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。     

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。     

基于高通量测序的两种典型忽地笑栽培土壤根际真菌群落多样性

【背景】忽地笑为传统中药材,可用于治疗老年性痴呆症、重症肌无力等疾病,具有重要的药用价值。腐殖土(壤土)适宜忽地笑的生长与栽培,黄棕壤(粘性土)对其生长不利。根际微生物可促进或抑制植物生长,直接影响药用植物产量和有效成分含量的变化,因此近年来对药用植物与根际微生物关系的研究得到了高度重视。【目的】通过2种栽培土壤根际真菌的群落结构及多样性研究,旨在探讨根际真菌对忽地笑生长发育的影响。【方法】提取土壤总DNA,采用高通量测序及生物信息统计分析等方法进行研究。【结果】腐殖土和黄棕壤分别获得真菌ITS1序列42 130和30 176条;腐殖土和黄棕壤根际真菌类群分别划分为6门25纲61目123科208属和5门20纲48目85科138属,最优势门类均为子囊菌Ascomycota (相对丰度70%),但主要优势属及多样性指数等存在较大差异,其中腐殖土的主要优势类群有Ascomycota_unclassified、Fusarium、Zopfiella、Chaetomiaceae_unclassified、Ceratobasidium、Mortierella等,而黄棕壤的主要优势类群为Sordariomycetes_unclassified、 Fusarium、 Acremonium、 Rhizoctonia、Nectriaceae_unclassified、Hymenoscyphus等;通过SPSS统计软件分析表明,腐殖土的Ascomycota_unclassified、Zopfiella、Ceratobasidium、Mortierella等优势类群与忽地笑鳞茎中石蒜碱含量之间呈极显著正相关性。【结论】适宜栽培忽地笑的腐殖土根际真菌的遗传多样性比黄棕壤更丰富;腐殖土根际主要优势类群Ascomycota_unclassified、Zopfiella、Ceratobasidium等可能有利于忽地笑生长发育及其石蒜碱等生物碱积累。     

艾比湖湿地芦苇根际黏细菌群落多样性及其时空分布特征

【目的】研究艾比湖湿地芦苇根际土壤未培养黏细菌多样性、群落结构及其时空分布特征,提高对盐碱湿地等极端环境黏细菌资源的认知,为今后开发利用极端环境黏细菌资源奠定基础,也为艾比湖湿地盐漠生态系统修复提供数据支撑。【方法】采集艾比湖湿地10个样地3个月份的芦苇根际土壤,针对16S rRNA基因的V4–V5区使用高通量测序技术研究黏细菌多样性、群落结构及其时空分布特征。【结果】艾比湖湿地黏细菌16S rRNA基因Tags数占细菌的0.22%–3.54%,7月份和样地4的多样性最高,说明属多样性与季节和样地相关。本研究共鉴定到黏球菌目的3个亚目、8个科、14个属,其中海无柄孢囊黏细菌属(Haliangium)为优势属,占10.83%–71.01%。网络共现图表明绝大多数细菌与黏细菌存在相互作用。Spearman分析表明,细菌的Shannon、Chao1和ACE指数影响着黏细菌的多样性和丰富度。冗余分析(redundancy analysis, RDA)表明,土壤无机氮(inorganic nitrogen, IN)、有机质(organic matter, OM)和水溶性镁离子(Mg²⁺)是影响黏细菌多样性、群落结构的主要非生物因子。【结论】艾比湖湿地黏细菌资源丰富,其多样性、群落结构受时空变化影响。生物因素(细菌)和非生物因素(土壤理化性质)共同影响着黏细菌多样性。     

吉林省辽源地区羊肚菌根际土壤真菌多样性及群落组成

为探究羊肚菌Morchella与不同土壤生长环境及土壤理化因子的关系,以吉林省辽源市的野生和栽培两种生境为样地,采集羊肚菌根际土壤样品为材料,通过Illumina MiSeq高通量测序技术,对羊肚菌土壤真菌群落结构和多样性进行研究,同时分析土壤理化因子对其真菌群落多样性及优势菌属的影响.通过Alpha多样性分析发现:与...     

