短期不同耕作方式对水稻根际土壤细菌群落结构多样性的影响

【目的】研究短期不同耕作方式对水稻根际土壤细菌群落结构多样性的影响,为阐释耕作对稻田土壤微生物多样性的形成机制提供科学依据。【方法】以旋耕、免耕和粉垄3种不同耕作方式下的水稻根际土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合土壤理化性质,分析不同耕作方式下水稻根际土壤细菌群落多样性特征及其与土壤理化因子的关系。【结果】旋耕、免耕和粉垄处理文库覆盖率均较高,分别为98.96%、98.93%和99.04%。Alpha多样性分析结果显示,粉垄处理水稻根际土壤细菌群落多样性Shannon指数显著高于免耕处理(P<0.05,下同)。旋耕、免耕和粉垄处理分别获得2747、2734和2813个OTUs,处理间无显著差异(P>0.05)。各样本共检测到细菌类群206个种,隶属于47门48纲85目134科217属。物种群落组成分析表明变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门是水稻根际土壤细菌主要优势菌群,共占比69.96%~73.51%;不同耕作处理水稻根际土壤细菌群落结构差异主要表现在菌群的相对丰度上,变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉菌门、放线菌门和绿菌门的相对丰度在3种耕作方式间差异显著。旋耕和免耕处理间OTU水平相似性较高。主成分分析结果显示,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)菌群结构的差异性贡献率分别为43.15%和23.79%,细菌群落结构表现为粉垄处理受PC1影响明显、旋耕和免耕处理受PC2影响明显。冗余分析结果表明前2个排序轴共解释69.09%细菌群落变化;速效磷、碱解氮和pH是影响细菌群落的重要因子,与变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉菌门、放线菌门和绿菌门的群落分布显著相关。【结论】短期不同耕作方式可在一定程度上改变稻田土壤细菌群落多样性,不同耕作方式间的差异主要体现在细菌群落相对丰度上;土壤速效磷、碱解氮和pH是影响水稻根际土壤细菌群落分布的重要因素。从土壤微生物群落形成角度考虑,粉垄栽培优于旋耕和免耕。

不同种植地苜蓿根际土壤细菌群落结构多样性差异分析

【目的】研究新疆北部不同种植地苜蓿根际细菌群落结构多样性与生态功能,分析土壤酶活性对苜蓿根际细菌群落结构的影响,为新疆苜蓿土壤微生物的分布特征提供基础数据。【方法】使用高通量测序技术对新疆北部不同种植地苜蓿根际与非根际土壤细菌群落结构多样性进行研究,比较根际与非根际土壤细菌群落结构多样性差异及与土壤酶活性之间的关系;利用Tax4Fun功能预测获得相应样地的细菌群落的生态功能。【结果】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤酶活性大体表现为根际大于非根际,根际微生物在提高土壤酶活性中具有重要指示作用。Alpha多样性指数与土壤中性磷酸酶之间呈显著正相关性(P<0.05)而与其他土壤酶活性之间无显著性关系,细菌群落结构特征与土壤中性磷酸酶含量具有很强的相关性。利用高通量测序技术对苜蓿根际、非根际土壤中微生物进行测序,所有2581720条序列分属于细菌的51个门、64个纲、137目、252科和600属;所有土壤样品中在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)丰度最高;在属水平上其中12个土样类型共同拥有的有190个属。Tax4Fun基于SILVA数据库进行基因功能预测,苜蓿根际细菌群落所涵盖的一级功能基因为:环境信息处理(Environmental_Information_Processing)、未分类(Unclassified)、生物体系统(Organismal_Systems)、人类疾病(Human_Diseases)、新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic_Information_Processing)、细胞过程(Cellular_Processes)。【结论】新疆北部不同种植地苜蓿根际土壤细菌多样性改变与土壤中性磷酸酶含量有关,根际与非根际及不同种植地之间,微生物群落组成相似,但物种多样性、细菌的生态功能存在一定差异。

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·hm^(-2),N1),提取土壤DNA,用nirS(细胞色素cd1-亚硝酸还原酶)、nirK(Cu-亚硝酸还原酶)引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria(δ-变形菌纲)相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N2O排放。

