连作障碍是一种普遍存在的作物再植病害,严重阻碍了农业生产的可持续发展。对引起连作障碍原因的解释通常存在以下几种:土壤营养劣化,化感物质及其自毒作用以及根际微生态失衡。太子参作为一种重要的福建省道地药材,其栽培过程中也存在严重的连作障碍问题,经过本课题组前期对太子参连作障碍近十年的连续研究,其连作产生的机理及缓解方法也有了 一定的进展。本研究在前期研究基础上进一步采用16S rRNA扩增子测序技术、DGGE技术及qPCR技术等研究了太子参连作后根际土壤微生物群落灾变的根际生物学过程。另外,在前期对单个和混合有益菌缓解太子参连作障碍的研究基础上,进一步优化配伍了太子参专用微生物菌肥（有益微生物组）,并对其修复效果进行评价。最后运用16S rRNA扩增子测序技术、DGGE技术、qPCR技术、宏转录组及转录组测序技术等系统生物学技术对效果最优的BM菌肥作用的分子生态学机制进行进一步研究。本研究主要结果如下:1)太子参连作障碍问题与其根际微生态系统中微生物组的变化密切相关,太子参连作可以造成其根际微生物组内部结构发生显著变化,表现为随着连作年限增加,根际微生物组中的有益菌越来越少（包括营养循环相关的菌等）,而有害菌越来越多,最终必然导致太子参根际微生态劣化失衡,这是太子参连作障碍产生的一个重要原因。2)向重茬太子参根际施用有益微生物菌肥后,BM菌肥效果最优,BM菌肥处理后太子参叶片净光合作用速率（Pn）、叶绿素相对含量（SPAD）分别是重茬的1.41倍、1.61倍,根重以及产量分别是重茬的1.75倍及2.69倍,几乎达到了正茬的标准。3)有益微生物菌肥BM可以通过增加太子参重茬土壤根际微生物群落的多样性、丰富度和改变重茬太子参根际微生物组的群落结构（表现为有害菌变少,有益菌增多）,并有效抑制太子参真菌病害,使重茬太子参根际的微生物组结构趋于有利于太子参生长的状态来缓解太子参的连作障碍问题。4)土壤宏转录组测序结果表明,和正茬相比,连作后太子参根际土壤主要在核糖体、双组分系统、鞭毛的装配等通路上差异显著,且差异基因大多下调表达,所以连作可以导致多个代谢途径受阻,同时连作会造成土壤中相关微生物种群的数量减少,微生物活力降低,进一步影响到太子参根际土壤中微生物的种群结构及其代谢活性从而影响到太子参的生长。而BM菌肥处理后可以促进太子参根际土壤多个代谢途径,尤其是双组分系统、鞭毛的组装、核糖体、细菌分泌系统、氧化磷酸化、氯环己烷及氯苯代谢、磷酸盐代谢及硫辛酸代谢等通路上差异较显著,且相关基因大多上调表达,进而增加了太子参根际土壤微生物群落的种群数量,改善太子参根际土壤中的光合细菌的活性、碳氮等物质营养循环及能量循环来缓解太子参的连作障碍问题。5)微生物菌肥BM可以显著提高太子参根际土壤的pH值、把太子参根际土壤中不易被太子参利用的营养元素转化成易于被其利用的形式和直接促进太子参植株对营养元素的吸收利用从而起到缓解太子参的连作障碍的目的。6)太子参转录组的分析结果表明,太子参连作后一些重要的酶如硝酸还原酶、丙酮酸激酶等相关基因的表达量下降,这会导致太子参的氮同化作用及能量代谢降低。BM菌肥处理重茬太子参后,太子参在氮代谢中与光合作用有关的通路及茉莉酸合成等通路上差异显著且相关基因上调表达,说明BM菌肥可以促进太子参光合作用,也可通过对茉莉酸的代谢调控来使重茬太子参更好的适应连作环境。这也是BM菌肥缓解太子参连作障碍的一个重要机制。基于上述结果作者进一步归纳总结了太子参连作障碍的原因并系统地阐释了有益微生物菌肥BM防控太子参连作障碍的作用机制,同时对BM菌肥作用机理的研究结果也反过来证明了太子参根际微生态尤其是根际微生物组结构的劣化失衡是导致太子参连作障碍的一个根本原因,本研究结果将为太子参连作障碍问题的最终解决提供重要的理论依据和技术支撑,亦可为其他作物连作障碍问题的研究提供参考。