毛乌素沙地固碳功能菌群落随生物结皮发育阶段的演变特征

生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落多样性在生物结皮发育过程中的演变规律及其关键环境因子。结果表明,form IAB、IC和ID的基因丰度均随生物结皮发育呈升高趋势,在地衣结皮最高,在藓结皮又明显降低;form IAB的Chao1和form IC的Shannon指数随生物结皮演替呈显著上升趋势,而form IC和ID的Chao1则在藻结皮达到峰值。物种组成上,IAB型固碳功能菌以蓝藻门的颤藻目占优势,其相对丰度在藻结皮最高,随生物结皮演替逐渐降低;IC型固碳功能菌在裸沙中以土壤红杆菌目为主,而在三种生物结皮中以生丝微菌目、亚硝化单胞菌目和红螺菌目占优势;ID型固碳菌则以硅藻门的舟形藻目占优势,其丰度在裸沙中最高。IAB和IC型固碳功能菌群落结构在藻结皮和地衣结皮类似,而与裸沙和藓结皮差异显著,裸沙与藓结皮亦具显著差异。生物结皮演替过程中生物类群和土壤理化特征的改变为固碳功能菌提供了不同的生态位,土壤总有机碳、全氮、铵态氮、全磷、速效磷和pH对固碳功能菌群落进行综合调控,通过对固碳功能菌的筛选作用,最终改变固碳功能菌群落组成和结构。为深入理解荒漠生态系统生物结皮的光合固碳功能的微生物学机制提供了理论支撑。

古尔班通古特沙漠生物结皮微鞘藻分类学研究

实验研究了从古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中分离纯化培养出的11株与微鞘藻(Microcoleus)形态接近的丝状蓝藻,通过形态特征、16S rRNA和ITS二级结构相结合的多相分析方法对其进行分类学研究。研究结果表明,实验藻株隶属于微鞘藻科(Microcoleaceae)的微鞘藻属(Microcoleus)和束脉藻属(Symplocastrum),其中包括2个中国新记录种:斯坦微鞘藻(Microcoleus steenstrupii)和细长束脉藻(Symplocastrum flechtnerii),另外还有具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)和类似斯坦微鞘藻的存疑物种。藻丝多少与排列方式、细胞大小与末端细胞形状,以及16S rRNA系统发育位置是确定微鞘藻(Microcoleus)与束脉藻(Symplocastrum)属于不同物种的关键依据,ITS二级结构是区分属内不同物种的重要参考。

荒漠生物结皮细鞘丝藻类(Leptolyngbya-like)蓝藻多样性

细鞘丝藻类蓝藻(Leptolyngbya-likecyanobacteria)是干旱生态系统生物结皮中的常见藻种,其形态特征差别细微,仅依靠形态特征难以在物种水平对其进行准确分类。本文利用形态特征、16S rRNA谱系分析和ITS(internal transcribed spacer)二级结构相结合的多相分析方法,系统研究了古尔班通古特沙漠和毛乌素沙地生物土壤结皮中分离纯化出的6株细丝状蓝藻。结果表明,6株实验藻株隶属2目3科4属4种,包括细鞘丝藻目细鞘丝藻科细鞘丝藻属(Leptolyngbya)的鲍氏细鞘丝藻(L.boryana)、粘鞘藻属(Myxacorys)的加利福尼亚粘鞘藻(M.californica)和须鞘藻科须鞘藻属(Trichocoleus)的沙生须鞘藻(T.desertorum),以及细点丝藻目细点丝藻科细点丝藻属(Oculatella)的细长细点丝藻(O.coburniia)。其中细点丝藻目为中国新记录目,须鞘藻科和细点丝藻科为中国新记录科,粘鞘藻属、须鞘藻属和细点丝藻属为中国新记录属;沙生须鞘藻、加利福尼亚粘鞘藻和细长细点丝藻是中国新记录种。该研究结果丰富了对荒漠生物结皮蓝藻多样性的认识。

毛乌素沙地不同类型生物结皮细菌群落差异及其驱动因子

生物结皮在干旱半干旱区具有极为重要的生态功能,细菌是生物结皮中的重要微生物类群,在生物结皮形成、养分循环与调控过程中发挥着关键作用。然而,对于毛乌素沙地生物结皮演替过程中细菌群落多样性和关键环境因子的认识尚不清楚。因此,本文通过q PCR和高通量测序方法调查了毛乌素沙地裸地、藻结皮、地衣结皮和藓结皮之间的细菌丰度和群落多样性,并探究了生物结皮中细菌群落及其与关键环境因子之间的关系。结果表明,随着生物结皮的演替,细菌16S rRNA基因丰度呈显著上升趋势,细菌Chao1、Shannon指数和系统发育多样性呈先降低后增加的模式。生物结皮不同阶段的细菌门、目和属的相对丰度均存在显著差异,在裸地阶段优势细菌类群是拟杆菌门的噬几丁质菌目、放线菌门的红色杆菌目和变形菌门的根瘤菌目;藻结皮和地衣结皮中均以蓝藻门的颤藻目占绝对优势;藓结皮的细菌以拟杆菌门的噬几丁质菌目和变形菌门的根瘤菌目占优势。全磷、全氮、pH和总有机碳是影响土壤细菌群落的关键环境因子。综上所述,生物结皮的演替通过改变土壤理化特性,为细菌群落提供了不同生态位,其中,土壤养分和pH等环境因子对毛乌素沙地生物结皮细菌物种筛选和群落塑造发挥着重要作用。