基于16S rRNA测序的植茶温室土壤细菌多样性及群落结构研究

为了明确温室栽培模式对茶园土壤细菌多样性和群落结构的影响,找寻温室栽培、露天栽培模式之间的差异指示种,以更科学地为管理温室茶园提供理论依据。采用NovaSeq 6000高通量测序技术,以及主坐标分析(PCoA)、置换多元方差分析(Adonis)及LEfSe等分析方法对不同栽培模式茶园土壤细菌多样性及群落结构进行研究。结果表明,16S rRNA测序质控后,土壤样品总共获得操作分类单元(OTU)数量为11137个(497556条有效序列)。3个处理间共同含有200个OTU,温室间共同含有495个OTU。茶园土壤细菌主要优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门等。ACE指数、Chao1指数、Simpson指数与Shannon指数等α多样性指数均以露天栽培模式极显著高于温室。PC1和PC2主成分贡献率分别为65.10%、21.55%,共解释了86.65%(R 2=0.612,P=0.001)的信息。露天栽培处理差异指示种为酸杆菌门(Acidobacteriota)、Acidobacteriae等。温室处理指示种为罗丹诺杆菌科(Rhodanobacteraceae)、黄单胞菌目(Xanthomonadales)、弗兰克氏菌目(Frankiales)等。以上研究结果为从微生物水平上研究温室栽培模式对茶园土壤生态质量的影响提供了参考。

连作对甜瓜根际土壤细菌多样性及群落结构的影响

通过高通量测序研究不同连作年限甜瓜根际土壤中细菌的多样性和菌群结构,以期了解甜瓜连作的微生态机制,为连作障碍提供防治参考。研究结果表明:随着连作时间的增加,细菌多样性指数和丰富度指数先增加后下降。从4份甜瓜土壤样本中共获得35门和60属的细菌。优势门有6个,分别为:变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、放线菌门(Actinobacteria)、unclassified-Bacteria和拟杆菌门(Bacteroidota)。其中,变形菌门和拟杆菌门的丰度是先增加后下降,放线菌门丰度呈逐渐下降的趋势,酸杆菌门、芽单胞菌门和unclassified-Bacteria和绿弯菌门丰度呈先下降后上升的趋势;优势属分别为unclassified-Gemmatimonadaceae、unclassified-Bacteria、unclassifiedVicinamibacteraceae、unclassified-Vicinamibacterales、Subgroup-10、溶杆菌属(Lysobacter)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、硝化螺旋菌(Nitrospira)。

不同秸秆还田方式对烟稻轮作土壤细菌群落多样性和结构的影响

为探究不同秸秆(烟秆和稻秸)还田方式下烟稻轮作土壤细菌多样性和群落组成的变化特征及其影响因子,设置对照(CK)、改良剂(BP)、烟秆/稻秸直接还田(S0)、烟秆/稻秸-牛粪堆腐物还田(S1)、烟秆/稻秸-菜籽饼堆腐物还田(S2)以及还田物与改良剂配施(S0BP、S1BP、S2BP)处理进行烟草-水稻轮作盆栽试验,采用16S rRNA高通量测序技术对土壤细菌群落结构组成进行分析。结果表明:秸秆直接还田与秸秆还田配施改良剂还田能有效改善土壤理化性质;秸秆还田配施改良剂显著提高了细菌群落丰度,S1BP处理的细菌群落丰度最高;各处理对土壤细菌群落多样性指数没有显著影响。土壤中优势菌门是变形菌门(Proteobacteria,16.42%~26.01%)、绿弯菌门(Chloroflexi,15.62%~20.46%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,8.71%~15.86%)、放线菌门(Actinobacteriota,7.08%~11.47%)和厚壁菌门(Firmicutes,7.29%~11.74%)。秸秆还田显著提高了变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度;与秸秆还田相比,秸秆还田配施改良剂显著提高了拟杆菌门(Bacteroidota)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota)的相对丰度,显著降低了酸杆菌门(Acidobacteriota)和放线菌门(Actinobacteriota)的相对丰度。进一步的冗余分析和聚类热图分析表明,土壤pH、最小持水量、孔隙度、速效钾含量、溶解性有机碳含量、微生物生物量碳含量与脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度呈正相关关系,与硝化螺旋杆菌门(Nitrospirota)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和装甲菌门(Armatimonadota)相对丰度呈负相关关系,是影响土壤细菌群落结构的主要环境因子。研究表明,烟草和水稻秸秆直接还田及其与改良剂配施还田均可改善土壤理化性质,并有利于提高土壤细菌群落的丰度。

