基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤细菌群落多样性

为详细了解福州菌草基地巨菌草和绿洲一号2种菌草的根际土壤细菌群落组成与结构,本研究应用高通量测序技术,分析了巨菌草和绿洲一号根际土壤细菌群落结构及多样性。结果表明,菌草根际土检测到细菌类群主要的优势菌门为酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、硝化螺旋门（Nitrospirae）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、浮霉菌门（Planctomycetes）;主要的优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、芽孢杆菌纲（Bacilli）、放线菌纲（Actinobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria-6）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteriia）、纤线杆菌纲（Ktedonobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）;主要的优势属为葡萄球菌属（Staphylococcus）、糖多孢菌属（Saccharopolyspora）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、沙雷氏菌属（Serratia）、链球菌属（Streptococcus）、红游动菌属（Rhodoplanes）、不动细菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）。绿洲一号、巨菌草及其对照根际土壤细菌Shannon-Wiener指数分别为9.05、8.733、7.61;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Simpson多样性指数分别为0.01、0.014、0.037;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Chao1指数分别为3145.320、3647.482、2329.344。Alpha多样性指数分析得出,在3个土壤样品中,绿洲一号根际土Shannon指数最大,对照土壤Shannon指数最小,对照土壤Simpson指数最大,绿洲一号Simpson指数最小,说明菌草根际土壤细菌群落多样性高于非根际土土壤细菌群落多样性,绿洲一号根际土土壤细菌群落多样性略高于巨菌草根际土壤细菌群落多样性,这些结果为进一步研究土壤微生物提供了理论基础。     

氮肥减施对连作芝麻根际土壤细菌群落结构和功能的影响分析

以品种金黄麻为试验材料,利用高通量测序技术,研究在氮肥用量105 kg·hm^-2基础上（RSN4）,氮肥减施25%、50%、75%和100%（分别记为RSN3,RSN2,RSN1和RSN0）的条件下,健康与感青枯病两种生长状态对连作芝麻产量和根际土壤细菌群落结构的影响规律,以期为芝麻合理施肥和稳产提供依据。结果表明：氮肥用量减少25%（RSN3）的芝麻产量较RSN4处理未出现明显下降。RSN2的α多样性指标Obs、Shannon和Chao1较RSN4分别高11.53%、3.39%、12.71%,而来自健康株的Shannon指数比感病株高1.61%,且氮肥减施和生长状态处理的交互作用对Shannon指数有显著影响;RSN1处理放线菌门（Actinobacteria）相对丰度较RSN3增加了39.70%,而厚壁菌门（Firmicutes）则下降了30.60%;来自健康植株根际土壤的酸杆菌门（Acidobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）相对丰度较来自患病株的分别高32.42%、155.26%、38.54%,而Firmicutes较感病株下降了47.47%;RSN3的芽孢杆菌属（Bacillus）和马赛菌属（Massilia）相对丰度较RSN2的分别增加119.10%和87.18%,且RSN3的类芽胞杆菌属（Paenibacillus）相对丰度较RSN0、RSN1、RSN2显著增加59.29%~193.42%。来自健康株根际土壤细菌中的假丝酵母（Candidatus_Solibacter）和unidentified_Nostocales的相对丰度较患病株高43.68%和235.90%,而来自感病株根际土壤细菌中4种菌属（Bacillus、Massilia、Ramlibacter、Paenibacillus）的相对丰度较健康株的显著增加64.63%~106.67%;来自健康株根际土壤细菌功能碳水化合物代谢的相对丰度较来自患病株增加0.94%,而来自健康株根际土壤细菌功能膜运输的相对丰度较来自感病株的降低了2.37%;RSN3处理的根际土壤细菌功能辅助因子和维生素的代谢和核苷酸代谢的相对丰度较RSN0处理分别增加1.78%和3.63%（P < 0.05）,而翻译、脂质代谢、折叠、分类和降级的相对丰度分别下降了4.58%、4.52%、7.74%（P < 0.05）。三个主要环境因子pH、速效钾、有效锌对细菌群落变化的贡献分别为3.91%、5.93%、6.94%。总之,适当减氮（减少25%）对连作芝麻产量影响较小,同时能够改善根际土壤细菌群落结构和功能,有利于红壤旱地连作芝麻健康生长。     

