5种植物根际真菌群落结构与多样性

根际真菌在植物生长和健康方面具有非常重要的作用,然而由于分离和培养技术的限制,对根际真菌群落、多样性及功能仍缺乏认识.为明确不同植物根际真菌群落的结构与差异,揭示其潜在的生态功能,采用Illumina MiSeq技术对马蔺、葡萄、大豆、玉米等5种植物根际真菌ITS rRNA基因的ITS2区进行高通量测序,并利用FUNGuild对其功能进行预测分析.结果显示,5种植物根际中80%以上的真菌序列划分到17-45个OTUs中,优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲和粪壳菌纲等;这5种植物根际真菌群落各自聚群,其香农指数(Shannon)和丰富度(Chao1)从大到小依次为木瓜、马蔺、葡萄、大豆、玉米;在获得的1 290个OTUs中,49.76%的OTUs归属于8个功能类群,其中腐生菌约占总OTUs数的25.89%,是主要功能类群,其次是病原菌/腐生/共生过渡型、植物病原体等,葡萄、木瓜和马蔺根际中腐生菌显著高于大豆和玉米.本研究表明木瓜、马蔺和常见植物根际真菌的群落结构和多样性不同,一年生作物的根际真菌多样性小于多年生植物,进而也表明根际真菌群落及其生态功能受到植物的生活周期或类型的影响.(图4表1参30)     

马铃薯根际与非根际土壤微生物群落结构及多样性特征

利用Illumina-MiSeq高通量测序技术对马铃薯根际与非根际土壤中细菌的16Sr DNA基因V3-V4区片段和真菌18S r DNA基因V4区片段进行了测序,研究马铃薯根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤养分之间的关系,为马铃薯健康种植提供理论数据。结果表明,(1)马铃薯根际土壤pH显著低于非根际(P0.05),根际土壤电导率、有机碳、全氮、速效氮和速效磷均显著高于非根际(P0.05),而根际土壤全磷与非根际差异不显著(P0.05)。(2)马铃薯根际土壤细菌和真菌均匀度指数(Simpson)、多样性指数(Shannon-Wiener)、ACE、Chao1均显著高于非根际(P0.05);而根际土壤细菌和真菌覆盖度(Coverage)、Simpson指数与非根际差异不显著(P0.05)。(3)马铃薯根际和非根际土壤细菌群落中,优势类群主要是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),还包括浮霉菌门(Planctomycetaceae)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia),其中根际土壤细菌酸杆菌门相对丰度高于非根际,变形菌门相对丰度低于非根际。根际和非根际土壤真菌群落中,优势类群主要是子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),还有结合菌门(Zygomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、芽枝菌门(Blastocladiomycota)。(4)主成分分析(PCA)表明,马铃薯根际和非根际土壤细菌和真菌群落具有很好的相似性,并且细菌群落产生明显的分离效应。Pearson相关性分析表明,马铃薯土壤细菌和真菌Coverage、ACE与土壤养分均没有显著相关性(P0.05);土壤pH与土壤细菌和真菌多样性呈负相关,土壤电导率和全磷与土壤细菌和真菌多样性均没有显著相关性(P0.05)。(5)冗余分析(RDA)显示,7个土壤环境因子分别解释了细菌86%和真菌82%的总特征值,说明土壤环境因子对马铃薯土壤细菌和真菌多样性有显著影响,其中对土壤细菌和真菌多样性影响较大的有有机碳和全氮,而pH对土壤细菌和真菌多样性影响为负。由此可知,土壤pH值是马铃薯根际土壤微生物多样性的重要影响因子。     

不同薄壳山核桃品种的根际土壤细菌菌群结构及多样性研究

选择江苏薄壳山核桃主产区波尼(BN)、马汉(MH)、威斯顿(WSD)和肖肖尼(XXN)这4个主要品种,利用Illumina Miseq高通量测序技术研究其根际土壤微生物多样性及群落结构组成。结果显示,4种薄壳山核桃品种间根际土壤细菌群落结构在门、属水平上相似,α多样性指数无显著差异。变形菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门均为优势门类,假单胞菌属(1%)和Chitinophagaceae菌群(5%)在4个薄壳山核桃品种的根际土壤中丰度均较高。研究初步阐述了薄壳山核桃根际土壤微生物多样性及群落结构组成,为进一步研究薄壳山核桃的根际效应提供了理论依据。     

