水稻—马铃薯轮作对盆栽土壤细菌群落结构的影响

【目的】研究耕作系统对土壤微生物群落的调节能力,为合理布局耕作系统奠定基础。【方法】以马铃薯连作为对照种植系统,在4种条件下(土壤灭菌加施肥、土壤灭菌不施肥、土壤不灭菌加施肥、土壤不灭菌不施肥)设计盆栽试验。通过PCR技术扩增并测序水稻—马铃薯轮作(以下简称“稻薯轮作”)和马铃薯连作系统中每个种植季节作物根区土壤样本的细菌16S rRNA基因的V3~V4区域,并比较细菌群落的物种组成、多样性、功能组成和生态网络。【结果】稻薯轮作可显著影响土壤细菌群落结构。在未灭菌条件下,轮作施肥和未施肥土壤的细菌群落丰富度指数分别显著提高15.62%和9.05%,香农多样性指数分别显著提高2.45%和1.71%;而连作土壤细菌群落的物种多样性和丰富度无显著变化。在土壤灭菌后,稻薯轮作土壤细菌群落物种的丰富度指数和香农多样性指数可提高到灭菌前水平;而连作土壤细菌群落物种的香农多样性指数显著降低,丰富度仅在施肥时恢复到土壤灭菌前水平。稻薯轮作和马铃薯连作土壤细菌群落功能组成差异分析表明:稻薯轮作可显著提高13类土壤功能菌群的丰度;而连作仅能提高4类土壤功能菌群的丰度,其中包括几丁质分解菌和植物病原菌。与连作相比,轮作土壤细菌群落生态网络的介数中心性、边数、图密度、节点数、平均度、图径、模块性和平均路径长度分别提高了10.00倍、2.50倍、2.40倍、1.10倍、0.64倍、0.63倍、0.55倍和0.40倍;而细菌病原菌属群体生态网络的介数中心性、图密度、边数、平均度、节点数和度中心性分别降低了71.4%、67.7%、50.9%、36.1%、23.2%和11.1%。此外,冬季马铃薯种植土壤的病原菌属群体物种的生态网络拓扑特征参数也较夏季耕作土壤显著降低。【结论】稻薯轮作可显著提高土壤细菌群落的物种和功能多样性及调控土壤细菌群落物种的相互作用,对土壤细菌群落具有显著的调节作用。

基于Hiseq测序分析沉香不同层的细菌分布特征

为探究沉香不同层之间细菌群落结构与多样性,该文采用Hiseq高通量测序分别对沉香不同层样品进行细菌群落结构分析。结果表明,沉香5个分层15个样品共获得1 150 096条优化序列及9 690种OTUs,其物种分属于28个细菌门、61个纲、110个目、212个科和384个属中。进一步分析发现,白木层(NL)细菌物种丰富性最低,OTUs种类最少;沉香层(AL)和NL共有OTUs数量为0,差异较大。同时,NL与其他4层在细菌群落结构及物种多样性方面都存在显著性差异,与过渡层(TL)有部分类似的细菌群落分布,如葡萄球菌科Staphylococcaceae的葡萄球菌属Staphylococcus为二者共同优势菌属;非白木的4层组织中的细菌种类结构相似性较大,共有的4个菌属分别为Acidibacter、慢生根瘤菌属Bradyrhizobium、热酸菌属Acidothermus和鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas,其中前3种菌属占沉香类物质DA层和AL层细菌群落的主导地位,且Bradyrhizobium在AL层最为丰富。研究结果表明,白木香在结香过程中细菌群落多样性及丰富度在宿主中呈递减分布趋势,不同分层的细菌富集具有显著差异性,为揭示细菌如何参与和调控沉香结香的研究提供基础数据。