稻蟹共作田不同生育期水稻根际土壤细菌群落结构和功能分析

为了研究稻蟹共作田不同生育期水稻根际土壤细菌的群落结构组成及功能,利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期的根际土壤细菌进行高通量测序及分析。结果表明,测序共获得的6 637个OTUs,可分为54个门,171个纲,381个目,600个科,1 028个属,2 162个种。4个生育期共有的细菌OTU数目为3 122个,4个生育期中抽穗期的Chao1指数最高,4个生育期间Shannon指数无显著差异。PCA分析显示,拔节期和抽穗期的细菌群落具有一定相似性,但与分蘗期及成熟期有一定差异性。4个生育期的稻田根际土壤细菌优势菌门（相对丰度>10%）有绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteriota）,优势菌属（相对丰度>1%）有31个。PICRUSt分析表明,抽穗期在269条代谢通路的丰度值最高。研究结果说明,根际土壤的细菌群落结构和功能会随着水稻生育期发生相应的变化,其中抽穗期的细菌物种数目最多且代谢功能最强。     

侵蚀黑土玉米和大豆根部伴生细菌群落结构分析

为分析东北侵蚀黑土中大豆和玉米根部伴生细菌群落结构多样性,促进土壤侵蚀过程中其根部伴生细菌群落结构响应规律的研究,本研究结合LNA-PCR技术和高通量测序方法,模拟东北黑土侵蚀土壤,分析玉米播种期和抽穗期、大豆开花期根部细菌群落结构多样性和差异.结果表明:土壤表层剥离后大豆根部细菌群落多样性降低,而玉米根部细菌群落多样...     

真菌群落多样性及组成结构对不同耕作模式的响应机制

为揭示东北黑土玉米田土壤真菌群落对旋耕、深松、深翻和秸秆还田方式的响应机制,在长期定位种植区采集旋耕(RT)、深松(SU)、深松秸秆覆盖(SS)和深翻秸秆还田(DP)土壤样品,研究土壤真菌群落结构及其与土壤环境因子的相关关系。结果表明,子囊菌门和担子菌门为土壤中优势菌门, SU、 SS处理下子囊菌门粪壳菌纲(Sordariomycetes)的相对丰度最高, DP处理下担子菌门银耳纲(Tremellomycetes)的相对丰度最高。土壤中腐生菌群、与玉米共生的内生菌和外生菌根菌在 SS中相对较高。4个处理真菌群落多样性指数依次为 SS>RT>SU>DP。多元分析结果表明,土壤纤维素酶活性、速效钾、有机质、速效磷、土壤碱解氮与土壤真菌群落结构显著相关。在黑龙江西部玉米种植地区以深松秸秆覆盖的耕作模式有利于提高土壤真菌群落多样性。     

化肥减施对花生根际土壤细菌群落结构和多样性的影响

为研究化肥减施对花生根际土壤微生物的影响,设不同化肥减施梯度试验,采用高通量测序技术分析各处理根际土壤细菌群落结构和多样性。结果表明:对比不施肥处理,习惯施肥处理OTUs、ACE和Chao1指数均明显上升,Simpson指数显著增大,Shannon指数显著减小,两处理间差异显著的细菌门\属(相对丰度排名前10)为8\3个;各减施处理间的群落构成和多样性差异不明显,但菌群丰度均显著高于不施肥处理,多样性与不施肥处理间差异不显著;化肥减施50%(225 kg/hm~2)条件下,根际土壤菌群物种丰度指数最高,多样性指数与不施肥处理差异很小;通过Venn图分析发现,在OTU数量种类方面,减施肥料处理不仅包含习惯施肥和不施肥,并拥有2个代表特有细菌属的独特OTU;相似性分析说明,减施处理的菌群结构和物种组成介于习惯施肥与不施肥处理之间,随减施量的提高,土壤菌群物种组成逐步趋同于不施肥处理。习惯施肥提高了根际土壤菌群丰度但多样性降低,显著改变了门\属水平上的菌群构成,减施化肥在增加菌群丰度的同时维持其原有多样性。化肥减施50%,花生根际土壤细菌群落最丰富,其物种构成和多样性与不施肥土壤类似。     

黔中山地茶园不同种植方式下土壤细菌群落的研究

为探究黔中山地茶园不同种植方式对土壤细菌群落的影响,选择贵阳市花溪区久安乡3种不同种植方式的茶园(新茶园、普通茶园和碾茶园)作为研究对象,以周边植被马尾松林作为对照,采用高通量测序对土壤细菌16 S rRNA扩增片段进行测序,分析不同种植方式下茶园土壤的细菌群落组成、多样性及其环境影响因子.茶园土壤细菌群落共鉴定出41门、111纲、266目、439科、852属、1767种和4793 OTUs;其中变形菌门、放线菌门和酸杆菌门为优势门类群,大豆根瘤菌属和鞘脂杆菌属为优势属类群;不同种植方式下茶园土壤微生物群落间共有OTUs和特有OTUs分别约占70％和30％;RDA分析表明土壤有效磷是茶园土壤细菌群落的重要影响因子;Tax4Fun预测的基因功能预测结果显示碳水化合物代谢和氨基酸代谢明显高于其它代谢途径,且不同种植方式下茶园土壤细菌群落存在差异(P>0.05).由此表明不同种植方式茶园土壤细菌群落结构与功能存在一定差异.     