模拟氮沉降对猫儿山亚热带常绿阔叶林土壤细菌多样性和群落结构的影响

为了解大气氮沉降下猫儿山土壤细菌群落的变化规律,以猫儿山亚热带常绿阔叶林为对象,设置4种不同施氮处理[0(CK)、50(Ⅱ)、100(Ⅲ)和150(Ⅳ)g·m^(-2)·a^(-1)],采用高通量测序技术研究不同施氮量对土壤细菌多样性和群落结构的影响。结果表明,处理Ⅲ的特有土壤细菌OTU数量最多。随施氮量增加,辛普森指数降低,处理Ⅱ的辛普森指数最高;随施氮量增加,香农和Chao 1指数均呈先升后降的趋势,处理Ⅲ的香农和Chao 1指数均最高。土壤细菌群落以酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和放线菌门(Actinobacteria)为主。NMDS和聚类分析表明,不同施氮处理未造成细菌群落结构明显分离。LDA分析表明,处理Ⅲ的差异性物种数量最多,绿弯菌门可作为氮添加后的指示性物种。100 g·m^(-2)·a^(-1)施氮量最有利于土壤细菌生长,150 g·m^(-2)·a^(-1)施氮量对土壤细菌生长有一定抑制作用。

昆嵛山常见林型土壤细菌的群落结构及多样性分析

本研究依托国家级自然保护区昆嵛山,分析其常见林型的土壤细菌群落结构与多样性,研究林分差异对土壤细菌群落的影响,为该区域森林健康和可持续发展提供理论支持,同时加深对植物与微生物之间相互作用的认识。选取赤松林(Pinus densiflora forest)、麻栎林(Quercus acutissima forest)、赤松-麻栎混交林、刺槐林(Robinia pseudoacacia forest)和杂木林为研究对象,以无林地为对照,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析了6种林型下土壤细菌多样性、群落组成的差异,及其与土壤化学性质的关系。结果显示:变形菌门(Proteobacteria)是优势菌门,其次主要类群有酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)等。不同林型显著影响土壤细菌群落丰富度、均匀度指数,其中麻栎林土壤细菌多样性指数最高,混交林土壤细菌多样性指数最低,麻栎林土壤的ACE指数和Shannon指数均显著高于赤松林、杂木林、刺槐林和混交林。不同林型土壤细菌多样性变化可能与土壤pH值差异密切相关。NMDS和ANOSIM分析显示不同林型间土壤细菌群落结构具有显著差异(P <0.05),推断不同林型间植物凋落物及根系分泌物差异可能是驱动细菌群落变化的重要原因;此外,对环境因子与土壤细菌群落结构差异的关联分析显示,土壤全磷与有效磷含量可能是影响昆嵛山不同林型土壤细菌群落结构差异的关键环境因子。本研究从细菌多样性和群落结构对林型变化响应的角度,为探索温带森林生态系统健康管理提供了科学依据。

滨海盐碱地苜蓿-小黑麦轮作对土壤细菌和真菌群落多样性与网络结构的影响

把豆科植物纳入作物轮作体系,不仅促进农业生态系统的可持续发展,而且为提高作物产量提供了一条关键途径,尤其是应用在低投入和低多样性农业系统时。然而,土壤微生物群落对于豆科作物轮作的响应仍鲜有研究。以典型滨海盐碱地为研究对象,利用高通量测序技术深入探究了土壤微生物群落结构和共现网络模式对于冬小黑麦(Triticosecale Wittmack)-夏玉米(Zea mays L.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)-冬小黑麦两种轮作模式的响应。结果显示,相对于小黑麦-玉米轮作,苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落多样性影响较小,但降低了真菌群落丰富度,这可能与土壤氮和磷含量的变化有关。非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落结构的影响较小,但改变了真菌群落结构,这可能与土壤pH和土壤有机碳含量的变化有关。共现网络分析结果表明,苜蓿-小黑麦轮作增加了细菌群落共现网络的复杂性和稳定性,具体表现在网络节点数、连接数、平均连接度、关键节点以及负连接数的增加,平均路径长度的降低。然而,真菌群落共现网络的复杂性和稳定性却表现出了相反的趋势。该研究表明,细菌和真菌对苜蓿轮作具有不一致的响应,在探究豆科作物轮作对土壤微生物的影响时,应当充分考虑这种不一致响应。