茄子植物内生细菌群落结构与多样性

采用平板分离纯化不同来源地茄子健株和青枯病株内生细菌,利用细菌脂肪酸鉴定技术进行鉴定.共获得内生细菌18属28种,健株共分离到内生细菌15属23种,含量为5.96×105CFU·g-1.病株分离到内生细菌14属16种,含量为3.191×108CFU·g-,其中青枯雷尔氏菌含量为3.187×108CFU·g-.根部分离到的内生细菌最多,其次为茎部,叶部最少.不同种植地来源的茄子健株内生细菌的种类数量有较大差异,来自晋江的健株分离到13属17种,来自东洋的健株分离到7属9种,而来自福清的健株仅分离到3属4种.来自晋江的植株内生细菌的SIMPSON(D)优势度指数和SHANNON(H1)多样性指数分别为0.963 2和3.572 5,均高于来自东洋植株(D:0.9444,H1:2.725 5)和福清植株(D:0.833 3,H1:1.5).而均匀度则以来自东洋植株最高(0.970 8),来自晋江和福清的植株分别为0.9654和0.9464.不同生长环境下不同生长状态的茄子植株内生细菌群落结构与多样性存在较大的差异.该研究对于通过微生物标记植物生长的生态环境具有重要的实验意义,对于科学说明生防机理具有重要作用.     

互花米草入侵对红树秋茄根际与根内细菌群落结构与多样性的影响

根际/根内微生物在湿地生态系统碳、氮、硫循环中发挥着重要作用,也是外来植物入侵机制研究的重要组成部分.选取福建九龙江口南岸互花米草纯林、秋茄纯林及互花米草和秋茄混交林等生境,采用Illumina高通量测序技术分析植物根内、根表及根际沉积物中细菌群落组成.结果显示:互花米草纯林根际细菌的多样性指数明显高于混交林和秋茄纯林;Uni Frac主成分分析(PCA)结果表明不同生境各细菌群落组成存在显著性差异;两类植物根表细菌以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)为主,其中互花米草纯林中各类细菌占比分别为78.0%、5.6%、3.3%和1.6%;根内以蓝细菌(Cyanobacteria)和变形菌门等为主.线性判别分析(LDA)结果表明植物根内和根表存在大量与碳、氮、硫循环相关的功能微生物,如假交替单胞菌科(Pseudoalteromonadaceae)、弧菌科(Vibrionaceae)、嗜甲基菌科(Methylophilaceae)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等.本研究表明与根际微生物相比,根内细菌群落对植物入侵造成的环境变化更加敏感,结果可为深入研究互花米草入侵机制提供重要科学依据.     

茶园年限对根际土壤真菌群落结构及多样性的影响

为探明不同年限茶园根际土壤真菌菌群结构及多样性的差别,采用MiSeq高通量测序方法分析5年、10年、25年和40年茶园根际土壤真菌的菌落组成、Alpha多样性、Beta多样性和组间差异性.结果显示,随着茶园年限增大,根际土壤pH值显著性降低;而土壤养分含量呈现先增后减趋势,其中25年茶园最高.不同年限茶园根际土壤真菌群落α多样性无显著差异,β多样性则5年与10年茶园相近,而25年和40年茶园相似. 5年和40年茶园土壤中的优势菌目存在明显差异,其中粪壳菌目占5年茶园总菌群的20.93%,糙孢孔目占40年茶园总菌群的14.97%.此外,不同年限茶园根际土壤中差异性显著的菌种主要分布在粪壳菌纲和银耳菌纲.本研究表明,不同年限茶园根际土壤真菌物种组成丰富、结构差异明显;随着茶园年限的增加,茶树根际土壤肥力增加和真菌群落数量增加,有利于茶树生长代谢的真菌种群增多.     