阿拉尔垦区棉花根系组织及根际土壤细菌多样性分析

以阿拉尔垦区棉花为试材,采用高通量测序方法研究棉花根系组织和根际土壤的细菌群落组成及其生态功能。结果显示,棉花根际土壤细菌丰富度指数(Chao1)和多样性指数(Shannon)显著大于根系组织内生细菌丰富度指数(Chao1)和多样性指数(Shannon)。棉花根际土壤中细菌的各分类水平(门、纲、目、科、属)数量大于棉花根系组织中的数量。物种注释结果表明,根系组织和根际土壤两个微环境优势菌群明显不同。棉花根系组织和根际土壤优势菌群不一样,对生物防治菌种筛选有一定的指导作用。     

不同茶树品种土壤细菌群落结构和多样性特征

为明确不同茶树品种的土壤细菌群落结构和多样性特征,基于Illumina高通量测序技术对来源同一地块的10个茶树品种土壤细菌16S rRNA进行测序和生物信息学分析。结果表明,不同品种间细菌群落组成相似,共有优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteriota）;属水平上较高丰度的优势菌属为酸杆菌属（Acidobacteriales）。品种间的差异表现在种群丰度上,酸杆菌属（Acidobacteriales）是‘尖波黄’（JBH）、‘毛蟹’（MX）、‘蜀永1号’（SY1）、‘白叶1号’（BY1）品种的主要优势菌属,‘政和大白茶’（ZHDBC）的优势菌属为罗河杆菌属（10.04%）,‘佛手’（FS）的优势菌属为JG30-KF-AS9(7.51%)。多样性分析显示‘中茶302’(ZC302)与其他9个品种的群落差异较大,其丰度和多样性指数均为最低。     

基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤真菌群落多样性

为了解福州菌草基地巨菌草和绿洲一号2种菌草的根际土壤真菌群落多样性,采用Illumina Miseq高通量测序技术和生物信息学方法,对菌草根际土真菌的多样性及群落结构进行分析。结果表明：从3份土壤样本中获得525 292条ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为7267个可操作分类单元（OTU）。真菌群落的丰富度指数（ACE）以菌草非根际土最低,绿洲一号根际土略高于巨菌草根际土;而多样性指数（Shannon-Wiener和Simpson）菌草根际土高于非根际土,绿洲一号根际土略高于巨菌草根际土。3份样品的优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）;优势菌纲为散囊菌纲（Eurotiomycetes）、粪壳菌纲（ Sordariomycetes）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、伞菌纲（Agaricomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）、圆盘菌纲（Orbiliomycetes）、银耳纲（Tremellomycetes）、粘膜菌纲（Wallemiomycetes）;优势菌属为篮状菌属（Talaromyces）、深黄伞形霉属（Umbelopsis）、枝孢菌属（Cladosporium）、暗双孢菌属（Cordana）、镰刀菌属（Fusarium）、隐球菌属（Cryptococcus）、淡紫紫霉属（Purpureocillium）、赤霉菌属 （Gibberella）、灵芝属（Ganoderma）。研究结果表明,菌草根际土真菌群落多样性高于非根际土,为进一步更好地利用菌草提供理论参考依据。     

基于高通量测序分析花生不同器官内生细菌群落多样性

通过Illumina MiSeq高通量测序技术,对花生根、茎、叶、花不同器官内生细菌16S rRNA的V5～V7可变区进行测序,研究花生内生细菌群落多样性.从花生不同器官内一共获得61396条有效序列和468个OTU(Operational Taxonomic Units).物种分类显示花生内生细菌种类隶属于21个门、...     

