浑善达克沙地生物土壤结皮及其下层土壤中固氮细菌群落结构和多样性

【背景】荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚。【目的】阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性。【结果】固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs)(下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中Unclassified_f_Nostocaceae占90.99%;地衣结皮(HSL)中Scytonema和Unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85%和44.14%;HSM中Unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、Unclassified_o_Nostocales分别占29.21%、22.57%、15.34%、14.74%和10.60%;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、Unclassified_p_Proteobacteria、Unclassified_c_Alphaproteobacteria分别占33.80%、25.66%、18.20%和10.62%;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用。【结论】藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加。本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据。     

中央戈壁石下生物土壤结皮固氮细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁荒漠石下生物土壤结皮(Biological Soil Crusts,BSCs)由石下生物定殖繁衍而成,广泛存在于石英石下方,在相关生态系统的物质循环中起重要作用;其细菌群落结构受空间和土壤环境因子影响而变化较大。固氮细菌是石下BSCs的形成和发育主要驱动力;中央戈壁面积较大,为温带的代表戈壁之一,但目前其石下BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚未有研究报道。【目的】阐释中央戈壁石下BSCs中固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】应用Mi Seq对nif H基因进行高通量测序,并使用生物信息学方法基于nif H序列分析固氮细菌的群落结构和多样性及其影响因素。使用CoNet软件绘制物种共现性图,以期揭示石下固氮细菌群落结构的关键物种。【结果】石下固氮细菌的优势菌门有Cyanobacteria (47.20%-69.90%)和Proteobacteria (27.47%-48.91%);优势菌属为Scytonema (45.05%-69.09%)、Skermanella (10.26%-20.48%)和未知属(13.72%-22.00%);9月份物种丰富度较5月份高,但这2个月份的多样性无明显差异;在土壤理化因子中,速效氮对石下固氮细菌群落组成的影响最大;其中各微生物之间均存在较强的互作关系,以共存关系为主(约占66.98%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点属于Alphaproteobacteria。【结论】中央戈壁石下BSCs中固氮细菌以Cyanobacteria和Proteobacteria为最优势菌群;Alphaproteobacteria为稳定石下BSCs固氮细菌群落的关键类群,可能是主要固氮者,这为认识和利用石下生物土壤结皮固氮细菌提供了基础依据。     

浑善达克沙地夏冬季浅色型生物土壤结皮中古菌的系统发育多样性

【目的】生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)对于遏制土壤荒漠化、恢复荒漠地区生态环境起着重要作用。BSCs形成和发展的关键角色是微生物。但关于BSCs中微生物组成的认识还不够全面和系统,特别是对其中的古菌鲜有研究报道。【方法】通过构建和分析古菌16S rRNA基因克隆文库,揭示浑善达克沙地BSCs中古菌多样性和系统发育类型组成,并比较它们夏季和冬季的变化。【结果】BSCs样品颜色为褐色,厚度较薄,所含氮和磷营养养分不高;8月份和11月份的BSCs古菌16S rRNA基因文库覆盖度均达95%以上,代表性强;两个文库共得到可用的142条古菌16S rRNA基因序列,以0.03为Cutoff值、这些序列分入10个OTUs中,两个季节的最优势种群相同;8月份和11月份的古菌均属于奇古菌门,但群落结构存在很大的不同,即各自所独有的种群分别有1个和4个;BSCs中古菌多样性均不高,但11月份的明显高于8月份的。【结论】温带沙地浅色型BSCs中古菌的主要为奇古菌、多样性低,其群落结构随季节变换而有较大变化。本研究为系统认识BSCs古菌的多样性及其生态作用提供了基础。     

