论文部分内容阅读
水稻土季节性淹水与排干过程影响铁元素的存在形态。Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)作为水稻土中主要的氧化还原体系,其形态的转变会对水稻土的氧化还原性质产生一定影响,进而影响水稻土细菌群落多样性。细菌群落作为功能群体,与人们的生产、生活息息相关,其群落结构的改变必然导致功能的变化。铁元素在地壳中丰度排第四,且在水稻土中大量存在,铁循环还与很多循环相互耦合,如氮循环、碳循环。研究Fe(Ⅱ)添加对细菌及自养固碳菌群落多样性分布的影响有助于理解Fe(Ⅱ)对细菌群落变化中所起的作用,进而指导农业生产、改善土壤环境。利用荧光定量技术与Illumina MiSeq测序技术对16S rRNA基因和cbbM基因拷贝数水平和序列水平分析,结果表明:在壤土中,Fe(Ⅱ)添加对16SrRNA基因拷贝数和细菌群落丰富度影响不显著,高Fe(Ⅱ)添加能显著降低L2细菌群落多样性;在砂土中,低Fe(Ⅱ)添加和高Fe(Ⅱ)添加能显著降低S1和S2细菌cbbM拷贝数和群落多样性;基于OTU水平PCA分析和基于序列水平unweightunifrac非相似性距离矩阵分析显示LCK和L1与L2以及SCK与S1和S2在细菌和自养固碳菌群落OTU组成和序列相似度差异较大,S1和S2与LCK和L1在细菌和自养固碳菌群落OTU组成和序列相似度差异较小。16SrRNA基因高通量测序门水平分析,共得到32个门,将百分比丰度大于千分之一划为优势门,共有19个优势门。对各处理样品优势门显著性分析发现在壤土中,Actinobacteria相对丰度变化为LCK<L1<L2。Bacteroidetes相对丰度变化为 L2<L1<LCK。Firmicutes 和 Cyanobacteria 相对丰度变化为 LCK<L1=L2。Acidobacteria相对丰度变化为L1=L2<LCK。Euryarchaeota相对丰度变化为LCK=L1<L2。Chlorobi 相对丰度变化为 L2<L1=LCK。Ignavibacteriae 相对丰度变化为 LCK<L1>L2。Verrucomicrobia 相对丰度变化为 LCK>L1<L2;在砂土中,Firmicutes 相对丰度变化为 SCK<S1<S2。Proteobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes,Gemmatimonadetes,Planctomycetes 相对丰度变化为 S1=S2<S1。Cyanobacteria相对丰度变化为SCK>S1<S2。丰度大于百分之一的属LEfSe分析显示,在土壤中,CandidatusKoribacter,Flavisolibacter,Anaeromyxobacter,HolopHaga,Gemmatimonas,Pseudomonas,Nitrosovibrio,Acidovorax,Occallatibacter,Candidatus Solibacter,Opitutus,Derxia 在 LCK 中含量较高;Ignavibacterium,Prolixibacter,Rhodanobacter,Symbiobacterium 在 L1 中含量较高,;Leptolyngbya,Sphingobium,Bacillus,Cellulomonas,Desulfosporosinus,Alicyclobacillus 在 L2 中含量较高。在砂土中,Dokdonella,Sphingomonas,Massilia,Burkholderia,Steroidobacter 在 SCK 中含量较高;Cellulomonas 在 S1 中含量较高;Halomonas,Alicyclobacillus,Desulfitobacterium 在S2 含量较高。PICRUSt分析表明,属水平群落多样性变化与功能多样性变化呈显著正相关,与通路多样性变化呈显著负相关。在壤土中,高Fe(Ⅱ)添加能显著增加卡尔文循环部分通路和甲烷产生通路,低Fe(Ⅱ)添加和高Fe(Ⅱ)添加均能增加固氮通路;在砂土中,低Fe(Ⅱ)添加和高Fe(Ⅱ)添加均能显著增加卡尔文循环通路;低Fe(Ⅱ)添加和高Fe(Ⅱ)添加都能显著减少壤土和砂土同化硫酸盐还原生成硫化氢通路。cbbM高通量测序共得到三个门,分别为Proteobacteria,Cyanobacteria,Actinobacteria其中Proteobacteria为主要优势门,平均相对丰度占96%以上;八个纲,分别为 Alphaproteobacteria,Betaproteobacteria,Gammaproteobacteria,Deltaproteobacteria,Acidithiobacillia,Corynebacteriales,Propionibacteriales,Synechococcales 其中 Alphaproteobacteria,Betaproteobacteria,Gammaproteobacteria为主要优势纲;十六个属,其中LCK中含量最高的属是Thiobacillus,显著高于 L1 和 L2;L1 中含量最高的属是Rhodopseudomonas,显著高于LCK和L2;L2中含量最高的属是Acidialobacter,显著高于LCK和L1;SCK中含量最高的属是Magnetospirillum,显著高于S1和S2。在壤土和砂土中,各处理样品属变化与卡尔文循环固碳通路变化可能存在相关性。通过与16S rRNA基因高通量测序比较,虽然自养固碳菌在环境中相对丰度不占优势,但在生物固碳方面可能依然有显著的生态意义。