基于高通量测序考察甘肃黄芪种植区根际土壤微生物群落结构及多样性

采用高通量测序技术,考察分析甘肃6个不同黄芪种植区黄芪根际微生物菌群结构特征.结果表明,甘肃黄芪种植的六个地区其根际土壤细菌分属于31个门、97个纲、211个目、330个科、614个属、共1163个种,根际土壤真菌分属于13个门、46个纲、98个目、202个科、412个属、共656个种.细菌在门水平的群落结构特征主要为...     

基于高通量测序的杨树人工林根际土壤真菌群落结构

研究不同根序细根根际土壤微生物群落组成结构对深入了解根系-微生物互作关系具有重要意义.本研究采用Illumina MiSeq测序平台,对杨树人工林非根际土壤和不同根序细根根际土壤的真菌群落结构进行分析.物种注释结果显示: 杨树1～2级根(R1)、3级根(R2)和4～5级(R3)根际及非根际土壤(NR)中分别包含128、124、130和101个真菌属,表明杨树根际存在对真菌群落构建的选择性机制.不同根序根际土壤中相对丰度>1%的真菌属有7个,木霉属在1～2级根根际土壤中丰度较高,毛孢子菌属和曲霉属分别是3级根和4～5级根根际土壤中丰度最高的真菌属.α多样性指数表明: 根际土壤真菌的多样性在不同根序间存在显著差异,低级根显著高于高级根(P<0.05).β多样性指数表明: 真菌群落随着序级的升高差异性不断上升,相似性不断降低.不同根序细根根际真菌群落的趋异化组成和结构与细根功能具有密切关系.     

南疆四种盐生植物根际土壤真菌群落结构特征

盐生植物特殊的生境孕育了独特的根际微生物群落。为了解南疆干旱区不同盐生植物根际土壤真菌群落结构特征,探讨影响真菌群落结构的土壤环境因子,选取南疆伽师县同一盐碱地盐爪爪（Kalidium foliatum）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum）、花花柴（Karelinia caspia）和旱生芦苇（Phragmites australis）四种优势盐生植物,采用Illumina NovaSeq高通量测序技术分析根际土壤真菌群落结构和多样性,并探究其与土壤理化因子的相关性。结果表明,四种盐生植物根际土壤理化特征不尽相同,土壤pH均超过8.0,电导率（EC）由高到低为旱生芦苇 > 盐爪爪 > 花花柴 > 黑果枸杞,黑果枸杞根际土壤的有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、速效氮（AN）和速效磷（AP）含量均最高,旱生芦苇根际土壤的SOM、TN、TP、TK和AN值均最低,但土壤水分含量（SWC）和EC值最高。四种盐生植物共有的操作分类单元（OTUs）数量为153个,各自特有的OTUs数量不尽相同。根际土壤真菌群落丰富度（ACE、Chao 1指数）依次为盐爪爪 > 旱生芦苇 > 黑果枸杞 > 花花柴,Shannons指灵第和Simpson指数大小依次为盐爪爪 > 黑果枸杞 > 旱生芦苇 > 花花柴。从四种盐生植物根际共检测到真菌8门、21纲、44目、89科、124属,子囊菌门（Ascomycota）在四种盐生植物根际土壤中占绝对优势地位。镰孢菌属（Fusarium）、支顶孢属（Acremonium）、曲霉属（Aspergillus）和青霉菌属（Penicillium）是四种盐生植物根际土壤共有优势属,非优势属数量多但相对丰度因植物种类而异。典范对应分析（CCA）显示,土壤速效钾、AP、pH和EC是影响根际土壤真菌群落结构变化的主要驱动因子。研究表明南疆四种盐生植物根际土壤真菌群落具有相似性,但优势菌属丰度差异明显,具有植物种类特异性。     

