东祁连山高寒草地土壤细菌多样性的初步研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:hai_john
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本研究根据东祁连山高寒草地不同植被类型,选取具有代表性的三个灌丛样地和三个草地样地,即杜鹃灌丛(Rhododendron fruticosa shrub land)、高山柳灌丛(Salix cupularis fruticosa shrub land)、金露梅灌丛(Dasiphoru fruticosa shrub land)、珠芽蓼草地(Polygonum viviparum grassland)、禾草草地(Grass grassland)和嵩草草地(Kobresia grassland),应用微生物学方法和分子生物学方法相结合的方式,采用实验室分离培养、16SrDNA分子技术、生理生化特性分析和Biolog微平板法等试验方法,对土壤可培养微生物的物种多样性、生理代谢多样性遗传多样性及土壤微生物群落功能多样性进行了初步研究。主要研究结果如下:1高寒草地土壤可培养细菌物种多样性通过对50种高寒草地土壤细菌的分离、培养及染色反应,结果表明:这50种可培养细菌的培养特性以及形态特征各异,表现出其物种的形态多样性。然后提取其基因组DNA,进行16SrDNA分子鉴定,确定其系统发育地位,其中共得到29株细菌的基因序列,初步确定其分属于芽孢菌科(Bacillaceae),芽胞菌属(Bacillus sp.),节杆菌属(Arthrobacter sp.),类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.),芽孢八叠球菌属(Sporosarcina sp.),侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosorus),韦氏芽胞杆菌(Bacillus weihenstephanensis ),短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus),Bacillus aquimaris,蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus),简单芽胞杆菌(Bacillus simplex)等,表现出其物种的遗传多样性。2可培养细菌的生理代谢多样性的初探选择从高寒草地土壤中分离获得的具有代表性的5株细菌菌株HX4(Arthrobacter sp.),HX3(Sporosarcina sp.),NX3(Panenibacillus sp.),HY6(Brevibacillus sp.), HY1-1(Bacillus sp.),测定其运动性以及对多种碳源,氮源和大分子物质的分解和利用能力,结果表明:HX4、HX3、HY1-1和NX3均具有运动性;5种细菌对硝酸盐等无机氮、蛋白质等有机氮、各种碳源以及大分子物质的利用能力和利用程度均存在差异,证明这些细菌在生理特性及对物质的代谢方面具有多样性,从而间接表明其对草地土壤中的植物残体或凋落物及动物残体的分解和利用具有一定的选择性,同时也反映了微生物在草地物质循环过程中存在相互分工和相互协调。3土壤微生物群落功能多样性的研究试验中通过采用31种碳源的Biolog ECO PlateTM,系统分析了高寒草地6种不同样地土壤微生物群落的功能多样性。结果表明:(1)灌丛与草地之间比较,随着培养时间的延长,灌丛与草地土壤微生物群落利用各种单一碳源量呈逐渐增加的趋势,在培养144h之前,灌丛>草地,培养至168h时,草地>灌丛;土壤微生物群落碳源利用类型的主成分分析表明,灌丛与草地土壤微生物群落利用碳源的效率差异显著,利用的主要碳源种类是这6种羧酸类、5种氨基酸类和5种糖类,共16种碳源;土壤微生物群落代谢功能多样性比较显示,丰富度差异不显著(P>0.05),shannon指数和均匀度差异显著(P<0.05)。(2)3种不同灌丛类型之间比较,随着培养时间的延长,不同灌丛类型土壤微生物利用单一碳源的能力的大小顺序为:金露梅灌丛〉高山柳灌丛〉杜鹃灌丛;土壤微生物群落碳源利用类型的主成分分析表明,不同灌丛类型土壤微生物群落代谢多样性差异显著,其利用的主要碳源种类是9种羧酸类、6种糖类和4种聚合物,共19种碳源;土壤微生物群落代谢功能多样性比较显示,丰富度指数和均匀度多样性指数差异性显著(P<0.05),shannon指数差异极显著(P<0.01)。(3)3种不同草地类型之间比较,不同草地类型土壤微生物利用单一碳源的能力的大小顺序为:珠芽蓼草地〉线叶嵩草地〉禾草草地;土壤微生物群落碳源利用类型的主成分分析表明,不同草地类型土壤微生物群落代谢多样性差异极显著,其利用的主要碳源类别分别是9种羧酸类、7种糖类、6种氨基酸类和4种聚合物等碳源;土壤微生物群落代谢功能多样性比较显示,丰富度、shannon指数和均匀度指数差异均为极显著(P<0.01)。
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