古尔班通古特沙漠苔藓结皮中可培养细菌多样性特征

在不同类型的生物土壤结皮中,苔藓结皮蓄水能力、抗机械干扰和固沙的能力最强,在受损沙地的人工修复中发挥着更为重要的生态作用。通过挖掘具固氮、固沙等功能的重要菌株资源可改善苔藓结皮的土壤结构、增强苔藓植物抗旱性、提高苔藓生长。前期工作中发现集中分布于垄间低地的苔藓结皮中微生物数量远高于沙垄其它部位的结皮,但究竟是哪些特殊类群的细菌对苔藓结皮的生态功能产生影响尚不清楚。本文对苔藓结皮中数量占绝对优势的细菌多样性进行了进一步的分析,结果表明:(1)分离、纯化的25株菌可初步归为3门3纲4目6科6属,未见新属。其中,芽孢杆菌属(Bacillus)占绝对优势(52%);(2)进一步的blast同源性分析表明,25株菌可归为18个OTUs(OperationalTaxonomicUnit),未见疑似新种(同源性均>97%),其中芽孢杆菌属OTU比例最高(39%);(3)将结果与前期工作中地衣结皮可培养细菌多样性进行了对比分析,发现该沙漠苔藓结皮中的可培养细菌Shannon-Wiener多样性指数为2.77,高于地衣结皮(2.55)。这与苔藓结皮具有更强的抗风蚀能力和更高的蓄水能力有关。而硅酸盐细菌在两类结皮中均存在,该类菌株将与苔藓植物协同固沙,推进生物土壤结皮的发育。

古尔班通古特沙漠地衣结皮中可培养细菌多样性初探

为了解古尔班通古特沙漠优势结皮类型——地衣结皮中可培养细菌的多样性,利用3种培养基经稀释涂布和划线分离得到18株纯培养菌株。对分离的所有菌株提取基因组DNA,利用细菌通用引物扩增得到16SrDNA的序列并测序。结果表明:(1)基于Ribosomal Database Project(RDP)在线归类分析,18株菌可初步归为3门3纲3目6科6属,未见新属,未分离到固氮菌属(Azotobacter)。其中,6株归为变形菌门(Proteobacteria)、6株属于放线菌门(Actinobacteria)、6株属于厚壁菌门(Firmicutes);不动杆菌属(Acinetobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)为优势属,分别占分离菌株数的33%、28%、22%。(2)在EzTaxon-e数据库中对各菌株序列进行进一步的BLAST同源性分析表明,18株菌可进一步归为14个OTUs(Operational Taxonomic Unit),未见疑似新种(同源性均>97%),其中链霉菌属OTU比例最高(35.71%),依次为不动杆菌属和芽孢杆菌属(二者均为21.43%)。(3)古尔班通古特沙漠地衣结皮中的可培养细菌Shannon-Wiener多样性指数为2.5532,均匀度指数为0.9675。(4)上述可培养细菌在生物土壤结皮中具有固沙、加速矿化、生防等多重生态潜能。

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)根鞘中可培养细菌多样性

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋植物。野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构。作为浅根系植物对高温、缺水恶劣环境的特殊应答结构,根鞘对羽毛针禾忍耐干旱胁迫尤为重要。土壤微生物是影响根鞘形成和稳固程度的重要因素,基于前期对羽毛针禾根鞘微生物数量分布特征的分析结果,结合选择性培养基分离纯化、16SrDNA序列测序、Biolog-Eco技术更进一步地分析了可培养细菌多样性特征。结果表明:(1)基于Ribosomal Database Project(RDP)classifier分析,分离、纯化的17株菌可初步归为3门5纲5目8科8属,未见新属。其中,芽孢杆菌属(Bacillus)占绝对优势(23.53%)。(2)EzTaxon-e数据库中对各菌株序列进行进一步的blast同源性分析表明,17株菌可进一步归为13个OTUs,未见疑似新种(同源性均>97%),其中芽孢杆菌属OTU比例仍然最高(23.08%)。(3)根鞘中的土壤细菌群落代谢活性、土壤细菌群落多样性指数(Shannon指数及McIntosh指数)、可培养细菌对糖类、氨基酸类等各类碳源的利用率均显著高于外围土壤。独特的微生物类群是影响根鞘形成的重要外部因素,其与根系分泌物的互动关系值得深入研究。