不同复合种养模式稻田土壤细菌群落结构比较分析

利用高通量测序技术,在Illumina系统上对16 srRNA基因的V3～V4区进行测序,比较分析了“河蟹-稻”“非洲雁-稻”和“龙虾-稻”三种复合种养模式结穗期时稻田土壤细菌群落结构、多样性和丰度。各样本共检测到3 101个OTU,可将细菌分为48门、115纲、223目、39科、71属、1335种。三种复合种养模式的优势菌门相近,但有各自独有的菌属。Venn图分析表明,龙虾稻田物种数目最多,而非洲雁稻田独有物种数目最多。样本层级聚类分析结果表明,河蟹稻田和龙虾稻田的细菌群落结构相近,而与非洲雁稻田有较大差异。河蟹稻田的多样性指数Shannon值、丰富度指数Ace值和Chao值均高于龙虾稻田和非洲雁稻田,说明河蟹稻田有更好的土壤细菌生态组成。     

基于高通量测序技术分析不同耕作方式下水稻根际土壤真菌多样性

为研究不同耕作方式下水稻根际土壤真菌群落多样性,本研究以旋耕、免耕和粉垄耕作处理的水稻根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术分析了真菌群落结构和多样性,并结合土壤环境因子进行相关性分析。结果表明：3种耕作处理水稻根际土壤中优势菌门为子囊菌门、接合菌门、担子菌门和球囊菌门,优势菌属为镰刀菌属、被孢霉属、Pyrenochaetopsis、柄孢壳属、毛壳菌属、支顶孢属、隐球菌属、Westerdykella、顶囊壳属、绿僵菌属。接合菌门和被孢霉属、支顶孢属、隐球菌属、顶囊壳属真菌相对丰度在不同处理间差异显著。Alpha多样性指数分析显示,3种耕作处理间无显著差异。PCoA分析表明,不同耕作处理下的土壤真菌群落分布特征存在明显差异。冗余分析表明前两个排序轴共解释了3种耕作处理间土壤真菌群落变化的87.46%。相关性分析显示,土壤pH与接合菌门真菌丰度呈极显著正相关关系,土壤速效磷、碱解氮和有机质含量与接合菌门真菌丰度呈极显著负相关关系,土壤速效磷与担子菌门真菌丰度呈显著正相关关系。综上表明,短期不同耕作方式处理下水稻根际土壤真菌群落结构和多样性存在差异,不同处理下真菌群落分布受土壤pH值、有机质、碱解氮和速效磷影响。     

茶白星病不同病情等级下叶际细菌群落多样性与功能预测

茶白星病是一种多年来严重为害高海拔茶园的叶部病害,为了突破该病害生物防控的技术瓶颈,明确不同茶白星病病情等级下叶际细菌群落具有重要意义。运用高通量测序方法比较分析3个不同发病等级的茶白星病叶片(BCK、B2和B4)中细菌群落组成,结果发现:在门水平上,3个病情等级下优势门均为Acidobacteria (酸杆菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门),其中Proteobacteria(变形菌门)占总数的73.53%～90.25%。相对丰度多样性与茶白星病的发病病情等级呈正相关的为Acidobacteria(酸杆菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)。在属水平上,随着病情等级升高,叶际细菌群落整体OTUs、差异OTUs及其多样性均上升。优势属Methylobacterium(甲醇杆菌属)与Hymenobacter(膜杆菌属)的相对丰度与病情等级呈正相关,而Ralstonia(雷氏菌属)与Stenotrophomonas(寡养单胞菌)则相反,表明茶白星病菌与叶际细菌存在协同作用,细菌群落在3个不同病情等级下存在差异,为进一步研究茶叶叶际微生态防控茶白星病提供了科学依据。     

施用木醋液甜瓜根系生长及根际土壤生物学性状与细菌多样性变化

以盆栽甜瓜为研究对象,基于传统与现代分析技术,探究木醋液对于甜瓜根系生长、根际土壤生物学性状和细菌群落结构的影响,旨在开发木醋液作为液态肥料及土壤改良剂的可行性。结果表明,稀释600倍木醋液处理不仅显著促进甜瓜根系生长、显著提高甜瓜根际土壤中可培养微生物数量以及微生物生物量碳、氮、磷和涉及土壤碳、氮、磷循环相关酶的活性,而且有效地提高了甜瓜根际土壤细菌丰富度Chao 1指数和多样性Shannon指数;另一方面,门或属分类水平上,无论施用何种浓度的木醋液,其优势菌门与对照之间无显著差异,均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、绿弯菌门（Chloroflexi）;优势菌属均为Subgroup 6_no rank、Saccharibacteria、Gemmatimonadaceae（芽单胞菌属）、Sphingomonas（鞘脂单胞菌属）、Soil Crenarchaeotic Group、Bacillus（芽孢杆菌属）、Rhodospirillaceae（红螺菌属）、Roseiflexus（玫瑰弯菌属）、Lactococcus（乳球菌属）和Acidimicrobiales。施用木醋液没有改变甜瓜根际土壤中细菌优势菌门或菌属的组成,但稀释300倍或600倍木醋液更有利于甜瓜根际土壤形成细菌群落结构更为多样的微环境。综合甜瓜根系生长及指示根际土壤肥力指标的生物学性状,施用稀释600倍木醋液更有助于促进甜瓜生长、提高甜瓜根际微环境的土壤肥力和抵御土传病害的能力。     

