十八河铜尾矿库坝面细菌群落时空动态及其驱动力

群落多样性的维持机制是群落生态学研究的热点问题.尾矿库作为人工原生裸地,土壤重金属含量较高,随着恢复年限的延长,土壤理化性质发生变化,是研究土壤微生物群落多样性驱动机制的理想场地.本研究在调查十八河尾矿库土壤因子、植物群落多样性和土壤细菌群落多样性的基础上,探究了局域小尺度下细菌群落结构和多样性的驱动机制.结果表明: 尾矿库土壤养分含量随恢复年限的延长显著提高,并具有一定的季节变化,不同恢复年限土壤养分含量的季节动态存在差异.细菌群落的Shannon多样性和丰富度指数随恢复年限呈显著增加趋势,群落稳定性逐步提高;而其季节变化受到植物群落的影响,在不同恢复年限下具有一定的差异.RDA分析显示,环境因子对土壤细菌群落多样性有决定作用.结构方程模型分析表明,土壤养分(TC、TN、NO₃^--N、NO₂^--N)含量、植物群落多样性和土壤酶活性共同驱动该铜尾矿库土壤细菌群落的构建过程.     

亚高山草地土壤原生生物群落结构和多样性海拔分布格局

生物多样性分布格局与维持机制即群落构建机制,是群落生态学研究的热点领域。微生物生态学中的一个关键问题是量化确定性过程和随机过程对微生物群落构建的相对贡献。尽管原生生物是土壤微生物群落中重要的组成部分,在微生物食物链中扮演着关键角色,但与细菌和真菌相比,目前对原生生物群落构建机制知之甚少。运用Illumina Miseq高通量测序技术,分析了五台山亚高山草地生态系统（海拔2000-3061 m范围内）土壤原生生物群落组成和多样性维持机制。结果表明,四个海拔梯度的土壤共获得有效序列520673条,分属于8个超群、24个门、65个纲、125个目、222个科和350个属。门水平上,丝足虫门（Cercozoa）、褐藻门（Ochrophyta）、纤毛门（Ciliophora）和顶复门（Apicomplexa）为主要优势类群。LEfSe分析显示,17个生物标志物对海拔梯度非常敏感,不同海拔梯度富集了不同的原生生物种群。尽管海拔对土壤原生生物群落的α多样性没有显著影响,但非度量多维尺度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）结果表明,原生生物群落组成和结构在海拔梯度上存在显著的差异（P<0.05）。冗余分析（RDA）显示海拔、土壤含水量、总氮和植物丰富度指数与原生生物群落结构存在显著相关性（P<0.05）。方差分解分析（VPA）和偏Mantel分析表明环境因子和空间变量对原生生物群落海拔分布格局均有显著影响,但是环境因子的相对作用（7.9%）明显大于空间变量（1.8%）。土壤原生生物群落之间的Bray-Curtis距离与海拔距离呈显著正相关关系（P<0.05）,说明选择过程可能是亚高山草地土壤原生生物群落分布格局的主要驱动因素。零模型分析进一步证实了确定性过程在原生生物群落构建中的相对作用大于随机过程。总之,五台山亚高山草地土壤原生生物群落组成和结构沿海拔梯度具有显著的变化格局,群落构建主要由确定性过程和随机过程驱动,但确定性过程占主导地位。     

五台山亚高山土壤真菌海拔分布格局与构建机制

生物多样性的海拔分布格局与维持机制是生物多样性与生态系统功能研究的热点领域。尽管微生物驱动着地球上许多重要的生物地球化学循环,但与大型生物体相比,对微生物多样性海拔梯度分布格局知之甚少。运用Illumina Miseq高通量测序技术,全面分析了五台山亚高山生态系统（海拔2000-3058 m范围内）土壤真菌群落组成和多样性变化特征。结果表明,子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridimycota）为主要的优势菌门。非度量多维尺度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明真菌群落组成和结构在海拔梯度上存在显著的差异（P<0.05）。典范对应分析（CCA）显示pH、植物丰富度、总碳含量与土壤真菌群落结构存在显著相关性（P<0.05）。局域海拔尺度上,土壤真菌多样性与植物多样性（α和β多样性）呈显著正相关关系（P<0.05）。方差分解分析（VPA）和偏Mantel分析表明土壤真菌群落构建过程中,环境因子和空间变量都起作用,并且环境因子占绝对的优势。土壤真菌群落之间的Bray-Curtis距离与海拔距离呈显著正相关关系（P<0.05）,说明环境选择是亚高山土壤真菌海拔分布格局的决定因素。总之,五台山亚高山沿海拔梯度土壤真菌群落结构和多样性产生明显的变化,群落构建主要由确定性过程和随机过程驱动,但确定性过程占主导地位。土壤pH、植物丰富度、总碳含量是影响土壤真菌群落结构的重要因素。     