中央戈壁石下生物土壤结皮中细菌群落结构和多样性

【背景】戈壁石下生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)中的微生物在干旱、半干旱地区生态系统物质循环中起重要作用,其细菌群落结构和多样性因气候和地理环境的不同而存在较大差异。中央戈壁面积大,其石下BSCs中细菌群落结构和多样性却知之甚少。【目的】比较中央戈壁石下BSCs和周围裸土中细菌群落结构和多样性的异同,揭示环境因子对它们的影响以及细菌之间的相互作用关系。【方法】利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因进行高通量测序,使用生物信息学分析方法分析细菌群落结构和多样性及其影响因素;基于CoNet软件绘制物种共现性网络图,利用Cytoscape 3.5.1软件将网络图可视化。【结果】石下BSCs的速效磷(Available phosphorus,AP)、速效氮(Available nitrogen,AN)和叶绿素a (Chlorophyll a,Chl a)的含量均明显高于周围裸土(最高高出471%),而pH则略低于周围裸土;石下BSCs中细菌的最优势菌门为Cyanobacteria(45.85%-53.77%),优势属(9.25%-18.42%)有Trichocoleus、Chroococcidiopsis和属于Cyanobacteria纲的1个未知属;临近裸土中细菌的最优势菌门为Actinobacteria (38.82%-44.69%),优势属(5%)有Arthrobacter、Rubrobacter和其它3个属于放线菌门或酸杆菌门的未知属;在土壤理化因子中,AP对石下细菌群落组成的影响最大;除Actinophytocola属和Cyanobacteria纲中的未知属外,其他微生物之间均存在较强的互作关系,其中以共存的互作关系为主(约占60%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点都属于Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲。【结论】中央戈壁石下BSCs中的细菌群落结构和多样性明显不同于临近裸土,Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲的细菌是该地区石下早期BSCs形成和发育最初及最重要的驱动力。     

腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮对土壤有机碳矿化的影响

生物土壤结皮(BSCs)是荒漠生态系统的重要组成部分,是该区土壤碳循环及碳平衡的关键影响因素。研究了腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮覆盖下土壤碳矿化过程及其对温度(10℃、25℃和35℃)和水分(土壤含水量10%和25%)变化响应特征,分析了土壤碳矿化过程与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)结皮的形成和发育显著影响土壤有机碳矿化过程,藻类、地衣和藓类结皮覆盖的土壤碳矿化速率和CO_2-C累积释放量均显著高于去除结皮的土壤,不同类型BSCs覆盖土壤和去除结皮土壤之间均表现为藓类结皮土壤地衣结皮土壤藻类结皮。(2)含结皮层土壤的平均和最大矿化速率均随温度升高和水分增加而逐渐增大,有结皮覆盖的土壤和去除结皮的土壤对温度和水分变化的响应规律相同。(3)有结皮土壤和去除结皮土壤碳矿化速率的温度敏感性(Q_(10))与结皮类型密切相关,均表现为藓类结皮地衣结皮藻类结皮。结果表明生物土壤结皮由以藻类为主向以藓类为主的演变进一步促进了土壤碳矿化过程,结皮对土壤碳循环的调控作用受水热等环境因子的共同影响。     

艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构

【目的】旨在揭示耐盐植物芦苇根际与非根际土壤AOA群落结构间的差异,为深入研究盐生植物根际土壤微生物与耐盐性之间的关系提供理论基础。【方法】应用高通量测序技术以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,对新疆艾比湖湿地荒漠生态系统不同季节(春、夏、秋)芦苇根际与非根际土壤氨氧化古菌(AOA)的多样性和群落结构进行研究。【结果】结果表明,不同季节芦苇根际土壤AOA多样性和丰富度存在差异,相比非根际土壤,夏季和秋季芦苇根际土壤AOA多样性较低丰富度较高,春季多样性较高丰富度较低。芦苇根际土壤中AOA的多样性为春季夏季秋季。AOA群落组成分析表明,土壤样品中AOA群落主要集中在泉古菌门(Crenarchaeota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),其中泉古菌门为主要优势菌门。RDA分析表明,含水量(SM)、有机质(SOM)、总氮(TN)和pH是影响芦苇根际土壤AOA群落多样性和丰富度的主要环境因子。【结论】不同季节芦苇根际土壤AOA多样性及丰富度存在差异,相比非根际土壤,芦苇根际土壤AOA更丰富。     

