枸杞根际土壤真菌群落多样性的高通量测序

【目的】为了解不同枸杞产区枸杞根际真菌多样性的差异,从枸杞根际土壤真菌群落的角度试图解释宁夏枸杞优良品质与其土壤微生物菌群的联系。【方法】采用Mi Seq高通量测序方法,分别将我国4个不同地区枸杞根际土壤样品进行ITS区的高通量测序,并分析了物种组成和丰度、Alpha多样性、Beta多样性和菌群结构,测定不同产区枸杞主要有效成分,同时对枸杞品质和其土壤理化因子及枸杞根际真菌种群多样性的相关性做了分析。【结果】多糖含量和甜菜碱含量均是中宁枸杞高于兴仁和精河,格尔木含量最低;宁夏兴仁、宁夏中宁、新疆精河3个地区菌群结构类似,子囊菌门和结合菌门占总菌群的80%左右,而青海格尔木除了子囊菌门占58%外,壶菌门和新丽鞭毛菌门远远高于其他3个地区,比例占总菌群的近25%;4个地区枸杞根际土壤真菌菌群结构相似性依次为宁夏兴仁、新疆精河、宁夏中宁、青海格尔木。【结论】枸杞根际土壤样品真菌物种组成丰富,不同地区枸杞根际土壤真菌种群结构有一定差异;枸杞主要有效成分含量与枸杞根际土壤真菌种群结构具有一定相关性。     

枯草芽胞杆菌菌肥对有机冬瓜根区土壤微生态的影响

【背景】微生物肥料已广泛应用于我国有机作物的种植,其对有机种植土壤微生态的影响尚需科学评测。【目的】高通量测序技术可用于精确分析土壤微生物群落,从细菌、真菌群落结构和多样性的角度阐释枯草芽胞杆菌菌肥对有机农田根区土壤微生物群落的影响。【方法】在有机农田轮作种植条件下,施用枯草芽胞杆菌菌肥后提取冬瓜根区土壤基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,利用IlluminaMiSeq高通量测序技术,并结合相关生物信息学方法分析土壤细菌16SrRNA基因V3-V4区和真菌ITS1区的多样性指数及群落结构;测定根区土壤化学性质及酶活性,分析有机冬瓜果实品质,并作相关分析。【结果】从6个有机冬瓜根区土壤样本中获得14199个细菌操作分类单元(OTU)和3378个真菌OTU,细菌和真菌文库测序覆盖率分别在98%、99%以上。枯草芽胞杆菌菌肥会在一定程度上提高土壤细菌种群多样性而降低真菌种群多样性,丰富了细菌群落结构,但显著降低了真菌群落丰富度(P0.05);并减少了根区土壤特有细菌和真菌物种。变形菌门、厚壁菌门和放线菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;枯草芽胞杆菌菌肥会提高绿弯菌门和子囊菌门的相对丰度,比例分别为46.23%、10.01%;降低变形菌门和担子菌门的相对丰度,比例分别为11.14%、74.72%。枯草芽胞杆菌菌肥显著降低了土壤pH,显著提高了有机冬瓜果实总氨基酸、可溶性固形物等营养成分含量(P0.05)。【结论】施用枯草芽胞杆菌菌肥改变有机冬瓜根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,降低了土壤pH,提高了有机冬瓜果实品质。     

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。     

两种混合样品策略对揭示杜鹃花根部真菌多样性的影响

由于土壤微生物群落物种组成的高度空间异质性,混合样品(sample pooling)被广泛应用于微生物多样性与群落结构研究。在根部真菌的分子检测中,样品混合策略以及测序的克隆数或序列数均对揭示真菌群落结构的准确性有影响。【目的】为建立一套能快速准确地反映杜鹃花属植物根部真菌的物种组成与群落结构的分子检测技术平台,【方法】本研究采集锈红杜鹃和亮鳞杜鹃多份根系样品分别提取DNA,比较PCR扩增前和扩增后混合策略构建的克隆文库中真菌物种组成的差异。【结果】在2种宿主植物根系中,多份样品在PCR扩增后混合构建的克隆文库检测到的根部真菌物种丰富度、真菌群落的Shannon-Wiener多样性指数均高于扩增前混合的克隆文库。高频度的根部真菌在2种克隆文库中均检测到,但低频度的真菌物种组成在2种克隆文库中完全不同。更重要的是,当采用广泛应用的真菌通用引物ITS1f和ITS4扩增根部真菌ITS序列时,PCR扩增后混合的方法能有效地减轻杜鹃花属植物ITS序列被优先扩增的现象。真菌物种累积曲线显示,当测序的真菌ITS片段克隆数达到50个左右,即能较全面地反映2种杜鹃花根部真菌物种组成。【结论】独立扩增多份根系样品DNA,再将PCR产物混合构建克隆文库的方法能更全面地揭示杜鹃花属植物根部真菌物种丰富度与物种组成。     

