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土壤圈是地球表层最大的有机C库,它对于维持整个生态系统的平衡意义深远,有研究认为土壤微生物和土壤有机C的矿化有很大关联,同时随着工农业的发展,农用化学品的使用量逐年增加,其环境效应越来越受到关注。BIOLOG微平板细菌培养相对于传统实验室细菌培养有底物更丰富,能更好模拟土壤环境的优点。对此,本文运用16S rDNA—DGGE方法研究了农用化学品影响下基于BIOLOG微平板富集培养的土壤微生物多样性,尤其是与土壤有机C激发极其相关的葡萄糖,天冬氨酸,谷氨酸为唯一碳源土壤微生物多样性,克服了传统方法难于鉴定菌种的缺点。
实验分析的土壤样品包括对照土壤(CK)、低浓度草甘膦(CS1)处理土壤、高浓度草甘膦(CS2)处理土壤、低浓度硫酸铜(CS3)处理土壤、高浓度硫酸铜(CS4)处理土壤、低浓度甲胺磷(CS5)处理土壤、高浓度甲胺磷(CS6)处理土壤。研究结果表明,在土壤微生物生物碳量方面,草甘膦处理不同时段有显著差异,而硫酸铜,甲胺磷处理不同时段差异不显著。与对照土壤相比,处理后半年,CS1使土壤微生物生物碳量显著提高,而CS2处理则相反,使土壤微生物生物碳量显著降低;处理后一年,CS2处理使土壤微生物生物碳量显著提高。在土壤全氮方面,只有CS1处理后一年的显著提高;而七个处理土壤间的全碳在处理后半年和一年均无显著差异。另外,与处理后半年相比,土壤中的全碳、全氮在处理后一年均有不同程度的下降。
从Neighbor Joining进化树上可知,代表直接提取的土壤微生物16S rDNA的条带在进化树上较分散,说明不可培养菌群在不同浓度草甘膦,硫酸铜,甲胺磷处理下多样性明显,而可培养细菌最远遗传距离不到前者的一半,在不同处理下菌群多样性较小。半年后,以天冬氨酸为唯一碳源的可培养菌群很少受CS3处理影响,而CS1对以天冬氨酸为唯一碳源的微生物有较大的选择性。CS1,CS4,CS5对以谷氨酸为唯一碳源的可培养菌群有较高的选择度,而此菌群对CS2不敏感。CS4处理下以葡萄糖为唯一碳源的微生物群落遗传性最为稳定,而CS3处理下以葡萄糖为唯一碳源的微生物群落遗传性变化大。一年后,以天冬氨酸为唯一碳源的可培养菌群在长期外界压力(草甘膦,硫酸铜,甲胺磷处理)下的遗传多样性进一步显现。CS1对以谷氨酸为唯一碳源的可培养细菌群落已无太大的选择性。以葡萄糖为唯一碳源的菌群在六个处理下遗传距离进一步拉大。