基于高通量测序的坡豪湖湿地土壤细菌群落结构分析

在四季选取坡豪湖湿地湖泊周边的8个土壤样地,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对细菌的16S rRNA V3～V4区进行测序,并结合土壤理化性质,研究了土壤细菌多样性变化的特征和驱动因素。结果表明:从所有样本中共检测到细菌类群38门、92纲、198目、367科、625属,主要的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺菌门(Nitrospirae)和厚壁菌门(Firmicutes)。在对四季样本的检测中,水分因素对土壤理化指标影响显著(P<0.05),其中土壤含水量(SMC)与绿弯菌门呈极显著负相关,与放线菌门、厚壁菌门呈显著正相关;pH与硝化刺菌门(Nitrospinae)呈极显著正相关,与厚壁菌门呈显著负相关;总氮(TN)与拟杆菌门(Bacteroidetes)呈极显著正相关,与绿弯菌门呈显著负相关。因此,下游电站的季节性蓄放水对坡豪湖湿地的土壤细菌多样性和群落组成产生了显著的影响,同时人类活动对土壤细菌群落结构起着不可忽视的作用。     

pH对花椒根区土壤细菌群落结构的影响

【目的】研究不同pH花椒园土壤细菌群落结构及其与土壤化学性质的关系,为提高土壤质量及促进花椒生长提供依据。【方法】在300 hm~2花椒园中,分别采集低pH区(pH≤5.5)、中pH区(5.5pH6.5)、高pH区(pH≥6.5)的花椒根区土样,利用高通量测序(Illumina HiSeq)技术,分析花椒根区土壤细菌群落的变化,并对细菌群落结构及其与土壤理化性质进行了冗余分析和相关性分析。【结果】细菌16S rRNA基因拷贝数(y)与土壤pH(x)具有很好的拟合关系,拟合曲线为y=0.098 3x+2.997,R~2=0.832 9。高pH区土壤细菌门水平上优势细菌菌群的丰富度和多样性较高,且与pH和C/N具有很强的正相关性。放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)是花椒根区土壤细菌群落的3大优势菌门,占所有菌门的63.1%～75.2%。冗余分析结果显示,土壤pH、C/N、碱解N、有效P和速效K总共解释了83.3%的群落变化,成为了花椒根区土壤细菌群落变化的主控环境因子,影响由大到小依次为pHC/N碱解N有效P速效K。相关性分析表明,花椒根区土壤pH与拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度呈显著负相关关系,与放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度呈显著或极显著正相关关系;土壤C/N与放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度呈显著或极显著正相关关系;土壤碱解N与放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度呈显著正相关关系;土壤速效K与变形菌门(Proteobacteria)相对丰度呈显著正相关关系;土壤有效P与蓝藻菌门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度呈显著正相关关系。【结论】土壤pH、C/N、碱解N、有效P和速效K对细菌群落结构变化的影响较大,土壤pH改变了花椒根区土壤细菌的群落构成和多样性,是决定花椒根区土壤细菌群落多样性的首要因子。     

粉垄耕作木薯根际与非根际土壤的细菌群落结构多样性差异

【目的】分析粉垄耕作下的木薯根际和非根际土壤理化性质及细菌群落多样性差异,为优化现有木薯栽培方法提供理论依据。【方法】以常规耕作和粉垄耕作2种耕作方式栽培木薯,利用高通量测序技术和生物信息学手段,结合土壤农化分析方法,分析不同耕作方式对木薯根际与非根际土壤理化性质及主要优势细菌群落结构多样性的影响。【结果】木薯根际土壤细菌群落的Alpha(α)多样性显著高于非根际土壤(P<0.05,下同)。基于未加权Unifrac距离的置换多因素方差分析(PERMANOVA)结果显示,木薯根际土壤与非根际土壤细菌群落的分类和系统发育Beta(β)多样性存在显著差异。物种群落组成分析结果表明,木薯根际土壤的主要优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门,主要优势菌纲为α-变形菌纲、放线菌纲、芽孢杆菌纲和γ-变形菌纲。在分类操作单元(OTU)水平,粉垄耕作与常规耕作方式木薯根际与非根际的土壤细菌群落组成存在显著差异。细菌群落相对丰度与环境因子的相关分析和冗余分析(RDA)结果显示,pH、有机质含量、有效磷含量和亚硝酸还原酶活性对细菌群落变化具有显著影响,尤其对放线菌门、变形菌门、绿弯...     