两种麻山药典型病害根际土壤微生物多样性的研究

为了解两种典型病害土壤根际微生物群落结构,明确土壤病害与微生物多样性变化的关系,采用高通量测序对两种典型病害根际微生物多样性进行对比分析,结果表明,细菌多样性和丰度值表现为糊头病的土壤对照组根茎腐病组;而真菌变化更明显,两种病害土壤真菌多样性和丰富度均高于对照组。物种分类注释表明,不同处理土壤细菌种类与对照组基本一致,只是不同类别所占的比例各不相同,真菌中含有一些与病害发生有关的特有属,且比例变化较大,说明土壤微生物群落结构变化在一定程度上影响病害的发生。     

高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价

【目的】比较新一代高通量测序与传统的变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)指纹图谱技术,评价两种技术研究土壤微生物群落结构的优缺点。【方法】针对新西兰典型草地和森林土壤,以16S rRNA基因为标靶,通过高通量测序和DGGE技术分析土壤微生物群落的组成、丰度和多样性,比较两种方法在土壤微生物研究中的适用性。【结果】在不同的微生物分类水平,高通量测序草地土壤检测到22门,54纲,60目,131科,350属;而DGGE仅检测到6门,9纲,8目,10科,10属,表明DGGE显著低估了土壤微生物的群落组成。森林土壤也得到了类似规律,高通量测序的检测灵敏度是DGGE的3.8、6.7、6.4、19.2及39.4倍。进一步分析土壤中主要微生物类群的相对丰度,发现分类水平越低,高通量测序与DGGE的结果差异越大,尤其在科和属的水平上差异最大。以高通量测序结果为标准,DGGE明显高估了土壤中大多数微生物类群的相对丰度,最高可达2000倍。两种方法都表明草地土壤的多样性指数高于森林土壤,但DGGE多样性指数的绝对值远低于高通量测序结果。【结论】高通量测序能够较为全面和准确的反映土壤微生物群落结构,而DGGE仅能够反映有限的优势微生物类群,在很大程度上极可能低估土壤微生物的物种组成并高估其丰度。     

枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌多样性的影响

【背景】目前利用拮抗菌进行作物病害防治的研究较多,但拮抗菌次生代谢产物如何影响棉花根际土壤微生物群落相关的研究较少。【目的】探讨枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌多样性的影响,为利用枯草芽孢杆菌J-15及其次生代谢产物防治棉花黄萎病的土壤微生物生态安全进行评估。【方法】以新疆北部玛纳斯地区棉田为土壤采样点,随机选取10个点进行采样后混合,经枯草芽孢杆菌J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物处理一定时间后,提取土样总DNA,利用Illumina HiSeq高通量技术,对样品中真菌ITS1-ITS2区进行高通量测序,分析J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物处理对土样真菌多样性的影响。【结果】在97%相似度水平下,处理10、30d后,样品中真菌的OTU数量、Chao1和ACE丰度指数均分别高于相同时间放置的未处理的对照组,而Simpson指数低于其对照组。从群落组成分析来看,与对照组相比,受J-15次生代谢产物处理的土壤样品,子囊菌门(Ascomycota)的盘菌属(Tricharina)和被孢霉门(Mortierellomycota)的被孢霉属(Mortierella)等优势真菌相对丰度提高,而丰度高于1%的2类病原真菌轮枝孢属(Verticillium)、镰孢霉属(Fusarmm)的丰度显著降低。【结论】J-15抗大丽轮枝菌次生代谢产物对棉田土壤真菌群落及丰度有显著影响,但不改变影响农业生产的土壤真菌群落的结构。     