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。     

艾比湖湿地盐节木土壤固氮微生物群落结构和丰度的环境异质性特点

【背景】新疆艾比湖湿地国家自然保护区作为国内最典型的温带干旱区湿地荒漠生态系统,对于富集生物多样性、平衡生态环境等方面存在着非凡的意义。目前关于艾比湖湿地根际与非根际土壤固氮微生物群落结构和丰度的相关研究还未见报道。【目的】通过分析新疆艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤固氮菌nifH基因的群落结构和丰度的环境异质性特点,及探讨微生物群落对国内极端干旱区脆弱敏感的艾比湖湿地生态系统循环过程中的作用,为改善荒漠化的艾比湖湿地环境提供理论依据。【方法】采用构建克隆文库和q-PCR的方法,并利用冗余分析法(Redundant analysis,RDA)探究土壤理化性质与固氮微生物群落结构及丰度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐节木非根际土壤中nifH的多样性高于根际土壤,盐节木根际土壤的nifH序列优势种属主要为固氮根瘤菌属(Azorhizobium)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio);非根际土壤的nifH序列优势种属主要是固氮弧菌属(Azoarcus)、太阳杆菌属(Heliobacteriummodesticaldum)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。盐节木根际土壤nifH数量为4.08×104copies/g,盐节木非根际土壤中nifH的数量为5.52×103copies/g,根际土壤nifH的丰度高于非根际土壤。相关性分析显示,根际土壤的优势类群和丰度与硝态氮(NO3--N)、速效氮、总钾、含水量等因子显著相关,非根际土壤的优势类群和丰度与硝态氮(NO3--N)、速效氮、总磷、总钾、总氮呈显著相关。【结论】在盐节木根际土壤中nifH的丰度高于非根际土壤,而多样性则低于非根际土壤,而且硝态氮(NO3--N)、速效氮、总磷可能会影响固氮微生物的群落结构和丰度,这些特点为湖泊湿地的退化恢复提供理论和数据基础。     

艾比湖湿地氨氧化细菌数量空间分布及其与土壤环境相关性分析

【目的】对新疆艾比湖湿地不同植被类型(柽柳群落、盐节木群落、芦苇群落)和土壤深度(0-5 cm、5 cm-15 cm、15 cm-25 cm、25 cm-35 cm)中氨氧化细菌数量空间分布进行研究,并对其与土壤环境因子的相互关系进行分析。【方法】采用MPN-Griess和Pearson相关分析法。【结果】艾比湖湿地不同植被类型氨氧化细菌的数量存在明显的差异,分布趋势为柽柳群落最高,盐节木群落次之,芦苇群落最低;不同土层中氨氧化细菌的数量也存在明显的差异,分布趋势为15 cm-25 cm>0-5 cm>5 cm-15 cm>25 cm-35 cm;氨氧化细菌数量分布与土壤有机质含量呈显著相关,与土壤pH、含水量、盐度以及氨氮含量等因子之间均无相关性。【结论】艾比湖湿地不同植被类型和不同土层中氨氧化细菌数量的分布均存在显著差异;氨氧化细菌数量的空间分布除与土壤有机质含量呈显著相关外,与其他土壤环境因子均无相关性。     