不同树龄茶树根际土壤细菌多样性的T-RFLP分析

以不同树龄铁观音茶树根际土壤为研究对象,采用末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)技术分析茶树不同树龄对土壤细菌多样性的影响.结果显示,茶树根际土壤细菌Hae III和Msp I酶切产物的T-RFs片段数量及辛普森指数、香农威纳指数均随着茶树树龄增加呈现下降趋势.相关性分析结果表明,与茶树树龄呈显著或极显著正相关的细菌T-RFs片段9个,共34种细菌,由10个纲组成,按照功能可分成病原菌及与改善土壤质地、抑制病原菌、碳素循环、氮素循环、硫素循环等相关的微生物6大类,其中病原菌占比达58.82%.与茶树树龄呈显著或极显著负相关的细菌T-RFs片段17个,共38种细菌,由12个纲组成,按照功能可分成病原菌及与氮素循环、碳素循环、抑制病原菌、改善土壤质地等相关的细菌共5大类,其中除病原菌外,其余细菌占比达78.95%.综上所述,随着茶树树龄增加,茶树根际土壤细菌多样性及其功能发生了显著的变化,结果可为后期细菌群落互作效应研究提供一定理论基础.     

贵州喀斯特山区不同种植年限花椒根际土壤细菌群落结构特征研究

以贵州花江峡谷花椒(Zanthoxylum bungeamun)林为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术,分析种植5、10、20、30 a花椒根际土壤细菌群落结构和多样性特征,探讨不同种植年限花椒土壤理化因子对根际细菌群落分布的影响,为喀斯特石漠化地区花椒农业可持续发展提供有效的理论依据.结果表明,随着花椒种植...     

骆驼刺根际细菌的植物促生能力

采用纯培养方法使用5种培养基分析沙漠干旱植物骆驼刺的根际可培养细菌群落,并用盆钵试验验证这些菌株的植物促生能力.共从骆驼刺根际土中分离纯化了120株细菌,根据16S rRNA基因序列划分成32个16S r RNA基因型,分布在Actinobacteria、Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes等4个门的17个属内.其中,Actinobacteria占全部分离菌株的77.3%,是骆驼刺根际的优势微生物;该门的Streptomyces和Arthrobacter两个属是分离菌株最多的属.从16个型(55株)的细菌中检测到了固氮酶nif H基因,占全部分离菌株的45.8%、全部型的50%.盆钵试验中,菌株Microbacterium sp.WLJ053、Streptomyces sp.WLJ079、Paenibacillus sp.WLJ097、Sphingomonas sp.WLJ118和Chryseobacterium sp.WLJ119能显著提高玉米的株高、鲜重和干重,具有植株促生能力.使用营养丰富的LB和WS培养基获得的微生物种类和特有微生物数量都更多,含nif H基因和具有植物促生能力的菌株比例更高.本研究说明沙漠植物根际蕴含了大量微生物种质资源,具有较好的开发前景.     

3种纳米材料对水稻幼苗生理及根际细菌群落结构的影响

随着纳米技术的快速发展,评估人工纳米材料(ENMs)对植物-微生物系统的潜在危害至关重要。本研究通过盆栽试验,分析不同浓度(0、0.50、1.00和2.00 mg·g^-1)的纳米材料即纳米二氧化硅(nSiO₂)、纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米氧化锌(nZnO)对水稻幼苗生理和根际细菌群落结构的影响。研究结果显示,3种纳米材料处理后,水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加(P<0.05,下同),可溶性蛋白(SP)含量仅在2.00 mg·g^-1nTiO₂和0.50 mg·g^-1 nZnO处理时显著降低;2.00 mg·g^-1nSiO₂处理及1.00 mg·g^-1和2.00 mg·g^-1nZnO处理均可显著降低水稻幼苗的株高(PH)、鲜质量(FW)和干质量(DW),nTiO₂处理则对其没有显著...     

富砷湖滨湿地底泥细菌群落结构及多样性对水位变化的响应

为探究富砷底质下高原湖滨湿地底泥微生物群落对水位变化的响应特征,本研究以室内模拟实验的方式,探讨不同水位条件对富砷湖滨湿地底泥细菌群落结构及多样性的影响.结果 表明,细菌丰度、多样性与水位高低具有显著相关性,细菌丰度由多到少排序为:高水位＞中水位＞无水位,即水位越高,细菌丰度越高,细菌群落多样性则表现为高水位条件下较高...     