云南文山健康三七种植年限对根际微生物群落的影响

【背景】三七的连作障碍与微生物区系失衡有一定关联,了解种植年限对三七微生物区系的影响,判断根际微生物区系是否失衡,对三七连作障碍的防治具有重要意义。【目的】探究文山不同种植年限健康三七根际土壤细菌和真菌群落结构、多样性差异,以及与种植年限之间的关联,为后续缓解三七连作障碍提供理论依据。【方法】采集一年生、二年生和三年生健康三七根际土壤,采用16S rRNA基因和ITS序列进行高通量测序。对测序结果进行分析,比较一年生、二年生和三年生健康三七根际土壤细菌和真菌的多样性和群落分布规律及与种植年限的关联。【结果】一年生健康三七根际细菌和真菌群落的α指数均显著高于二年生和三年生。通过β多样性分析发现,一年生健康三七根际土壤中真菌群落结构与其他年限的真菌群落结构有较大差异。相关性分析结果表明,真菌的均匀度和香农指数与种植年限呈现显著的负相关性,其余指数不显著相关。三七根际丰富度前三的门和属,除Acidobacteria和Aquicella丰富度随着三七种植年限的增加而显著增加外,其余群落丰度都与种植年限呈负相关。细菌中Bacteroidetes、Proteobacteria和真菌中Ascomycota、Basidiomycota、Chytridiomycota的丰富度随着种植年限增加而降低。在属水平上,细菌中Opitutus和真菌中Mortierella、Clitopilus、Pholiota的丰富度随着三七种植年限的增加而降低。在二年生三七根际土壤中病原真菌Alternaria、Cylindrocarpon、Fusarium和Pestalotiopsis的丰富度低于一年生和三年生,而有益真菌Mucor和Bacillus的丰富度却呈相反趋势。同时,有益细菌Flavobacterium和有益真菌Myxocephala、Aspergillus的丰富度随着种植年限的增加呈下降趋势。【结论】三七种植年限的增加,会引起三七根际微生物区系失衡,增加根际病原真菌属的丰度,同时降低一些有益真菌属的丰度。     

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...     

基于高通量测序的辐射污染区细菌群落特征分析

【目的】为了更加全面地揭示辐射污染区细菌种群多样性,了解辐射污染对辐射区土壤中细菌群落结构的影响。【方法】运用高通量测序方法,分别进行了土样细菌16S r RNA基因的V3可变区测序,进而对无辐射污染对照和不同辐射污染程度的土样中细菌群落组成和多样性进行分析。【结果】研究共获得110 348条有效序列,17 604个OTUs,共涉及细菌域的19个门和6个潜在菌门和其它未分类菌群的726个属。多样性分析表明,辐射污染会引起土壤样品中微生物群落的分布显著差异化,显著提高细菌群落种群多样性和微生物丰度。微生物群落组成分析发现,在辐射污染胁迫下,辐射污染区样品中变形杆菌门分布比例显著下降;随着辐射污染程度的提高,放线菌门所占比例逐步提高,未分类菌门、厚壁菌门和酸杆菌门也有明显的提高。同时,研究发现辐射污染区中存在着大量未分类菌属。【结论】研究揭示了辐射污染区极为丰富的细菌多样性,大量微生物新物种资源有待发掘。     

土壤熏蒸剂棉隆和生物菌肥对草莓连作土壤真菌多样性的影响

【背景】草莓是我国和世界上重要的园艺作物,主要采用一年一栽的栽培模式,导致连作现象普遍存在,其中真菌性病害引起的土传病害是草莓栽培中面临的一个主要问题。【目的】以草莓连作土壤为材料,探讨土壤熏蒸剂棉隆加生物菌肥对草莓连作土壤微生物真菌多样性的影响,以期为草莓连作障碍治理提供理论依据。【方法】分别采集棉隆消毒前(A)、棉隆消毒后(B)、棉隆消毒后未添加生物菌肥(C1)和添加生物菌肥(C2)初花期的草莓连作土壤(或根际土壤)样本,提取DNA,通过PCR扩增建立文库,利用Hi Seq 2500平台Illumina第二代高通量测序技术并结合相关生物信息学,分析土壤真菌ITS1区域的丰富度、多样性以及群落结构。【结果】从4个不同处理草莓连作土壤样本中获得了723个真菌OTU(Operational taxonomic unit),其中子囊菌门和担子菌门均为优势真菌。多样性和丰富度研究发现,棉隆处理降低草莓连作土壤微生物丰富度和多样性;添加生物菌肥增加根际土壤生物丰富度,并降低其多样性。从门水平看,棉隆处理担子菌门真菌比例减少,子囊菌门真菌比例增加;添加生物菌肥处理两者比例均有增加。优势真菌群落分析表明棉隆消毒减少了枝顶孢属、曲霉属、管柄囊霉属、镰刀菌属、踝节菌属、链格孢属等真菌比例,增加了马拉色氏霉菌属、线孢虫草菌属、侧耳属等真菌比例;添加生物菌肥减少了管柄囊霉属、镰刀菌属、被孢菌属、轮枝菌属、隔指孢属等真菌比例,增加了曲霉属、青霉菌属、踝节菌属、简单壳菌属等真菌比例。【结论】采用棉隆消毒和生物菌肥处理草莓连作土壤可降低微生物真菌群落的多样性,并减少或灭杀土壤中的大部分致病菌属,增加有益菌属,起到有效防治草莓土传病害的作用。     