高通量测序分析环保肥料增效剂对马铃薯根际土壤真菌多样性变化影响

【目的】高通量测序技术对研究环境样品中微生物群落组成具有很大的应用价值。土壤微生物群落结构和多样性及其变化在一定程度上反映了土壤的质量。旨在从微生物群落结构的角度阐述环保肥料增效剂对马铃薯根际土壤主要真菌类群结构的影响。【方法】通过高通量测序结果对比分析应用增效剂前后马铃薯根际真菌宏基因组ITS1区,并依据RDP中设置的分类阈值对序列进行物种分类。【结果】测序结果经过质量控制,共获得有效条带437 375条,依据97%的序列相似性做聚类分析,获得全部样品的可分类操作单元(OTUs)共633个。子囊菌的总体数量在所有样品中最多(相对丰度在56.95%-97.23%之间),且处理后呈增加趋势(HY除外),而担子菌门数量在处理后呈下降的趋势。基于真菌ITS1高通量测序结果获得的α指数显示,样品内部处理和对照之间真菌物种多样性有差别。基于真菌ITS1高通量测序获得的β指数显示,处理组与对照组的真菌多样性之间没有差别,这表明真菌多样性之间的差异更多地取决于样品采集地点。【结论】土壤特性是影响真菌种群的重要因素之一,环保肥料增效剂显著改善了土壤真菌的种群结构。     

三峡库区水体中固氮微生物多样性及其影响因素

【目的】研究分析不同时空条件下三峡库区水体固氮微生物多样性,并探讨其与地球化学参数的相关性。【方法】采集三峡库区不同时间(三月份和六月份)和空间(干流与支流)的水体样品,对其进行地球化学参数分析,并通过构建克隆文库分析样品中固氮功能基因(nifH)的多样性进而探讨其与水体地化参数的相关关系。【结果】统计分析显示三峡库区水体固氮微生物α-多样性和群落组成具有时空差异。支流水体样品的固氮微生物α-多样性高于干流水体样品;六月水体样品的固氮微生物α-多样性高于三月水体样品。三峡库区三月水体样品中的固氮微生物群落以Proteobacteria (50.3%)和Firmicutes (40.0%)为主;六月水体样品的固氮微生物群落以Proteobacteria(48.4%)、Firmicutes(25.4%)和Cyanobacteria(19.0%)为主。Mantel检验结果显示:固氮微生物群落结构的差异与温度、pH和DIC等地球化学参数具有显著(P0.05)相关性,其中温度和pH的相关性系数最大。【结论】三峡库区固氮微生物的种群结构和多样性具有时空差异,影响三峡水库水体中固氮微生物群落结构与多样性的主要环境因素为温度和pH,同时浊度、DIC、氨氮也对库区水体固氮微生物群落结构和多样性有一定的影响。     

玛珥湖好氧不产氧光合细菌pufM基因DNA和mRNA的定量及多样性分析

【目的】湖光岩玛珥湖是一类特殊的火山口湖,它完全封闭,地质年代久远,尚未受人类活动的剧烈影响,孕育着丰富而特殊的微生物种群。好氧不产氧光合细菌(AAPB)是以其在有氧情况下能行使光合功能而定义的一类专性异养细菌,其生理生态特征独特,进化年代久远,在水生生态系统的上层水体中广泛分布。目前,AAPB在玛珥湖水体中是否有分布仍是未知。【方法】构建和比较夏季湖水1 m、5 m、12 m三个水层的总DNA和总RNA的AAPB光合中心合成的关键基因pufM的6个克隆文库,并结合定量PCR技术,分析了不同水层AAPB的分布、系统发育多样性及其在总细菌中的比重。【结果】6个文库覆盖率和稀释曲线显示样本初步揭示了各水层优势AAPB类群的多样性。BLAST核苷酸同源性介于80%93%;多样性指数表明,湖光岩表层和底层多样性相当,中间层最低,总RNA的多样性高于总DNA。系统发育分析结果表明,OTU21 24所含的序列(占总序列的49.43%)与β-变形细菌的进化距离最接近,是湖光岩玛珥湖的优势AAPB菌群。定量PCR结果显示1 m水层中AAPB在总细菌中的比重最高,可达38.06%;而5 m水层中AAPB所占的比重最低,仅为0.85%;12 m为9.54%。【结论】湖光岩玛珥湖孕育着丰富而多样的AAPB类群。     