不同季节艾比湖湿地盐角草根际nirS-型与nirK-型反硝化细菌群落组成分析

旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表-艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿地夏、秋、春三个季节的盐角草根际和非根际土壤样本,通过高通量测序技术,比较分析了nirS-型和nirK-型两种类型的反硝化细菌的多样性和群落结构特点;利用RDA (redundancy analysis)探究了土壤理化因素对反硝化细菌多样性及群落结构的影响。艾比湖湿地盐角草根际与非根际中,nirS-型和nirK-型反硝化细菌多样性最高的为秋季根际土壤样本;各土壤样本中的反硝化细菌多样性均呈现根际>非根际。盐角草各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌在门分类水平上隶属于变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),而nirK-型反硝化细菌在门水平上分类仅包括了Proteobacteria和Firmicutes。Proteobacteria在各土壤样本中的占比均较高;其中Gamma-Proteobacteria的盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是各土壤样本所共有的nirS-型反硝化菌的优势菌属,但它们在每个土壤样本中的相对丰度各有差异。Alpha-Proteobacteria的根瘤菌属(Rhizobium)是盐角草各土壤样本中较为广泛存在的nirK-型反硝化细菌。艾比湖湿地盐角草各土壤样本中的反硝化细菌群落结构存在着一定的差异。RDA结果显示含水量、有机质、全氮和铵态氮等对各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌的多样性影响较大,含水量、有机质、全氮、碱解氮等是nirK-型反硝化细菌多样性的主要影响因素。土壤电导率、全磷、全钾、全氮和碱解氮协同影响nirS-型反硝化细菌的群落结构,有机质、速效钾、速效磷、pH和硝态氮是nirK-型反硝化细菌群落结构组成的主要影响因素。艾比湖湿地反硝化细菌呈现季节性变化,nirS-型和nirK-型反硝化细菌以不同的主要菌属,共同推进湿地反硝化作用。而对于湿地生态系统的保护,则需要进行长期而广泛的土壤状态评估和土壤反硝化微生物菌群的动态监测。     

新疆艾比湖湿地自然保护区胡杨根系水分再分配的估算

根据对新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠河岸林的主要建群种胡杨(Populus euphratica)的根系分布特征, 林冠下土壤的饱和容积含水量、最大导水率和根系最大导水率的试验观测数据, 以及对其林冠下5层不同深度土壤容积含水量、土壤水势的动态监测数据, 构建了胡杨根系水分再分配量估算的Ryel模型, 并对胡杨不同季节的水分再分配过程进行了短期模拟。结果表明: (1)胡杨根系水分再分配过程的水分再分配量的最大值出现在艾比湖地方时间凌晨2:30。(2)随着生长季节的变化, 胡杨根系水分再分配的作用逐渐减弱, 并表现出向土壤下层迁移的现象。6月份, 水分再分配过程主要发生在0-40 cm土层, 最大分配量为0.022 0 cm, 夜间总分配量为0.111 0 cm; 8月份水分再分配过程主要发生在10-70 cm土层, 最大分配量为0.006 5 cm, 夜间总分配量为0.018 4 cm; 10月份水分再分配过程主要发生在70-100 cm土层, 最大分配量为0.003 9 cm, 夜间总分配量为0.008 6 cm。     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

基于CA-Markov模型的艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被变化及预测

以艾比湖湿地自然保护区为研究区域,以1998、2006年Landsat TM影像和2014年Landsat OLI影像的土地利用/覆被分类结果为输入数据,采用CA-Markov模型,预测研究区未来的土地利用/覆被格局.在模型建立过程中,通过Markov模型求出转移概率矩阵和转移面积矩阵,确定CA模型转换规则,限制CA模型迭代次数.利用CA-Markov模型模拟预测研究区2014、2022和2030年土地利用/覆被格局,并采用2014年实际土地利用/覆被分类结果验证预测精度,得到2014年各土地利用/覆被类型面积预测误差均≤6.4%,空间位置预测精度达到76.0%.结果表明: 1998—2014年,艾比湖湿地自然保护区林草地、盐碱地、干涸湖床和沙漠增加,其中,盐碱地的增幅最突出,增加了37.4%;水体和其他地类减少,且水体的减少突出,减少了34.8%.2014—2030年,艾比湖湿地自然保护区林草地、盐碱地和沙漠将呈增加趋势,而干涸湖床、水体和其他地类将减少.该研究可以为艾比湖自然保护区的土地利用/覆被动态监测以及可持续发展提供依据.     

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。