不同轮作方式对马铃薯根际土壤真菌群落结构的影响

土壤中真菌含量状况是评价土壤肥力变化的重要指标之一,对土壤养分含量和作物根系的活力具有较大的影响,对于保持土壤生态系统的平衡以及土壤质量方面都具有重要的作用。昭通是中国马铃薯的主产区之一,常年种植面积在20×104hm2以上;荞麦和赤小豆也是该市的重要作物,在当地种植面积较大;马铃薯连作和这3种作物之间的轮作在生产上时有发生。为揭示这3种作物不同轮作方式对其根际真菌群落结构的影响,于2017年和2018年在云南省昭通市昭阳区将3种作物按照不同组合和顺序轮作2年,在2018年9月中旬收获时取9种轮作方式的根际土壤进行真菌群落分析。结果表明,共检测出10个真菌门类和32种真菌属,优势真菌门类是Ascomycota(子囊菌门)、Basidiomycota(担子菌门)和Mortierellomycota(被孢霉门)。在各处理中,马铃薯连作、赤小豆-马铃薯和赤小豆-荞麦含量最丰富,而马铃薯-荞麦和荞麦-马铃薯的轮作方式含量最低。真菌属水平以轮作方式不同其优势属的种类和丰度差异较大;真菌属多样性连作明显高于轮作处理;真菌多样性和丰度较低的是马铃薯和荞麦的轮作,马铃薯和赤小豆轮作其优势属的多样性和丰度较大,其次是荞麦和赤小豆。不同的轮作方式对根际土壤真菌群落结构有不同的影响,所以生产中应根据当地的农业生产实际情况选择适宜的耕作制度和轮作方式,以实现对耕地资源的保护和可持续利用,同时促进马铃薯生产水平的不断提高。     

白浆土玉米不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征

以白浆土为研究对象,分别于玉米(Zea mays L.)的拔节期、抽雄期和乳熟期采集根际土,并采用Biolog微平板技术分析不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征变化,为白浆土的质量提升和可持续利用提供科学依据。结果表明:根际土壤细菌和真菌群落的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随生长时期推进均呈先升高后降低趋势,其中抽雄期细菌群落的AWCD值分别比拔节期和乳熟期高26.44%和53.37%(P0.05),但真菌群落的AWCD值无显著变化(P0.05)。根际土壤细菌和真菌群落的功能多样性指数变化趋势与AWCD值一致,仅抽雄期细菌群落的McIntosh指数与拔节期和乳熟期差异显著(P0.05)。根际土壤细菌群落相对利用率最高的碳源是糖类和氨基酸类,而真菌群落相对利用率最高的碳源为羧酸类和糖类。生长时期没有显著影响根际土壤细菌群落对同一碳源的相对利用率;但抽雄期真菌群落对胺类和其他类碳源的相对利用率显著高于拔节期和乳熟期(P0.05),对羧酸类的相对利用率显著低于拔节期(P0.05)。主成分分析表明(Principal component analysis,PCA),拔节和乳熟期根际土壤细菌群落的代谢特征相似,而与抽雄期明显不同,真菌群落的分析结果与细菌相同。     

连云港市4个河口湿地越冬水鸟群落结构及多样性

连云港市地处东亚-澳大利西亚鸟类迁徙的重要通道上,是水鸟的重要停歇地和越冬地。分别于2016—2018年冬季,对连云港市临洪河口、青口河口、兴庄河口和埒子河口湿地水鸟多样性进行调查。共记录水鸟47种,隶属于8目12科;其中,冬候鸟37种(占总种数的78.72%),留鸟5种(占10.64%),旅鸟5种(占10.64%);有国家Ⅰ级和Ⅱ级重点保护鸟类各1种,累计共有5种水鸟的单次调查数量超过该物种全球种群数量1%的标准。不同年份间水鸟物种数和数量不同,2017年种类和数量均最多,2016年种类最少,2018年数量最少。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均以2017年为最高,2018年居中,2016年最低;而2016年Simpson优势度指数最高。4个河口间水鸟物种数和多样性指数差异不显著,但水鸟数量和密度差异显著(P均0.001)。河口间水鸟相似性指数(≥0.600)均较高,其中,兴庄河口和埓子河口水鸟相似性指数(0.714)最高。研究结果表明连云港市滨海湿地是重要的水鸟越冬地,且不同河口水鸟多样性受各区域的围垦、开发建设和生境改变等因素影响。针对越冬水鸟资源及栖息地保护和管理提出了合理建议。     