羊肚菌白霉病发生对土壤真菌群落结构的影响

【目的】了解羊肚菌白霉病发生对土壤真菌群落结构的影响。【方法】采用Illumina Mi Seq高通量测序技术,对未栽培羊肚菌土壤、正常生长羊肚菌和染白霉病羊肚菌根际土真菌群落结构进行研究。【结果】9个样品共得到393 347条有效序列。未栽培羊肚菌土壤真菌多样性指数和丰度显著大于羊肚菌根际土,染病羊肚菌根际真菌丰度和多样性大于正常生长的羊肚菌,各样品的群落组成和优势类群有较大差异。【结论】羊肚菌栽培后真菌多样性降低,白霉病发生后根际真菌种类增多,土壤真菌群落结构发生变化,优势真菌类群也产生了较大变化。     

攀西高原不同轮作制度下土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构特征

[背景]关于高原生境轮作制度对土壤固氮微生物群落组成及多样性的影响研究尚少。[目的]深入认识攀西高原不同轮作制度对农田土壤肥力及土壤固氮微生物nifH基因群落结构与多样性的影响,以期建立合理的轮作制度。[方法]以凉山州冕宁县不同作物轮作制度[包括光叶紫花苕-烤烟(分轮作15年和20年两种,分别为G1和G2)、苦荞-烤烟(KQ)、大麦-烤烟(DM)和撂荒(CK)]的土壤为研究对象,通过化学分析和Illumina MiSeq技术,对土壤理化性质、土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落组成进行分析。[结果]撂荒土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量最显著(P<0.05)。KQ轮作下土壤有效磷和速效钾分别提高了43.0%和2.60%,而DM轮作下的土壤理化性质均下降。土壤固氮酶活以撂荒土壤最高,G2轮作最低。土壤固氮微生物nifH基因多样性以G1轮作最高、G2轮作最低,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)是优势共有nifH基因类群,相对丰度占群落的63.0%-92.4%;属水平上,偶氮氢单胞菌属(Azohydromonas)是不同轮作制度下的优势物种,慢生根瘤属(Brad...     

不同时期艾比湖湿地盐角草群落土壤固氮微生物的多样性分析

【目的】研究新疆艾比湖湿地不同季节盐角草根际和非根际土壤固氮微生物的多样性和丰富度与环境因子的相关性,以期探究在荒漠化和盐渍化不断严重的艾比湖湿地中随着季节变化的固氮微生物群落对恢复生态功能起到的潜在作用,为后续的湿地保护和退化恢复工作提供理论支持和数据基础。【方法】应用Illumina HiSeq PE250测序技术,分析6个土壤样本固氮微生物的多样性,结合相关的理化因子并利用RDA分析法探究土壤理化性质和固氮微生物菌落结构及丰富度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐角草植物根际土壤的固氮微生物多样性高于非根际土壤,7月的土壤固氮微生物多样性高于10月和4月的土壤。土杆菌属(Geobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)等为盐角草根际和非根际土壤中的共同优势菌属。这些固氮微生物优势菌属隶属于变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria),且相对丰富度占比为85%和10%,其余各菌门共占比较少,仅为5%。土壤中固氮微生物的优势菌群与碱解氮(AN)、全氮(TN)、速效钾(AK)和有效磷(TP)呈显著相关。【结论】随着时间的推移土壤样本中固氮微生物的多样性和群落结构也发了改变,同一时期植物根际与非根际土壤中固氮微生物的群落结构并不相同。土壤的环境因子与固氮细菌的群落结构和丰富度的相关性研究可以为艾比湖湿地的退化恢复提供数据基础和理论支持。     