黑老虎内生真菌及根际土壤真菌的群落结构与生态功能分析

为探讨黑老虎(Kadsura coccinea)根际土壤和组织内生真菌菌群的组成及其生态功能，该研究采用ITS高通量测序技术对成熟黑老虎(根、茎、叶)内生真菌及根际土壤真菌群落结构、多样性和生态功能进行了分析。结果表明：(1)从12个样品中共获得2 241个可操作分类单元(OTU),涉及10门、41纲、95目、212科、367属，内生真菌(根、茎、叶)和根际土壤真菌OTU数分别为386、536、258、1 435个，其中共有的OTU为18个。在门水平上，黑老虎内生真菌及根际土壤真菌优势群落均为子囊菌门和担子菌门，其中子囊菌门在叶和茎中占比分别高达96.99%和95.37%;在属水平上，黑老虎根际土壤真菌中腐生真菌被孢霉属占比较高(为13.5%),叶和茎等生长旺盛的组织中子囊菌门未分类属和痂囊腔菌属占比较高。(2)α多样性分析结果显示，黑老虎根际土壤真菌群落的丰度和多样性明显高于内生真菌，茎中内生真菌丰度显著高于根和叶，而根、茎和叶组织间内生真菌多样性差异不显著；PCoA分析结果显示，叶和茎的真菌群落结构相似性更高。(3)利用FUNGuild数据库进行的功能预测分析结果显示，黑老虎根际土...     

华北特有腐生型兰科植物北京无喙兰根际土壤微生物多样性研究

北京无喙兰(Holopogon pekinensis X. Y. Mu & Bing Liu)为华北地区特有珍稀腐生型兰科植物,分布在海拔约1100 m的杂木林内,生境与本区域内其他腐生型兰科植物(常在1600 m以上桦木林中生长)显著不同。本研究针对北京玉渡山和百花山两个北京无喙兰种群的根际土壤样品开展基于高通量测序技术的根际土壤微生物多样性分析,解析北京无喙兰根际土壤微生物群落组成及多样性。测序分析结果显示,共得到4973个细菌OTU(Operational taxonomic unit),发现北京无喙兰根际土壤的优势细菌类群为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等7个门,优势属有MND1、硝化螺菌属(Nitrospira)和Haliangium等。1914个真菌OTU的分析结果表明,根际土壤优势真菌类群为子囊菌门、担子菌门、结合菌门等;优势属有Archaeorhizomyces、蜡壳耳属(Sebacina)和被孢霉属(Mortierella)等;优势真菌多为外生菌根真菌,可能是北京无喙兰潜在的菌根真菌。多样性指数分析显示,北京无喙兰玉渡山种群根际土壤中的真菌和细菌群落的丰富度和均匀度均高于百花山种群,各种群土壤微生物多样性与北京无喙兰所在种群的乔木种类多样性具有一定的相关性。     