不同林龄桉树人工林土壤细菌群落结构与功能多样性变化特征

【目的】探究林龄增长对桉树人工林土壤细菌群落的影响,为提升桉树人工林土壤生态系统功能提供理论依据。【方法】以广西国有大桂山林场不同林龄(1、2、3、5、7 a)桉树人工林为研究对象,分析不同林龄桉树人工林土壤理化性质、微生物生物量以及土壤细菌群落组成、共现网络、功能特征及其影响因素。【结果】(1)随林龄增长,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、微生物生物量碳(MBC)整体均呈先下降后上升的变化趋势,微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)随林龄增长显著增加。(2)土壤养分TOC/TN表现出先上升后下降的趋势,MBN/TN、MBP/TP表现为随林龄增长显著升高。MBC/MBN、MBC/MBP则随林龄增长显著下降,呈现“表层聚集性”特征。(3)细菌α-多样性随土壤深度增加显著降低。土壤优势细菌类群为酸杆菌门、变形菌门。(4)共现网络分析得出,细菌以共存作用为主导,细菌间的协同作用较大,7 a林分的网络复杂性较高,表明其细菌群落间相互作用更为复杂,有利于土壤生物因子的稳定。细菌功能预测以糖代谢和氨基酸代谢为主,大部分功能差异随林龄增长不显著。(5)TN、DON、TP、TN/TP与较低丰度细菌群落WPS-2门、拟杆菌门、厚壁菌门显著正相关,说明较低类群也可能在保持土壤稳定上发挥作用。【结论】土壤碳、氮、磷是桉树生长过程中的重要限制因素,应注重早期桉树人工林的生长管理,适当延长轮伐期,施用有机肥或菌肥,以提高细菌群落结构稳定性尤其是优势细菌类群的稳定,这对改善桉树人工林土壤质量具有重要意义。

若尔盖国家自然公园四川片区不同生境下土壤细菌群落结构及多样性分析

[目的]揭示若尔盖国家自然公园四川片区不同生境下土壤细菌的群落结构及物种多样性。[方法]以若尔盖国家公园四川片区不同生境下的5种土壤(沼泽土、亚高山草甸土、草甸土、褐土和风沙土)为研究对象,借助高通量测序技术对土壤细菌多样性和群落结构进行分析,并讨论土壤理化性质与菌群结构的关系。[结果](1)在土壤细菌分类研究中,共鉴定出36个门,其中优势菌群为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi)。(2)在不同土壤细菌α-多样性分析中,亚高山草甸土(YGS)的Chao1、Observed Species、Shannon和Simpson指数均为最高,表明该土壤中细菌群落数量和多样性最高。(3)在不同土壤细菌β-多样性分析中,褐土(HT)、沼泽土(ZZT)、亚高山草甸土(YGS)以及风沙土(ST)相互高度重叠,表明该地区这4种土壤细菌群落结构组成相似,而草甸土(CD)土壤细菌群落具有显著差异(P<0.05)。(4)对不同生境的RDA冗余分析中,放线菌门与土壤pH呈正相关;变形菌门与土壤pH和全钾(TK)呈正相关;厚壁菌门与有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和含水量(MC)显著正相关。[结论]本研究揭示了若尔盖自然公园四川片区不同生境下土壤细菌群落组成结构的差异性和多样性,以及这些差异与环境因子的强相关性。该结果不仅有助于深化对土壤微生物生态学的理解,而且为土壤生态系统的管理提供了科学依据。

不同生长年限唐古特大黄根部土壤中细菌群落结构及多样性

目的:明晰种植唐古特大黄对土壤微生物群落结构的影响。方法:采用高通量测序技术,分析不同生长年限(1~4年)唐古特大黄根部不同深度(1~20 cm、21~40 cm和41~60 cm)土壤中细菌群落结构特征。结果:在不同生长年限唐古特大黄根部土壤中共获得2080个细菌操作分类单元(OTU),隶属于28门84纲172目263科441属480种。变形杆菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)是唐古特大黄根部土壤中相对丰度排名前5的优势类群,相对丰度之和达到0.80以上;Mantel检验结果表明,土壤碱解氮、土壤微生物量氮(MBN)和土壤微生物量磷(MBP)含量及硝酸还原酶、纤维素酶和蔗糖酶活性对细菌群落结构影响极显著(P<0.01);土壤全磷、速效钾含量和过氧化氢酶活性对细菌群落结构影响显著(P<0.05)。受土壤理化因子、微生物量和酶活性的影响,细菌数量和多样性指数随唐古特大黄生长年限的增加呈现出先减少后增加的“马鞍型”趋势,在生长第3年时最低。NMDS分析结果显示唐古特大黄生长第3、4年时,第2土层和第3土层中细菌群落结构与其他样品存在明显差异。FAPROTAX生态功能分组中,化能异养型菌类丰度最高,达24.0%~32.0%,需氧异养型类群次之,占20.7%~28.2%,起硝化作用的菌类相对丰度约为12.5%~18.1%。结论:随着唐古特大黄生长年限的增加,土壤中细菌群落结构和功能类群发生了演替。