水热增加下黑土细菌群落共生网络特征

黑土是有机质含量高且肥沃的土壤类型之一,气候变化会显著改变黑土中微生物群落的结构,同时影响群落间的潜在相互作用关系。[目的] 揭示水热增加对黑土中的细菌群落结构及潜在互作关系的影响。[方法] 基于土壤移置试验,采用16S rRNA高通量测序解析农田黑土（原位黑土、水热增加1和水热增加2）中的细菌群落结构对水热增加的响应;使用CoNet构建微生物群落共生网络,识别共生网络中的枢纽微生物;利用结构方程模型、相关性分析探究水热条件变化下土壤性质、微生物交互作用、多样性之间的直接、间接关系。[结果] 黑土中的微生物以疣微菌、变形杆菌、酸性杆菌和放线菌为主。水热增加下土壤微生物共生网络的拓扑性质发生显著变化,网络中表征微生物潜在竞争关系的负连线随着水热增加而显著增加。气候因素通过改变微生物潜在相互作用影响了群落水平分类多样性。物种竞争增强可能直接导致了土壤有机碳含量的降低。[结论] 水热增加会显著改变黑土中微生物之间的潜在交互作用,枢纽微生物的响应更加敏感。     

供磷水平和根际效应协同影响含碱性磷酸酶基因细菌群落的网络复杂性和稳定性北大核心

【目的】通过研究长期不同供磷水平下根际、土体土壤中编码碱性磷酸酶基因(alkaline phosphatase gene,phoD)细菌群落特征、网络复杂性、群落的稳定性及其与磷酸酶活性之间的关系,揭示供磷水平和根际效应在调控土壤有机磷矿化中的微生物学机制。【方法】选取华北平原长期施磷的小麦-玉米轮作体系石灰性土壤为基质土壤,开展根箱试验。选取的试验处理包括3个供磷水平,分别是0、50.0、200.0 kg P/hm^(2)(分别表示为P0、P50、P200)。玉米种子播种30 d后,采集玉米的根际土和土体土。采用高通量测序技术分析根际和土体土壤中编码碱性磷酸酶基因(phoD)细菌群落,探究施肥及根际效应对含phoD基因细菌的群落特征、网络特征的影响及其与磷酸酶活性的关系。【结果】随着施磷量的增加,速效磷(available P,AP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性在根际、土体土壤中均显著提高,且两者呈显著正相关。phoD基因丰度在P0、P200处理的根际土壤中显著高于土体土壤。含phoD基因细菌群落的α多样性在P50处理下的根际土壤显著高于土体土壤。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤中AP、有机磷(organic P,Po)和全磷(total P,Pt)是影响微生物群落的主要因素。与不施磷处理(P0)相比,施磷处理(P50、P200)下根际土壤中网络节点数和连接数降低,而土体土壤中网络节点数和连接数增加;同时,施磷处理含phoD基因细菌群落的鲁棒性(robustness)在根际土壤中显著提高,而在土体土壤中显著降低。Mantel检验表明,含phoD基因微生物群落中的优势物种在根际土壤与AP、酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)、内聚力(cohesion)和网络的鲁棒性显著相关,在土体土壤中无显著性。【结论】供磷水平及根际效应协同影响phoD基因丰度、含phoD基因细菌群落的α多样性、群落结构、优势物种、网络的复杂性及群落的稳定性,进而影响磷酸酶活性,调控了土壤中有机磷的矿化。     

