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绿肥是重要的农业有机肥来源,绿肥对土壤条件的改善和对作物生长促进作用与绿肥对土壤中微生物的作用有着紧密联系。目前,微生物对土壤养分循环及植物激素调节等方面的影响受到研究者们的广泛关注,但绿肥影响土壤养分循环等功能的微生物机理尚不明确。本文利用宏基因组学方法剖析绿肥对土壤养分循环及植物激素调节相关功能微生物的影响,旨在阐明绿肥对土壤养分循环及植物激素影响的微生物机理,为绿肥的科学利用提供依据。试验以我国湖南祁阳绿肥及稻草还田定位试验的水稻根际土为材料,对水稻根际微生物DNA进行PE150（双端读长150 bp）宏基因组测序,序列经过METAWRAP软件read＿qc及megahit模块分别进行质控和组装,分别利用MetaPhlAn2及DIAMOND BLASTX根据UniProtKB/SWISS-PROT数据库进行序列比对;同时,本文以相关文献为基础,对单个基因名称、功能、编码蛋白等信息逐一核对,根据碳、氮、磷、铁、硫、重金属及植物激素等方面进行功能分类收集整理,并重点关注了768个基因;结合收集整理的功能基因列表和序列比对结果,对单个基因丰度信息进行提取;再利用R语言进一步分析水稻根际土中相关微生物功能基因相对丰度在有无绿肥处理间的差异及其与土壤理化指标之间的相关关系,阐述绿肥对作物根际相关功能微生物的影响;本文还根据KEGG数据库提取了相对丰度从高到低排序前1000个直系同源功能基因相对丰度信息,分析了绿肥对水稻根际微生物主要功能过程的影响。得到主要结果如下:1、本研究中水稻根际土pH、有效磷AP、硝态氮NO3-N等9个常规指标在有无绿肥处理之间均无显著差异。稻草显著提高了土壤中古菌相对丰度而显著降低了细菌的相对丰度,绿肥显著抑制了稻草对甲烷微菌的影响。2、绿肥处理对碳循环malAEFKH、xylAHS、cbbM、氮循环aniA、nifC、ntrB、磷循环phoAPU、phnAPILN、pitA、铁硫循环cbrB、frdB、dsrFA及植物激素log等共80多个相关功能基因影响显著,涉及碳氮磷等所有功能分组;绿肥对相对丰度从高到低排序前1000个直系同源功能基因中的140个影响显著,涉及碳水化合物代谢、类脂代谢、氨基酸代谢等5个代谢过程和遗传信息传递、细胞信号传递等4个微生物生命过程,说明绿肥对水稻根际微生物影响广泛。3、分析结果显示稻草还田下碳循环功能基因多样性指数和相对丰度占比达0.4%的碳固定乙酰辅酶A途径相关功能基因acsA相对丰度在绿肥处理中显著低于无绿肥处理,说明稻草可能造成绿肥处理中有机质的积累进而影响有机养分的释放。绿肥主要对eutA、glnA、tdcB、ureG等有机氮降解合成方面的氮循环基因影响显著;稻草还田下的绿肥处理中两组分氮调节系统氮限制响应基因ntrB的相对丰度显著低于无绿肥处理,说明稻草还田在一定程度上降低了绿肥处理土壤中氮水平。绿肥处理对磷循环五个功能分组中pitA、phoAPU等12个基因有显著影响,受绿肥影响显著的140个直系同源功能基因中与磷循环相关的达35个,说明本试验中绿肥处理对微生物磷循环功能基因影响最大。4、本文fbpC、feoB等编码铁离子及亚铁离子运输蛋白的基因相对丰度较高,编码铁载体合成及铁载体运输相关功能基因相对丰度较低,绿肥处理对fhuABCD、fepBDEG等常见铁载体产生和运输相关功能基因的显著影响也较少;而受绿肥影响的dmsB、fdxD、frdB等铁硫氧还蛋白基团及相关功能基因较多,说明绿肥处理对涉及氧化还原等相关细胞过程影响显著。5、本文发现与细胞分裂素相关的log基因相对丰度在无稻草条件下的绿肥处理中显著高于无绿肥处理,说明绿肥处理对水稻植株的生长起到调节作用。相关性分析及冗余分析结果发现pH值与碳、氮、磷、铁、硫以及植物激素相关功能基因相对丰度相关性作用显著,说明pH值是绿肥处理影响微生物相关功能基因的重要因素。综上所述,宏基因组学方法能同时大范围检测大量相关功能基因的变化,是研究土壤微生物功能基因的有效手段。绿肥对水稻根际的微生物养分循环及植物激素相关功能基因都有广泛的影响;但早稻草还田减弱了绿肥处理对微生物相关功能基因的影响。