淡水生态系统细菌群落多样性和结构研究进展

人类活动和气候环境对淡水生态系统的影响越来越显著。细菌通常占淡水生态系统中微生物总量的90%以上,淡水生态系统中细菌群落多样性和群落结构的改变显著影响其在生物地球化学过程和生态动力学中的作用。通过对比不同淡水生态系统(河流、湖泊等)、不同环境介质(水体、沉积物、河岸土壤等)中细菌群落多样性和结构,分析了影响细菌群落结构的物理化学因素,介绍了现有研究细菌群落的分子生物学方法。已有的研究表明,未来还需对多种淡水生态系统和其他环境介质中的细菌群落展开系统测量和研究,为环境监测和保护淡水生态系统提供基础信息。

落叶松-白桦混交林土壤细菌群落结构与多样性及其影响因素

研究落叶松-白桦混交林的土壤菌落结构与多样性及影响因素。方法 采用高通测量技术来对内蒙古赤峰市巴林右旗罕山林场中的落叶松-白桦混交林和自然荒地中的细菌结构和多样性进行分析。采用线性判别分析方法和坐标分析方法来进行土壤细菌群落的差异性分析,然后采用方差分析方法和冗余分析方法来分析土壤养分对细菌群落的影响。结果 放线菌门、变形菌门、酸杆菌门是混交林与荒地土壤的主要优势菌门,混交林地表层土壤中的黄色杆菌科、分枝杆菌属、慢生根瘤菌属相对丰度显著高于荒地;混交林与荒地土壤在表层与底层的细菌群落差异显著,主要差异类群包括拟杆菌门、甲基肌酐门等,且混交林与荒地间的差异大于土层间的差异;土壤速效氮、有机质、碱性蛋白酶是驱动混交林与荒地土壤细菌群落结构变化的主要环境因素。

秸秆还田下氮素调控对盐碱地玉米根际土壤细菌群落多样性的影响

为探明秸秆还田措施下氮素调控水平对盐碱地玉米根际土壤细菌群落多样性的影响,选取2016—2020年连续5年秸秆还田定位试验土壤,建立盆栽试验,设置不施氮(N0)、施氮量180 kg/hm^(2)(N180)、360 kg/hm^(2)(N360)、540 kg/hm^(2)(N540)4个处理,分析不同氮素调控水平下土壤关键理化因子特性及根际土壤微生物群落多样性变化。结果表明,不同氮素调控水平对土壤全盐含量、pH值及有机质含量无显著性影响(P>0.05)。其中,N360处理相比N0处理显著增加速效氮、有效磷及速效钾含量,且增加脲酶、碱性磷酸酶及蔗糖酶的活性。基于高通量测序发现,根际土壤细菌OTU在各处理间大小依次为N180>N0>N540>N360,N180处理相比N0处理提高Chao1指数,而N180、N360、N540处理相比N0处理降低了Shannon指数;群落结构组成显示,N180、N360、N540处理相比N0处理降低门水平下优势菌群变形菌门(Proteobacteria)相对丰度,提高酸杆菌门(Acidobacteria)G6分属及芽单胞菌属(Gemmatimonas)、亚硝化球菌属(Nitrososphaera)相对丰度;冗余分析得出土壤有效磷与细菌群落间关系密切。综上,秸秆还田措施下,施氮量360 kg/hm^(2)处理提高土壤速效养分含量、酶活性,而施氮量180 kg/hm^(2)有助于增加根际土壤细菌OTU,同时能提高土壤细菌物种总数,改善土壤群落结构。