巨菌草不同生长时期对砒砂岩地区土壤理化性质及细菌群落结构的影响

[目的]揭示巨菌草种植前及其不同生长时期对砒砂岩地区土壤基本理化性质及细菌群落结构的影响,为更好应用巨菌草改良砒砂岩地区土壤提供理论依据。[方法]运用Illumina MiSeq高通量测序技术,在门、属水平上比较砒砂岩地区巨菌草不同生长时期对土壤细菌结构及多样性的影响。[结果]巨菌草种植后,三块样地的含水量在巨菌草分蘖期最低,在成熟期达到最高,土壤有机含量有所增加,土壤pH值变化不明显。细菌菌群结构：各样地的土壤细菌在巨菌草种植前及其生长的四个时期,门水平上的优势菌群均为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）;在属水平上,含量最高的是未分类（unidentified）的细菌。Alpha多样性及群落组成丰度分析表明,三块样地种植巨菌草后,其细菌多样性和物种丰度均比种植前高,农田地土壤细菌多样性和物种丰度在巨菌草拔节期达到峰值,在分蘖期土壤细菌数量最大,比种植前土壤细菌数量高出8倍多,达2.09×10⁷ CFU/g干土,山顶地土壤细菌多样性和物种丰度在巨菌草分蘖期达到峰值,河滩地土壤细菌多样性在巨菌草苗期达到峰值,其丰富度在拔节期达到最大。[结论]砒砂岩地区土壤细菌群落结构在巨菌草不同生长时期相似,巨菌草能明显促进砒砂岩地区土壤细菌菌群多样性和丰富度,能有效提高土壤有机质含量,但砒砂岩地区各样地土壤细菌多样性、数量和有机质含量达到峰值的时期不同。     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征

【背景】近年来,油茶低效林面积较大,根际土壤微生物影响林木抗性和生长,对林业可持续发展具有重要意义。【目的】了解广东省本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落特征。【方法】利用高通量测序分析油茶根际土壤微生物群落组成。【结果】油茶根际土壤细菌有26门77纲201目377科593属676种,真菌有14门50纲121目266科502属631种。油茶根际土壤中的优势细菌为酸杆菌门和变形菌门,优势真菌为子囊菌门和担子菌门。两种油茶根际土壤微生物组成差异显著,本地油茶根际土壤的细菌多样性显著高于引种油茶。在门水平上,脱硫杆菌门细菌和罗兹菌门、被孢霉门真菌的相对丰度在两种油茶间差异显著,Amorphotheca在本地油茶根际土壤中特异性富集。两种油茶根际土壤细菌碳代谢相对丰度差异显著,真菌以腐生营养型为主,其次为病理营养型和共生营养型。本地油茶根际土壤中显著富集土壤腐生菌,而共生营养型真菌(尤其是丛枝菌根真菌)相对丰度(6.43%)显著低于引种油茶中(21.83%)。此外,有机质和养分含量是影响油茶根际土壤微生物群落的关键因子。【结论】本地油茶和引种油茶根际土壤微生物群落组成和结构差异显著,Amorp...     

内蒙古岗更诺尔湖泊退化情景下好氧甲烷氧化的微生物过程研究

【目的】内蒙古岗更诺尔湖退化为碱地、草地情景下,研究好氧甲烷氧化过程及其微生物群落的变化规律。【方法】针对湖泊沉积物及其退化后形成的碱地、草地土壤,在不同初始甲烷浓度下培养,研究其甲烷氧化速率,通过实时荧光定量PCR、高通量测序技术分析甲烷氧化菌的群落构成及其变化规律。【结果】湖泊退化过程中,沉积物和碱地的土壤理化性质、甲烷氧化速率变化规律基本一致,但与草地土壤有显著差异。在微生物属水平,甲烷氧化菌Methylococcus的丰度显著增加,在沉积物、碱地和草地中的丰度分别为19.2%、48.8%和78.3%,而Crenothrix的丰度明显降低,依次为54.7%、32.1%、和13.9%。进一步室内模拟不同初始浓度下甲烷氧化过程,发现沉积物中Crenothrix和Methylocaldum的增幅最大;碱地土壤中Methylococcus和Methylomonas的增幅远高于其他甲烷氧化菌;而在草地土壤中,Crenothrix增加高达7.81%,增幅达196倍。这些显著增加的微生物可能在不同浓度甲烷氧化过程中发挥了重要作用。【结论】湖泊退化过程中,甲烷氧化潜力降低。沉积物中的甲烷氧化菌发生了显著分异,Methylococcus逐渐成为碱地和草地的优势微生物,而Crenothrix则逐渐成为弱势类群。然而,草地土壤氧化高浓度甲烷过程中,数量上占弱势的Crenothrix迅速变为优势类群,可能发挥了重要作用。