淹水时间对水稻土中地杆菌科群落结构及丰度的影响

【目的】通过模拟水稻土淹水过程,探讨地杆菌科(Geobacteraceae)群落结构和相对丰度随淹水时间的动态变化特征,揭示其群落结构和相对丰度变化与微生物Fe(Ⅲ)还原的内在联系。【方法】提取水稻土淹水培养1 h、1 d、5 d、10 d、20 d和30 d后的微生物总DNA,构建地杆菌科16S rDNA克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析地杆菌科的群落结构和多样性变化特征,通过Real-time PCR技术测定地杆菌科相对丰度的动态变化。采用厌氧泥浆培养方法,测定水稻土中Fe(Ⅱ)产生量变化。【结果】供试水稻土中,微生物Fe(Ⅲ)还原过程在淹水培养初期变化明显,培养20 d后达到稳定期,最大铁还原潜势为10.16 mg/g,最大反应速率为1.064 mg/(g.d),最大反应速率对应的时间为4.84 d。α多样性指数显示,水稻土中地杆菌科的多样性随淹水时间延长呈现波动性变化,淹水5 d和20 d处理出现2个峰值,而淹水10 d和30 d处理的多样性明显减小。β多样性指数表明淹水过程中群落结构存在明显差异。不同淹水时间共产生了10种地杆菌科优势类型,分别属于Clade 1和Clade 2。Real-time PCR结果表明,地杆菌科与总细菌16S rDNA丰度的比值在淹水培养1 d时最小(1.20%),而20 d时达到最大值(4.54%)。【结论】淹水培养的水稻土中,地杆菌科微生物的多样性和相对丰度的动态变化与微生物Fe(Ⅲ)还原过程密切相关。