油茶根腐病根际土壤、根系内真菌群落结构和多样性分析

为明确患根腐病的油茶在不同病情等级下根系和根际土壤内真菌群落组成、多样性、功能特征及与环境因子的关系,以德宏州梁河县的油茶为研究对象,利用高通量测序技术对5个病情等级的油茶根系及根际土壤内真菌的转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列进行测序。结果表明,染病油茶根系及根际土壤内的真菌群落多样性(Shannon指数)降低,根系中真菌总OTUs(operational taxonomic units)、特有OTUs和丰富度(Chao1指数)呈先增加后减少的趋势;根际土壤中染病油茶真菌群落的均匀度和丰富度上升。门水平上,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为根系及根际土壤中共同的优势菌门,球囊菌门(Glomeromycota)和被孢囊门(Mortierellomycota)在根系中丰度表现为逐级递减的趋势。属水平上,患病后油茶根系内树状孢属(Dendrosporium)、暗双胞属(Cordana)、Matsushimamyces、无柄盘菌属(Pezicula)、黑孢盘属(Melanconium)的丰度明显上升。油茶林下土壤真菌群落结构的主要影响因子为速效钾、有机质、pH、速效磷,真菌群落与环境因子联合分析结果表明,部分有益菌和磷含量呈正相关,部分病原菌和钾含量呈负相关。FUNGuild功能分析表明,油茶根系及根际土壤中真菌以腐生型为主,健康油茶中共生营养型真菌丰度最高,染病后逐渐降低;从Ⅱ级病害以后的油茶根系内植物病原功能群开始成为优势功能群。综上所述,油茶患病后真菌的多样性减少,根系内部分有益真菌丰度减少,植物病原菌和腐生菌增加,丛枝菌根真菌的定殖在调节油茶病健关系中发挥着重要的作用。针对德宏州梁河县的油茶基地,需要多施钾肥和磷肥,减少氮肥的施用,可提高部分有益菌的丰度,降低病原菌的丰度,从而减轻油茶根腐病的发生。

硒砂瓜根系不同生态位细菌群落多样性及结构分析

【目的】分析硒砂瓜根系不同生态位细菌群落结构及多样性,为了解硒砂瓜根系微生物组成规律,挖掘微生物资源,维持硒砂瓜根系土壤健康及微生物生态系统稳定提供理论参考。【方法】采用五点取样法采集根围、根际、根表和根内4个生态位土壤样品,分别标记为SRW、SRJ、SRB和SRN,通过使用Illumina Miseq测序平台对硒砂瓜根系不同生态位细菌群落进行解析,探究硒砂瓜细菌群落Alpha多样性指数,包括Sobs、Shannon、Simpson、Chao1和ACE指数,比较各生态位及内生菌与硒砂瓜根系其他生态位在门和属分类水平上的细菌物种差异,并进行主坐标分析(PCoA)及溯源分析。【结果】土壤中(SRW、SRJ及SRB)细菌群落Sobs、Shannon、ACE和Chao1指数均显著高于内生菌群落(SRN)(P<0.05,下同),多样性即Shannon和Simpson指数排序为SRJ>SRW>SRB>SRN,丰富度即ACE和Chao1指数排序为SRW>SRJ>SRB>SRN。硒砂瓜根系不同生态位细菌类群的优势门均为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteriota),各生态位变形菌门占比59.59%~84.62%,4个生态位的优势属均为根瘤菌属(AllorhizobiumNeorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和固氮菌属(Azotobacter),根瘤菌属占比5.48%~15.68%。PCoA结果显示,硒砂瓜根系不同生态位的群落结构存在显著差异(R2=0.6651,P=0.001)。根系各生态位相对丰度前15的物种中,10个细菌门和8个细菌属的相对丰度存在显著差异。内生菌与硒砂瓜根系其他生态位相对丰度前15的物种中,8个细菌门和5个细菌属的相对丰度存在显著差异。溯源分析结果发现根际细菌群落中有55.70%来源于根围细菌,根表细菌群落中有65.75%来源于根际细菌,根内细菌群落中有90.75%来源于根表细菌,表明硒砂瓜根系不同生态位细菌群落来源之间存在一定相关性。【结论】宁夏硒砂瓜根系不同生态位细菌群落组成丰富,相对丰度有差异且细菌群落来源具有一定相关性,不同生态位对细菌群落具有选择及过滤作用。