VA菌根对喀斯特草本群落植物根际养分影响研究

以贵州花江喀斯特高原生态综合治理试验示范区内草本群落阶段的几种主要植物为材料,对其根际微生态环境进行了研究,包括根际土壤化学性质、土壤酶活性和VA菌根侵染率及AMF孢子密度。结果表明：VA菌根侵染率和根际土壤中AMF孢子密度存在极显著正相关,相关系数达到0.97;不同植物根际土壤的化学指标和土壤酶活性均表现出较强的根际效应,即R/S〉1;VA菌根侵染率与pH值存在显著负相关,与有效磷质量分数存在极显著正相关,与碱性磷酸酶存在显著正相关,说明VA菌根能够促进土壤中难溶态磷往有效磷方向转化;AMF对宿主植物的侵染能够在一定程度上改善根际微生态环境的营养状况。     

贺兰山蒙古扁桃灌丛根际土壤AM真菌群落多样性特征研究

耐旱灌木和草本植物是贺兰山中低海拔的重要植被类型,揭示其根际土壤丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）群落多样性及其影响因子,对于贺兰山干旱半干旱地区生态系统功能的稳定,植被的生长发育及健康发展具有重要意义。以贺兰山低海拔区蒙古扁桃-短花针茅群落（G×S-S,G×S-G）为研究对象,设置群落内去除灌木蒙古扁桃（Prunus mongolica）的短花针茅（Stipa breviflora）(G)和去除草本植物的蒙古扁桃（S）两种对照处理,利用高通量测序方法研究其根际土壤AMF群落结构与多样性差异及其与环境因子间的相互关系。结果表明：G×S-G和G×S-S的根际土壤pH、有机质、全氮、速效磷和速效钾含量最大,碱解氮和全磷含量次于G,根际土壤AMF群落α多样性指数最大,除全氮外呈显著性差异（P<0.05）,符合灌丛“沃岛”效应。根际土壤AMF共获得174个操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）,隶属于1门4纲6目10科10属63种,优势属为球囊霉属（Glomus）,平均占比为99.26%,两性球囊霉属（A...     

西藏青稞和豌豆根际土壤微生物多样性及结构组成研究

青稞和豌豆都是西藏主要的粮食作物,都具有耐寒、抗逆能力强以及适应性广等特点,在西藏有悠久的种植历史。通过采用高通量测序技术,以林芝市加兴乡青稞和豌豆根际土壤微生物为研究对象,探究林芝市加兴乡青稞和豌豆根际土壤微生物多样性特征。结果表明,豌豆和青稞根际细菌Shannon多样性排序：豌豆>青稞。豌豆和青稞根际细菌主要菌门为厚壁菌门(Firmicuts)、放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),豌豆优势菌属为梭菌属(Clostridium),青稞优势菌属为杜擀氏菌属(Duganella)。NMDS分析表明,豌豆与青稞两者之间的根际微生物组成存在较大差异。LEfSe多级物种层级分析表明,放线菌门(Actinobacteria)和Nitrospirdce菌门在豌豆根际细菌样本中明显富集,厚壁菌门(Firmicutes)在青稞根际细菌样本中明显富集。通过分析豌豆和青稞根际微生物多样性,为豌豆和青稞筛选根际促生菌。     

晋东南3种道地药材植物根际真菌群落特性

根际微生物与植物的生长、繁殖及代谢活动密切相关。区域气候和土壤因子决定了药用植物的道地性,而根际微生物群落的结构和功能与药用植物的关系有待研究。利用高通量测序方法分析了山西道地药材植物柴胡(Bupleurum chinese)、党参(Codonopsis piloula)和远志(Polygala tenuifolia)的根际土壤真菌群落,探讨道地药材植物根际土壤真菌群落构建的驱动机制。结果表明,土壤环境因子和植物种类(科水平)对根际土壤真菌群落结构和多样性具有显著影响。土壤pH、总氮、蔗糖酶、脲酶对根际土壤真菌群落结构的影响最大(RDA总解释率达65%),是3种植物根际土壤真菌群落构建的主要驱动因子。进一步的方差分解分析显示,植物种类对根际土壤真菌群落结构有较大的影响,解释率达27%。总之,植物种类和土壤环境是3种药用植物根际真菌群落结构和多样性的主要驱动因子,植物-土壤-微生物在土壤生态系统中协同作用,为道地中药材的生长提供了特定的生境。