施用不同有机物料对砂质土壤玉米成熟期根际细菌群落变化的影响

为探究有机物料还田后土壤理化性质对细菌群落变化的影响,在华北平原砂质土壤玉米成熟期分别以秸秆还田(ST)和单施化肥(CF)为主、副对照,设置猪粪(PM)、沼渣(BR)和秸秆生物炭(BC)3 种有机物料还田处理,利用Illumina高通量测序技术分析根际土壤细菌群落结构。结果表明:1)玉米成熟期根际土壤细菌群落丰富度的2个指标(Chao 1和ACE)由高到低均为:PM>BR>ST>BC>CF,但沼渣和生物炭处理的土壤细菌群落多样性(Shannon)均显著高于猪粪处理。2)沼渣、生物炭和对照组(秸秆和化肥处理)的土壤细菌优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),优势菌门的累计丰度为71.53%~80.31%;而猪粪处理的土壤细菌优势菌门以厚壁菌门(Firmicutes)为首,其余依次为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌门的累计丰度为85.61%。3)土壤有效磷是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子(P<0.05),与厚壁菌门的梭菌属(Clostridium)和土孢杆菌属(Terrisporobacter)的相对丰度均呈显著正相关,其中猪粪处理的土壤有效磷含量显著高于其他处理;生物炭处理显著增加土壤pH和有机质含量,沼渣处理增加土壤水分含量但不显著,生物炭和沼渣处理显著上调放线菌门相关菌属的相对丰度。综上,猪粪处理虽然显著提高土壤细菌群落的丰富度,但是导致菌落的多样性显著下降,生物炭处理则与之相反;沼渣处理也显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性。综上,合理施用沼渣还田可作为改良华北平原砂质瘠薄型农田的首选方式。     

槟榔间作香露兜对土壤细菌群落结构和多样性的影响

【目的】研究槟榔间作香露兜对土壤细菌群落结构和多样性的影响,明确间作模式影响土壤细菌群落的关键环境因子,为优化槟榔间作香露兜模式及热带农田经济的发展提供理论依据。【方法】通过大田试验的方法,在海南省兴隆热带植物园内建立包括槟榔单作、香露兜单作和槟榔间作香露兜种植模式的试验样地,测定土壤理化性质、养分含量、土壤细菌丰度与多样性等指标,以槟榔和香露兜单作为对照,探究槟榔间作香露兜模式对土壤细菌群落结构和多样性的影响。【结果】槟榔间作香露兜模式下土壤养分含量降低,土壤逐渐趋于酸性且盐离子浓度提高;土壤细菌群落的ACE指数、Chao1指数和Shannon指数显著降低(P<0.05,下同),pH、电导率、全磷、容重是影响土壤细菌群落变化的主要环境因子。在3种种植模式下细菌优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acidobacteriota)、酸杆菌门(Actinobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi),间作后变形菌门、放线菌门和酸杆菌门的相对丰度均出现降低,绿弯菌门相对丰度则提高。其中,放线菌门相对丰度与土壤容重呈显著正相关;绿弯菌门相对丰度与...     

定向栽培连作淮山根际土壤细菌群落的多样性分析

【目的】分析连作淮山根际土壤细菌群落结构,为解决淮山连作障碍提供参考依据。【方法】以淮山品种桂淮2号为试验材料,设置定向栽培连作淮山(T)和对照(CK)两个处理,采用Illumina MiSeq高通量测序技术结合土壤理化性质,分析连作淮山根际土壤细菌群落多样性及其与土壤理化因子的关系。【结果】基于细菌16S rRNA基因分析,对6个土壤样品测序共得到有效序列230961条,可操作分类单元(OTU)3423个。各样本检测到细菌群落含33门95纲242目395科780属1524种。Venn图分析结果显示,T处理和CK共有细菌OTUs数1688个,T处理特有OTUs数1388个。T处理土壤细菌的Shannon指数、ACE指数和Chao l指数均极显著高于CK(P0.01,下同)。物种群落组成分析结果表明,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是T处理根际土壤细菌的主要优势菌群,占物种群落组成的88.45%。主成分分析结果显示,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)对细菌群落结构的差异性贡献率分别为81.44%和14.49%,细菌群落结构表现为连作受PC1影响明显。土壤理化性状是影响细菌群落组成的重要因子,与变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、粘球菌门(Myxococcota)、Patescibacteria、疣微菌门(Verrucomicrobiota)和WPS-2的群落分布显著相关。【结论】淮山连作可提高其根际土壤细菌多样性,其优势细菌群落为放线菌、变形菌、厚壁菌、绿弯菌和酸杆菌;连作淮山土壤pH及水解氮、速效钾和有机质含量的变化是影响其细菌群落组成发生变化的重要因子。     