华北落叶松树皮表面细菌群落多样性及其分布格局

附生在树皮表面的微生物,对于宿主植物的健康和环境适应性发挥重要作用,树皮微生境中微生物群落结构和多样性及其维持机制有待关注。【目的】本文对庞泉沟自然保护区不同海拔梯度的华北落叶松树干的背阴面与向阳面的树皮表面细菌群落的分布特征和适应机制进行了研究。【方法】通过PCR-DGGE和高通量测序技术研究细菌群落特征,对树皮表面细菌群落的空间分布特征进行了非度量多维尺度(NMDS)排序分析,通过冗余分析(RDA)研究细菌群落与树皮表面理化性质的关系,单因素方差分析(One-way ANOVA)比较树皮背阴面与向阳面细菌群落组成,基于零偏差分析研究背阴面与向阳面细菌群落构建的驱动因素。【结果】不同海拔梯度间的细菌群落结构有显著性差异(ANOSIM;P<0.05),树皮表面的微环境因子p H和总碳(TC)与群落结构显著相关(P<0.05);向阳面树皮表面的光合自养型细菌(隶属于蓝细菌门的未命名的目)的相对丰度显著高于背阴面,而根瘤菌目的相对丰度呈相反的趋势,光照可能是引起细菌群落结构发生变化的驱动因子;零偏差分析结果表明,华北落叶松树皮背阴面、向阳面细菌群落的多样性格局主要受环境过滤的影响。【结论】环境因子主导的确定性过程是驱动该地区华北落叶松树皮表面细菌群落结构和多样性的主导因素。     

基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用，但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象，利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨草地退化对亚高山草甸土壤微生物群落结构及网络的影响，不同退化程度下微生物网络结构中的关键微生物变化规律以及该过程中微生物之间的互作关系。研究结果表明，不同退化程度亚高山草甸土壤微生物(细菌、真菌和细菌-真菌)网络拓扑属性存在差异。总体上，退化增加了土壤细菌内部、真菌内部以及细菌-真菌群落间的相互作用，导致其网络结构更为复杂。未退化草甸土壤微生物网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性，使其比退化草甸更能抵抗外界环境的变化，在应对人为干扰或者气候变化时可能具有更高的稳定性。退化草甸中的网络关键物种(模块枢纽和连接器)与未退化草甸明显不同。土壤含水量和pH与亚高山草甸土壤细菌、真菌以及整个微生物网络连通度均显著相关(P<0.05),总氮和硝氨态氮含量与土壤真菌和微生物网络连通度呈显著相关(P<0.05)。亚...     

复合污染尾矿废水中真菌群落多样性及其驱动机制

金属尾矿废水中含有重金属以及多种有机和无机污染物, 然而在该极端生境中仍然有大量微生物存在。为了揭示碱性尾矿废水中真菌群落的组成模式和多样性格局及其维持机制, 本文利用ITS1区rDNA基因扩增子测序和qPCR技术对山西中条山十八河尾矿库废水中5个不同采样点真菌群落的组成、丰度和分布格局进行了研究。通过主坐标分析(PCoA)比较不同采样点间群落结构的差异性; 通过冗余分析(RDA)探讨了水体理化因子对真菌群落结构的影响; 通过零模型分析了影响群落结构的主要因素; 通过网络图分析了真菌类群之间的种间相互作用。结果表明, 布勒掷孢酵母属(Bullera)、Schizangiella、支顶孢属(Acremonium)和亚罗酵母属(Yarrowia)是主要的优势属, 真菌群落在不同采样地点从门到属水平的相对丰度均有明显变化。真菌群落丰度沿水流方向逐渐增加且与有机碳(TOC)浓度呈显著正相关。真菌群落的α-多样性与pH、重金属(As和Cu)、无机碳(IC)和铵态氮(NH₄⁺)浓度显著相关。真菌群落的空间结构在不同采样点具有明显差异, 这种差异性与理化因子没有显著关系; 不同采样点真菌群落的零偏差值均大于零, 且不同物种之间存在复杂的种间相互作用。以上结果说明, 在尾矿废水中环境因子只对真菌群落的α-多样性有显著影响, 而群落的β-多样性主要受种间相互作用关系的影响, 表明在碱性铜尾矿废水中存在比较复杂的真菌群落动态模式。     

