>MA>BAC>BMA.(3)乌头生长过程中,地下和地上部分及全株5种生物碱含量显示出不同的变化趋势,最高值分别出现在不同的发育期。(4)PCA结果显示,乌头生长过程中,地上部分、地下部分及植株整体分别具有不同的生物碱组成格局。4.乌头生长过程中五种生物碱与根际土壤微生物群落间的关系(1)乌头生长过程中地下部分除BMA与HA极显著正相关(P<0.01)外,其余皆不相关(P>0.05)；地上部分BAC分别与MA和AC显著负相关(P<0.05),而BMA与HA.MA与AC之间均极显著正相关(P<0.01)。 (2)乌头地下和地上5种生物碱与根际细菌多样性及生物量间分别存在不同的回归关系。与微生物群落有显著回归关系的生物碱：①地下部分BMA,最优回归方程为BMA地下=0.445.0.020S+0.001 MBC。②地上部分BAC,最优回归方程为BAC地上=-0.525+0.184H。③地上和地下部分MA,最优回归方程分别为MA地下=2.524-0.059S-0.002MBC和MA地上=-2.463+0.145S-3.553H+10.308J。 ④地上部分AC,最优回归方程为AC地上=-0.908+0.042S-1.035H+3.200J。⑤地下部分HA,最优回归方程为HA地下=-5.190-0.093S-0.003MBC+3.049H。研究表明,乌头对土壤细菌群落具有明显的根际效应。其生长促进了细菌种类数和多样性的增加。土壤细菌数量既受发育期变化的影响,还受乌头植物体生长活动的影响。乌头生长使得土壤细菌组成结构更趋稳定。乌头不同发育期土壤细菌群落结构存在较大差异,差异性大小依时间(发育期)序列依次变化,细菌群落在其发育期后二阶段变化不大。对于土壤MBC,乌头生长对土壤MBC含量有极显著影响,并随发育期变化而极显著变化。在XGSZ和KGPD期,对于MBC乌头具有正向根际效应,促进了土壤MBC的显著增加；在KGXC和KHJG期,则具有负向根际效应,抑制了土壤MBC,而使其含量显著降低,表明乌头不同生长期代谢活动有不同变化,进而可能产生不同代谢物质,并综合作用于土壤,促进或抑制了土壤微生物生长。对于乌头生物量及五种生物碱,根部高含量的生物碱是乌头以根入药的原因；乌头不同结构部分,生物碱组成与含量不同,可以选择利用。地下部分五种生物碱积累的高峰期有所不同,对于不同生物碱的充分利用还应考虑乌头所处生长期的不同而选择利用。回归方程反映了乌头生长过程中,植物体地上和地下部分五种生物碱与土壤微生物群落多样性及生物量之间存在着复杂的定量变化关系,偏回归系数的正负显示二者间变化方向是否一致,而绝对值大小则显示后者对生物碱含量的影响程度。