土壤迁播后与植物紧密关联的微生物的变化

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与植物关系密切的微生物主要包括菌根菌、内生菌和根际微生物,这些微生物通过增强宿主的碳氮吸收等生化过程,提高受损生态系统中植物的抗逆性。土壤迁播是石漠化区域植被恢复的有效方法之一,植被恢复初期内生菌、菌根菌等与植物生长息息相关,但对这些微生物的研究较少。因此,本研究以建水次生林(供体土)和石漠化区域(受体土)作为研究对象,基于高通量测序技术揭示了迁播后生长时间对根内生真菌群落组成的影响,调查了供体土和受体土中代表植物的根及叶内的微生物、菌根菌、固氮菌的群落组成及变化,并部分揭示了供体土植物内生微生物组形成过程中菌群的来源。主要研究结果如下:1.迁播后生长时间对橡栎(Quercus baronii)根内生真菌多样性和群落组成的影响通过ITS2的高通量测序,对迁播后二年生至四年生橡栎根内生真菌进行了跟踪,结果表明随着生长年限的增加,橡栎根内真菌丰富度指数呈先降低再升高的“V”字型规律。子囊菌门(Ascomycota)相对丰度逐渐增加,担子菌门(Basidiomycota)相对丰度逐渐减少;二年生橡栎根中共检测到真菌26属,优势属是间座壳属(Diaporthe)、范瑞佳耳属(Vanrija),三年生橡栎根中共检测到10属,优势属是青霉属(Penicillium),四年生橡栎根中共检测到19属,优势属是扁孔壳菌属(Lophiostoma)。2.迁播后四种优势植物根际土、根和叶内生微生物多样性及群落结构的变化基于高通量测序技术,分别对迁播后生长了四年的橡栎、白枪杆(Fraxinus malacophylla)、乌桕(Sapium sebiferum)、山槐(Albizia kalkora)的根际土、根和叶内生真菌的多样性和群落组成进行了分析。通过对真菌ITS2测序,获得真菌11门34纲95目221科450属558种。和次生林相比,四种植物根际土中的镰刀菌属(Fusarium)、木霉属(Trichoderma)相对丰度增加,根和叶中的扁孔壳菌属(Lophiostoma)、鞘孢属(Chalara)、Matsushimamyces相对丰度增加;对16S r RNA基因的V4区测序分析的结果显示,细菌分属于30门78纲198目334科622属1057种,和次生林相比,四种植物根际土中单核细菌属(Solirubrobacter)、Gaiella相对丰度增加,根和叶中的红色杆菌属(Rubrobacter)、假单孢菌属(Pseudomonas)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、雷尔氏菌属(Ralstonia)相对丰度增加。对每种植物根际土、根和叶内真菌中相同的OTUs分析显示,迁播后的乌桕根内有53.66%、叶内49.57%的OTUs与其根际土中的相同;橡栎根内有46.51%、叶内有55.56%的OTUs与其根际土中的相同;山槐根内有56.14%、叶内39.88%的OTUs与其根际土中的相同。此外,迁播后乌桕根际土内有33.92%、根内有57.72%、叶内有56.41%的OTUs与次生林乌桕根际土中相同,迁播后橡栎根际土内有23.37%、根内有34.3%、叶内有43.06%的OTUs与次生林橡栎根际土中相同,迁播后山槐根际土内有34.35%、根内有57.02%、叶内有42.26%的OTUs与次生林山槐根际土中相同。对每种植物根际土、根和叶内细菌中相同的OTUs分析显示,迁播后的乌桕根内有68.93%、叶内60.21%的OTUs与其根际土中相同;橡栎根内有65.06%、叶内69.12%的OTUs与其根际土中相同;山槐根内有72.13%、叶内65.65%的OTUs与其根际土中相同。此外,迁播后乌桕根际土内有60.39%、根内有63.75%、叶内有57.22%的OTUs与次生林乌桕根际土中相同,迁播后橡栎根际土内有50.84%、根内有51.92%、叶内有54.17%的OTUs与次生林橡栎根际土中相同,迁播后山槐根际土内有67.08%、根内有68.66%、叶内有64.63%的OTUs与次生林山槐根际土中的相同。3.土壤迁播后,白枪杆根菌根菌多样性分析基于高通量测序技术对迁播后生长了三年的优势植物白枪杆根部菌根真菌ITS1区域测定,优势属是球囊霉属(Glomus spp.)。Alpha多样性和OTUs总数表明,迁播后白枪杆根部菌根真菌多样性和丰富度比次生林高。4.土壤迁播后,四种优势植物根际土和根叶内生固氮菌多样性分析利用Ashby培养基对四种植物根际土、根叶内生固氮菌进行分离鉴定,共得到182株固氮菌,其中迁播后土壤中共分离到115株,通过16S r RNA基因鉴定为3门6纲13目19科25属,87.41%是变形菌门(Proteobacteria),优势属是链霉菌属(Streptomyces)、马赛菌属(Massilia)、剑菌属(Ensifer)、根瘤菌属(Rhizobium),与次生林相比,石漠化区域固氮菌数目和种类较多。
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