海南霸王岭山地原始林与伐后林中木质藤本对支持木的选择

通过对海南霸王岭热带山地原始林与伐后林中树木及其攀附木质藤本的调查,研究原始林与伐后林中木质藤本对支持木的选择性。结果表明:1)6科优势树木中附藤率最高的是野牡丹科(Melastomataceae),附藤率最低的科,原始林中是山矾科(Symplocaceae),伐后林中是茜草科(Rubiaceae)。2)原始林中,谷木(Memecylon ligustrifolium)与线枝蒲桃(Syzygiumaraiocladum)的附藤比率和每木藤本数均高于样地平均水平;三角瓣花(Prismatomeris tetrandra)和龟背灰木(Symplocosandenophylla)的附藤比率均低于样地平均水平,而每木藤本数与样地平均水平之间没有显著差异。伐后林中,谷木的附藤比率和每木藤本数高于样地平均水平;九节(Psychotria rubra)的附藤比率和每木藤本数低于样地平均水平。3)杜仲藤(Parabariummicranthum)的主要支持木是谷木,夜花藤(Hypserpa nitida)的主要支持木是线枝蒲桃。研究表明,木质藤本对支持木在科和种水平上都具有选择性,因此木质藤本会对树木造成不对称影响,进而影响森林的结构和动态。     

环境选择和扩散限制驱动温带森林土壤细菌群落的构建

环境选择和扩散限制是生态系统中生物群落构建的两个基本过程,而两者相对作用的大小因研究尺度、群落属性和类型等有所不同.目前对温带亚高山森林土壤微生物群落构建的驱动因子和机制尚缺乏了解.本文利用PCR-DGGE技术研究庞泉沟自然保护区内5种典型森林包括华北落叶松林、青杄林、白杄林、油松林以及桦树林的6个森林土壤细菌群落(Lp MC1、Lp MC2、Pw MC、Pm MC、Pt MC、BMC)的结构特征及其影响因素,分析细菌群落结构与环境因子的相关性,以及土壤因子、植被和空间因素对细菌群落结构的影响.结果表明:研究区各样地土壤细菌群落的结构和生物多样性具有显著差异,低海拔落叶松和油松土壤细菌群落多样性较高(20条带),白杄林土壤细菌群落(13条带)多样性最低,高海拔落叶松土壤细菌群落多样性最高;土壤环境因子,如pH、土壤含水量、总碳、总氮、土壤有机质、速效磷以及土壤酶活性与土壤细菌群落多样性和结构显著相关;样地土壤细菌群落的beta多样性与群落的空间距离呈显著相关,表明扩散限制对群落结构具有一定的影响;方差分解分析结果显示,6个样地细菌群落结构的驱动因素大小依次为土壤因子(0.27)、空间因素(0.19)和植被(0.15);将区域土壤微生物作为"源群落",微宇宙试验结果显示,土壤因子是细菌群落结构形成的主要驱动力(0.35),同时源群落丰富的物种多样性对微宇宙土壤细菌群落结构具有显著影响.总之,在局域尺度下,环境选择对温带森林土壤细菌群落结构动态和多样性发挥主导作用,地理距离对群落结构具有显著影响,即确定性过程和随机过程共同决定局域森林土壤细菌群落结构,前者占主导地位.对于土壤细菌群落而言,扩散群落的组成和结构受到源群落的多样性特征和环境因子的双重影响.     

不同退化阶段亚高山草甸土壤原生生物群落多样性特征及驱动因素

原生生物在草地生态系统养分循环、微生物群落稳定和土壤肥力维持方面发挥着重要作用。为了揭示亚高山草甸退化过程中土壤原生生物群落组成和多样性变化格局及环境驱动机制,本文利用18Sr DNA高通量测序技术研究了五台山不同退化阶段(未退化(nondegraded, ND)、轻度(lightly degraded, LD)、中度(moderately degraded, MD)和重度退化(heavily degraded,HD))亚高山草甸土壤原生生物群落组成和多样性的变化特征。结果表明:丝足门、褐藻门、纤毛门、叶足亚门、锥足亚门、绿藻门和顶复门是亚高山草甸土壤原生生物的优势门(相对丰度>1%)。纤毛门、叶足亚门、绿藻门、Choanoflagellida和Perkinsea的相对丰度在4种不同退化程度草甸中存在显著差异(P<0.05)。LEfSe分析显示未退化草甸中主要富集了Perkinsea类群,轻度退化草甸中富集了盾纤目类群,中度退化草甸中富集了变形虫纲和卵菌纲类群,中度退化草甸中主要富集了绿藻纲和硅藻纲类群等光合自养原生生物。随着亚高山草甸退化加剧,土壤原生生物群落α多样性呈下...