松辽平原杨树人工林土壤微生物群落结构及其功能多样性的林龄差异

【目的】探究杨树人工林林龄变化对土壤微生物群落结构和功能群特征的影响,为杨树人工林的地力维护和可持续经营提供科学依据。【方法】以辽宁省新民市2、4、7、10和14年生欧美杨I-214杨人工林为研究对象,测定0~20 cm土层土壤理化性质,利用高通量测序技术分析不同林龄I-214杨人工林土壤细菌和真菌群落结构及其功能多样性差异。【结果】土壤有机碳、硝态氮、速效钾和有效磷含量均随林龄增长呈先降后升的变化趋势。土壤优势细菌门为变形菌门和酸杆菌门,其中变形菌门的相对丰度随林龄增长而增加;优势真菌门为子囊菌门和担子菌门,相对丰度几乎不受林龄影响。土壤细菌香农指数随林龄增长呈先降后升的变化趋势,在林龄2年时最高。冗余分析表明,土壤密度、pH和速效钾、有效磷含量显著影响土壤细菌群落,土壤全氮和硝态氮含量显著影响土壤真菌群落;土壤微生物群落功能预测表明,具有碳和氮转化功能的细菌群落相对丰度随林龄增长而增大,且土壤细菌香农指数、碳转化功能群落相对丰度以及土壤硝态氮、速效钾、有效磷养分含量均在林龄10年时开始呈现出明显降低趋势。【结论】松辽平原区I-214杨人工林土壤细菌群落较真菌群落更易受林龄影响,林龄10年时为关键转折点,土壤细菌群落多样性、碳转化功能群相对丰度以及部分养分含量下降,需考虑采取适宜经营措施,以维持土壤肥力以及微生物群落结构和功能多样性。

不同施肥年限对红壤细菌多样性及群落结构演替的影响

为探讨不同年限施肥处理对旱地红壤细菌多样性和群落结构演替的影响,基于中国科学院红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验,采集种植玉米后第1年(Y2011)、第3年(Y2013)和第7年(Y2017)的土样进行分析。试验处理分为不施肥(CK)、化肥(N)和化肥+秸秆猪粪配施(NSM)3个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异。结果表明:(1)施肥处理显著提高了土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷养分含量,NSM处理对土壤肥力的提升效果比N处理好,且随着施肥年限的延长,提升效果越显著;(2)与Y2011相比,Y2013和Y2017下CK、N和NSM处理的细菌α多样性均显著提高,且N和NSM处理细菌多样性显著高于CK处理;(3)主坐标分析和聚类分析表明,土壤细菌群落主要通过施肥年限聚类在一起,但同一施肥年限下不同施肥处理之间细菌群落结构没有显著差异;(4)土壤全磷是驱动细菌多样性和群落结构变异的最关键因子。本研究从细菌多样性增加的角度,为探索有机培肥下红壤肥力提升和生态系统健康管护提供了科学依据。

中川208烟草内生细菌微生物群落结构及其多样性

【目的】分析中川208四个器官(根、茎、叶、花)的细菌群落多样性与物种组成,为利用中川208内生细菌资源提供科学依据。【方法】以中川208的根、茎、叶、花为研究对象,采用高通量测序与生物信息学分析方法,解析中川208不同器官内生细菌的群落结构与物种组成,探讨植物养分特征对优势细菌菌群的调控作用。【结果】(1)从中川208四种样品中共获得5460条特征序列(amplicon sequence variants:ASVs),归属于19门、72纲、161目、285科和389属。(2)各样本的细菌群落多样性为根>茎≥花>叶。Beta多样性和聚类分析表明,中川208的根和叶内生细菌群落组成较相似,与花和茎有明显区别。(3)物种组成上,根、茎、叶内以变形菌门和放线菌门相对丰度最高,花中以厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度最高。LEfSe分析结果表明,中川208不同器官中的细菌群落构成在属水平上存在显著差异性,特别是细菌属不动杆菌、短波单胞菌、异根瘤菌、芽孢杆菌、金黄杆菌、肠杆菌、另枝菌、毛螺菌、普拉梭菌、瘤胃球菌和Rosenbergiella的相对丰度在茎、叶、花内差异显著。(4)冗余分析表明,烟株总N(R2=0.730, P <0.001)、总糖(R2=0.883, P <0.001)和Mg(R2=0.907, P <0.01)含量与各器官中的优势细菌群落分布密切相关。【结论】中川208内生细菌群落多样性自根依次向花、茎、叶呈递减趋势,且不同器官中的内生细菌群落在物种组成上具有明显差异性。中川208植物器官中存在多种显著富集的细菌菌群,值得进一步研究与开发利用。