紫花针茅根际和体内真菌群落结构及与土壤环境因子的相关性研究

[目的] 探究青藏高原不同地区高寒草原紫花针茅根际和体内真菌群落的组成、多样性等特征,及与土壤环境因子（理化性质和酶活性）间的相互关系。[方法] 从青藏高原不同地区采集紫花针茅样品,应用土壤化学方法分析根际土壤理化性质和酶活性,并采用Illumina Miseq高通量测序技术,解析根际土壤和体内真菌群落组成和丰度、Alpha多样性和菌群结构,同时分析了紫花针茅根际真菌种群多样性与土壤环境因子的相关性,厘清了影响紫花针茅根际真菌区系的土壤环境因素。[结果] 三个采样地的根际土壤呈中性偏碱,土壤理化性质和酶活性变化各异。高通量测序共得到314801条有效序列和4491个OTUs;XZ样地的紫花针茅真菌多样性和丰富度相对偏低,GS样地最高。在门分类水平上,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota是主要内生真菌类群,占总菌群的88.28%。不同采样地区紫花针茅体内真菌群落结构存在明显差异,而根际土壤真菌群落结构差异不大。相关性分析表明,紫花针茅真菌多样性与土壤pH、有效钾、铁、钙、镁、多酚氧化酶、过氧化物酶和脱氢酶呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关,而与海拔、土壤酸性磷酸酶呈极显著负相关。RDA分析发现,紫花针茅根际土壤真菌不同,影响的土壤环境因子也不同。[结论] 青藏高原高寒草地紫花针茅根际和体内栖息着丰富的真菌群落,其组成和多样性受多种土壤环境因子影响,且影响不同真菌群落的主要土壤环境因子也不同。本研究对于有益微生物资源的开发、利用及保护具有重要意义,并为紫花针茅草原保育和合理开发利用提供科学依据。     

Diversity and distribution of soil fungal communities in a semiarid grassland

The fungal loop model of semiarid ecosystems integrates microtopographic structures and pulse dynamics with key microbial processes. However limited data exist about the composition and structure of fungal communities in these ecosystems. The goal of this study was to characterize diversity and structure of soil fungal communities in a semiarid grassland. The effect of long-term nitrogen fertilization on fungi also was evaluated. Samples of rhizosphere (soil surrounding plant roots) and biological soil crust (BSC) were collected in central New Mexico, USA. DNA was amplified from the samples with fungal specific primers. Twelve clone libraries were generated with a total of 307 (78 operational taxonomic units, OTUs) and 324 sequences (67 OTUs) for BSC and rhizosphere respectively. Approximately 40% of soil OTUs were considered novel (less than 97% identity when compared to other sequences in NCBI using BLAST). The dominant organisms were dark-septate (melanized fungi) ascomycetes belonging to Pleosporales. Effects of N enrichment on fungi were not evident at the community level; however the abundance of unique sequences, sampling intensity and temporal variations may be uncovering the effect of N in composition and diversity of fungal communities. The fungal communities of rhizosphere soil and BSC overlapped substantially in composition, with a Jaccard abundance similarity index of 0.75. Further analyses are required to explore possible functions of the dominant species colonizing zones of semiarid grassland soils.     

纳帕海高原湿地真菌群落多样性和组成的分布

【背景】位于滇西北的纳帕海高原湿地,是我国唯一的低纬度、高海拔、季节性半封闭型高原湿地。真菌在湿地生态系统的维持和稳定中发挥着特殊作用,然而关于纳帕海高原湿地真菌群落多样性和组成的研究目前仍无报道。【目的】对纳帕海高原湿地不同季节和土壤类型真菌群落多样性和组成及与环境因子的关系开展系统研究分析,促进对高原湿地微生物多样性的深入认识。【方法】采用荧光定量PCR和高通量测序技术,分析了纳帕海高原湿地不同季节和土壤类型中真菌的数量、群落多样性和组成及其与环境因子的关系。【结果】真菌数量级的变化对于人为干扰下的湿地土壤退化是敏感的响应指标。在真菌群落组成中,约有60%以上未确定的分类信息,40%有确定分类信息的包括6个门17个纲37个目53个科63个属,大部分分类信息集中在Ascomycota门,相对优势属为Gibberella。通过分类水平、OTU水平和β多样性分析比较,在纳帕海高原湿地整体真菌群落多样性和组成受季节变化影响不显著,但不同土壤类型的变化呈显著差异,推测是由于不同采样区植物根际效应和种类的影响。CCA (Canonical correlation analysis)分析表明,在不同采样区受不同土壤理化因子的影响。【结论】揭示了纳帕海高原湿地土壤真菌群落多样性和组成的区域特征,从微生物学角度进一步提出了对纳帕海高原湿地环境保护和恢复的重要性。