百香果连作对土壤细菌群落结构的影响

细菌群落在土壤健康和植物的生长中起着重要作用,而作物的连作对其有着显著的影响。为探明百香果连作对土壤细菌群落结构和多样性的影响,本研究以种植‘台农1号’百香果1年（TF）、2年（TS）、3年（TT）、4年（TFo）及0年（撂荒地,TZ）的土壤为材料,利用Illumina高通量测序技术对不同种植年限土壤细菌群落结构及多样性开展分析研究。结果表明,所有土壤样本共检测出2418个OTUs,分属28门、70纲、170目、269科、465属、963种,其中变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是主要的优势菌门,细菌群落的丰富度和多样性指数随连作年限的增加表现为先增加后降低。分析发现,百香果连作对土壤细菌群落结构有显著影响,其中绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度随连作年限的增加而显著升高,研究结果可为百香果连作障碍发生机制的进一步研究提供依据。     

大豆根际未培养与培养细菌群落结构差异比较研究

根际土壤微生物群落结构是根际微生态系统中的重要组成部分,与根际养分有效性、植物生长发育及抗病性等关系密切,不同植物间、同一植物的不同基因型之间根际微生物群落结构差异较大.利用从两种基因型大豆根际土壤中直接提取和从平板培养菌落提取的微生物DNA为模板,采用细菌通用引物GC-357r和517r进行PCR扩增,对PCR产物的DGGE图谱进行聚类和主成分分析.结果表明,不同基因型大豆根际土壤未培养的细菌群落结构差异不大,而在土壤浸提液和NA培养基上形成的可培养的细菌群落结构受培养基种类和接种浓度(10-2和10-3)影响较小,但受不同大豆基因型影响而产生了差异.对DGGE条带进行分析表明,大豆根际未培养的细菌群落物种丰富度(S)和多样性指数(H)明显高于可培养细菌,说明培养过程是一个再选择的过程,在这个过程中一些微生物的信号得到放大,而大量的微生物信息缺失.对主要DGGE条带测序显示,大豆根际有三大类细菌:拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形杆菌门(Proteobacteira)和放线菌门(Actinobacteria).变形杆菌门(Proteobacteira)中的γ-Proteobacteria、α-Proteobacteria和放线菌门(Actinobacteria),在未培养和培养细菌中都表现为优势种群.与培养细菌相比,变形杆菌门中的γ-Protebacteria和拟杆菌门(Bacteroidetes)细菌在可培养细菌中占优势,而在未培养细菌中丰度较低.结果证明,大豆根际细菌经培养后已使原有的群落结构发生改变,影响对原位细菌群落结构的认识.     

不同品种茶树根际AM真菌群落结构分析

对陕西安康汉水韵茶园栽培的5个品种茶树根际丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza,AM）真菌群落结构特征进行分析,以期丰富我国茶树AM真菌种质资源库。结果表明,不同品种茶树根际AM真菌种丰度及种属组成等存在差异。其中,紫阳群体种茶树根际分离的AM真菌最多（6种）,陕茶1号、龙井长叶、龙井43和福鼎大白茶各分离到5、4、4种和3种。龙井长叶茶树根际AM真菌孢子密度最高（每克干土含3.57个孢子）,龙井43最低（每克干土含1.10个孢子）。紫阳群体种茶树的AM真菌物种多样性Shannon-Wiener和均匀度指数均达到最高,分别为0.63和0.096,龙井长叶最低（0.18和0.027）。龙井长叶的菌根定殖率最高（29.5%）,福鼎大白最低（15.8%）。不同茶树品种AM真菌种类组成的相似性系数维持在0.111~0.750,其中,龙井长叶与龙井43茶树根际AM真菌种类组成相似性系数最高,而福鼎大白和紫阳群体种相似性系数最低。研究表明,不同品种茶树根际AM真菌群落结构存在一定的差异,根际土壤中鉴定的AM真菌资源对进一步筛选和研发茶树专用AM真菌菌剂,促进茶产业发展具有重要意义。