紫花苜蓿、鸭茅表面细菌多样性的动态变化及与环境因子的相关性分析

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牧草表面附着大量的细菌、真菌等微生物,这些附着微生物通过与牧草寄主的互作,参与到牧草的生理代谢中。牧草附着微生物在全球碳氮循环中起着重要作用,不仅与植物宿主的关系非常复杂,而且还具有固氮、促进牧草生长、增强牧草抗逆性、改变牧草表面特性、降解牧草表面农药残留等多种功能。同时在青贮饲料调制方面,我们可根据青贮原料表面附着的微生物选择合适的青贮添加剂,调制高品质的青贮饲料。但气候、季节和牧草类型等因素都会影响微生物群落的结构和分布,因此,本研究以贵州种植的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、鸭茅(Dactylis glomerata L.)为研究对象,采用基于16S r DNA基因的Mi Seq高通量测序技术对紫花苜蓿、鸭茅两类牧草表面细菌进行测序,探讨贵州不同区域紫花苜蓿表面细菌群落结构的差异性,探讨不同季节紫花苜蓿和鸭茅表面细菌群落结构及分布的差异性,探讨紫花苜蓿和鸭茅两类牧草表面细菌群落组成的差异性,并与环境因子进行相关性分析,以此揭示影响两类牧草表面菌群组成差异的因子。主要研究结果如下:(1)不同生长环境下的紫花苜蓿表面微生物群落构成有较大差异。花溪组紫花苜蓿表面细菌物种丰度较高,对于菌群多样性因紫花苜蓿的品种不同而具差异,M01苜蓿样本中,石阡组的菌群多样性较高;M02苜蓿样本中,花溪组的菌群多样性较高。群落结构组成表明,变形菌门(Proteobacteria)是2地区紫花苜蓿表面细菌的主导菌群。在属水平上,M01苜蓿样本中,石阡组优势菌群为Izhakiella属(9.56%),花溪组优势菌群鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,30.14%);M02苜蓿样本中,花溪组的优势菌群为布赫纳氏菌属(Buchnera,26.06%),石阡组的优势菌群为鞘氨醇单胞菌属(39.18%)。相关性分析表明,鞘氨醇单胞菌属、甲基杆菌属(Methylobacterium)与海拔、降雨量、日照时数和相对湿度呈极显著负相关(P<0.01),与气温呈极显著正相关(P<0.01);泛菌属(Pantoea)与海拔、降雨量、日照时数和相对湿度呈显著负相关(P<0.05),与气温呈显著正相关(P<0.05)。(2)不同季节紫花苜蓿的Alpha多样性指数比较:花溪组M01苜蓿样本的表面细菌群落的Chao 1指数冬季>夏季>秋季,Shannon指数冬季>秋季>夏季;M02苜蓿样本的表面细菌群落的Chao 1指数秋季>冬季>夏季,Shannon指数秋季>夏季>冬季。石阡组M01样本表面细菌群落的Chao 1指数夏季>秋季>冬季,Shannon指数秋季>冬季>夏季;M02苜蓿样本的表面细菌群落的Chao 1和Shannon指数均秋季>夏季>冬季。从门分类水平上,变形菌门和蓝细菌门(Cyanobacteria)是紫花苜蓿3个季节的主导菌群。从属分类水平上,花溪组中,M01样本夏季的优势菌群为lzhakiell属(9.57%),秋季为柠檬酸杆菌属(Citrobacter,1.56%),冬季为甲基杆菌属(Methylobacterium,14.37%),M02样本夏季优势菌群为布赫纳氏菌属(Buchnera,26.06%),秋季为鞘氨醇单胞菌属(7.06%),冬季为甲基杆菌属(3.38%)和乳杆菌属(Lactobacillus,3.10%);石阡组中,2个品种紫花苜蓿夏季的优势菌群均为鞘氨醇单胞菌属,秋季均为甲基杆菌属,冬季均为芽孢杆菌属(Bacillus)。相关性分析表明,石阡组鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属(Pseudomonas)和泛菌属与温度、降雨量和日照时数呈极显著正相关(P<0.01),与相对湿度呈显著负相关(P<0.05);甲基杆菌属与相对湿度呈极显著正相关(P<0.01)。花溪组泛菌属与温度、降雨量和日照时数呈极显著正相关(P<0.01),与相对湿度呈极显著负相关(P<0.01);假单胞菌属与温度和日照时数呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关(P<0.05)。(3)不同季节鸭茅表面微生物群落构成有较大差异。群落结构组成表明,变形菌门是鸭茅表面的主导菌群,其中相对丰度夏季>冬季>秋季。鸭茅夏季的优势菌群为甲基杆菌属(15.06%),秋季为链球菌属(Streptococcus,3.94%)和乳杆菌属(Lactobacillus,3.59%),冬季为甲基杆菌属(8.75%)。相关性分析表明,鸭茅表面菌群与环境因子差异不显著(P>0.05)。(4)比较紫花苜蓿和鸭茅的表面微生物群落组成发现:两类牧草分别由各自的表面细菌菌群。链球菌属(Streptococcus)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)和Ellin6055属是鸭茅特有的菌群,lzhakiell属、马赛菌属(Massilia)、薄层菌属(Hymenobacter)、布赫纳氏菌属是紫花苜蓿特有的菌群。
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