不同种植地胆木根际的细菌群落结构和多样性

为探明胆木根际主要细菌的群落结构和多样性,明确细菌群落的结构和多样性与土壤理化性质的相关关系,为后续开展不同种植区胆木促生根际细菌的分离筛选工作和为不同立地条件下胆木的质量评价奠定基础。采用高通量测序技术对5个种植区 15 份胆木的根际土壤样品进行分析,采用Excel、DPS和SPSS 20.0软件对数据进行多重比较和相关性分析。结果表明:15 份土壤样品平均序列长度为414～418 bp,样品DM4、DM7、DM10、DM12和DM14的平均细菌分类操作单元个数分别为1 084、1 012、1 109、870和997,获得1 223个细菌分类操作单元;从对样品的群落结构分析可知,优势细菌门为Rokubacteria、WPS-2、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes)、浮霉菌门（Planctomycetes)、厚壁菌门（Firmicutes)、疣微菌门（Verrucomicrobia)、绿弯菌门（Chloroflexi)、放线菌门（Actinobacteria)、变形菌门（Proteobacteria)、酸杆菌门（Acidobacteria）等10个门。优势菌属为孢杆菌属（Bacillus）、酸杆菌属（Acidobacter)、链霉菌属（Streptomyces)、伯克氏菌属（Burkholderia)、Gammaproteobacteria、酸热菌属（Acidothermus),以及未确定的菌属uncultured_bacterium_Subgroup_2 、Candidatus_Udaeobacter、Candidatus_Koribacter 和AD3;从对样品的细菌多样性分析可知,五指山的样品在物种丰度和多样性上均高于琼中县的样品;从对样品的相关性分析可知,土壤理化性质与优势菌门相关,如有机质、速效钾、有效磷和碱解氮与厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）呈显著负相关,与浮霉菌门（Planctomycetes）呈显著正相关;湿度、有机质和速效钾对细菌物种丰度以及细菌多样性呈显著正相关,温度和pH值呈显著负相关。五指山和琼中种植区胆木的主要群落结构组成大体上一致,但所占丰度比不一样;细菌的群落丰度和细菌多样性具有差异,说明细菌群落丰度和细菌多样性与不同种植区相关,且五指山样品的细菌群落丰度和细菌多样性均高于琼中地区;土壤理化性质对根际细菌的主要菌门、细菌群落丰度和细菌多样性有影响。     

不同坡向对小粒咖啡根际土壤理化性质和微生物群落的影响

【目的】研究小粒咖啡在云南省4个主产区不同坡向的根际土壤理化性质和微生物群落,为改进精品小粒咖啡的可持续生产和管理提供理论依据。【方法】选择云南省4个小粒咖啡主产区（德宏、临沧、普洱和保山）南北坡,测定根际土壤的理化性质;基于根际土壤微生物16S rRNA和ITS序列,解析细菌和真菌群落结构及多样性,并分析根际土壤理化性质对微生物群落的影响。【结果】4个主产区各自南北坡小粒咖啡根际土壤在电导率、水解性氮和速效钾上均存在极显著差异（P<0.01,下同）;有机质在德宏和保山各自南北坡的根际土壤间存在极显著差异;有效磷在德宏、临沧和普洱各自南北坡的根际土壤间存在极显著差异;相对于4个主产区的南坡,根际土壤营养元素更富集于北坡。检测到小粒咖啡根际土壤细菌和真菌群落分别为24和16门,根际土壤细菌优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Firmicutes）,真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）。4个主产区南北坡间相对丰度具有显著性差异的细菌...     

哈密瓜种植对根际土壤细菌群落组成和多样性的影响

【目的】研究哈密瓜种植后根际土壤细菌群落结构的变化规律，为筛选功能菌株及开展哈密瓜连作障碍的防控研究奠定基础。【方法】以新疆五家渠市甜瓜之乡3个大田的哈密瓜根际土和非根际土为材料，检测其土壤理化性质和细菌群落结构，并分析环境因子与细菌群落之间的相关性，研究种植哈密瓜后根际土壤细菌群落的变化规律。【结果】哈密瓜种植后呈现出根际土壤pH显著增加，而土壤有机质、总磷、总钾等指标总体呈下降变化(P<0.05);哈密瓜种植后细菌α和β多样性指数均呈现略微降低趋势，但差异不显著；三个样地共检测到细菌43门、103纲、271目、440科、820属，其中变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、粘球菌门、厚壁菌门为主要类群，甜瓜种植后显著改变了细菌群落组成，其中厚壁菌门相对丰度随哈密瓜的种植而增加，酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度下降；全磷和pH是影响哈密瓜根际土壤细菌优势类群的主要因素。【结论】哈密瓜种植显著影响了土壤理化性质从而导致其根际土壤细菌群落结构发生显著变化。     

烟蒜轮作对烟株根际土壤细菌群落结构的影响

【目的】本文研究了烟蒜轮作对烟田土壤细菌群落结构及其多样性的影响。【方法】利用高通量测序技术检测土壤微生物,比较烟蒜轮作与健康烟田根际土壤细菌。【结果】凉山州德昌县试验烟田土壤优势细菌门依次为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)和酸杆菌门(Acidobacteria),相对含量占总菌的83.31%～88.98%。移栽前,种植大蒜的易感病烟田优势细菌相对含量高于健康烟田,细菌多样性也比健康烟田高。种上烟后,易感病烟田的厚壁菌门数量显著增加,这与养分的变化一致,二者极显著正相关,厚壁菌门和芽孢杆菌都比健康烟田高,且达到了显著性差异。生长期细菌多样性比移栽前降低,易感病烟田低于健康烟田,到成熟期上升并高于健康烟田。【结论】种植大蒜提高了烟田土壤细菌群落结构的调节能力,使发病率由往年的50%降低到6.5%。可见烟蒜轮作可以调整土壤细菌群落结构趋于健康烟田,从而降低土传病害的发生。