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新疆阿魏是一种荒漠类短命药用植物,其数量正在迅速减少,现已到了临近灭绝的境地。根际微生物群落在调节全球生物地球化学循环、植物生长和适应性方面起着重要作用。然而,新疆阿魏根际土壤中的微生物群落和驱动其组装的过程仍不清楚。本研究旨在探究新疆阿魏在不同生境土壤中(生境土壤主要集中在新疆阿魏根际土壤区域)的优势微生物群落多样性和结构组成以及驱动它们组装的过程,弥补目前关于新疆阿魏微生方面研究不足的现状,为进一步开展新疆阿魏的原生地抚育和商业培植提供数据参考。
本研究基于二代测序平台HiSeq2500PE250对根际微生物的16S V4和ITS V1片段来进行双末端的测序和拼接以及过滤、OTUs聚类分析和物种注释以获得根际微生的物种信息。并在OTUs聚类分析和物种注释的基础上进一步进行多样性分析和多元统计分析,探究新疆阿魏根际和非根际的微生物群落在不同样地区域(大距离的样地划分)、坡位置(坡顶、坡中和坡底)和土壤深度(0-5厘米、5-15厘米和15-40厘米)之间的差异。同时探究了土壤理化性质与新疆阿魏根际微生物群落多样性和结构之间的关系。我们的主要研究结果如下:
(1)新疆阿魏根际优势细菌门是:放线菌门Actinobacteria(22.7%)、变形菌门Proteobacteria(18.6%)、酸杆菌门Acidobacteria(14.0%)、芽单胞菌门Gemmatimonadetes(10.1%)、蓝细菌Cyanobacteria(7.9%)、拟杆菌门Bacteroidetes(6.9%)、浮霉菌门Planctomycetes(3.9%)、疣微菌门Verrucomicrobia(3.5%)、厚壁菌门Firmicutes(3.4%)和绿弯菌门Chloroflexi(3.2%)。
(2)新疆阿魏根际优势细菌属是:RB41、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas、红色杆菌属Rubrobacter、Gaiella、Pseudarthrobacter、土壤红杆菌属Solirubrobacter、芽单胞菌属Gemmatimonas、拟杆菌属Bacteroides、不动杆菌属Acinetobacter、Adhaeribacter、Haliangium、葡萄球菌属Staphylococcus、红球菌属Rhodococcus、假单胞菌属Pseudomonas和芽孢杆菌属Bacillus。
(3)新疆阿魏根际优势真菌门是:子囊菌门Ascomycota(42.87%)、担子菌门Basidiomycota(3.21%)、被孢霉门Mortierellomycota(2.66%)、壶菌门Chytridiomycota(0.21%)、球囊菌门Glomeromycota(0.05%)、隐真菌门Rozellomycota(0.04%)、油壶菌门Olpidiomycota(0.01%)、捕虫霉门Zoopagomycota(0.01%)、毛霉门Mucoromycota(0.01%)和芽枝霉门Blastocladiomycota(0.01%)。
(4)新疆阿魏根际优势真菌属是:浪梗霉属Polythrincium、被孢霉属Mortierella、Striatibotrys、棘壳孢属Pyrenochaeta、裂褶菌属Schizophyllum、赤霉菌属Gibberella、链格孢属Alternaria、漆斑菌属Myrothecium、Arthrocladium和青凤蝶属Graphium。
(5)新疆阿魏根际真菌群落多样性对于土壤深度(0-40厘米)和样地区域的划分并不敏感。
(6)钾能够显著地解释新疆阿魏根际真菌群落的多样性,海拔高度、硝态氮、总盐和pH在最大程度上地解释了新疆阿魏根际真菌群落的结构分布。
(7)新疆阿魏根际细菌群落对于坡位置(坡顶、坡中和坡底)和土壤深度(0-40厘米)的划分敏感,即新疆阿魏根际细菌群落在小空间尺度上存在异质性。
(8)pH在最大程度上解释了新疆阿魏根际细菌群落分布结构和速效磷与新疆阿魏根际细菌群落的多样性存在显著关系。
(9)在本文所列的众多变量因子中,pH和海拔高度与大多数的新疆阿魏根际细菌属之间存在显著关系。相反地,厚壁菌门、浮霉菌门、变形菌门以及酸杆菌门与各变量之间没有展现出来显著的相互关系。
(10)在众多变量中海拔高度、速效磷、硝态氮和总钾与大多数新疆阿魏根际优势真菌属之间存在显著关系。此外,pH、总钾、硝态氮、速效磷和总盐也同样与新疆阿魏根际优势真菌门之间存在显著相关性。
本研究基于二代测序平台HiSeq2500PE250对根际微生物的16S V4和ITS V1片段来进行双末端的测序和拼接以及过滤、OTUs聚类分析和物种注释以获得根际微生的物种信息。并在OTUs聚类分析和物种注释的基础上进一步进行多样性分析和多元统计分析,探究新疆阿魏根际和非根际的微生物群落在不同样地区域(大距离的样地划分)、坡位置(坡顶、坡中和坡底)和土壤深度(0-5厘米、5-15厘米和15-40厘米)之间的差异。同时探究了土壤理化性质与新疆阿魏根际微生物群落多样性和结构之间的关系。我们的主要研究结果如下:
(1)新疆阿魏根际优势细菌门是:放线菌门Actinobacteria(22.7%)、变形菌门Proteobacteria(18.6%)、酸杆菌门Acidobacteria(14.0%)、芽单胞菌门Gemmatimonadetes(10.1%)、蓝细菌Cyanobacteria(7.9%)、拟杆菌门Bacteroidetes(6.9%)、浮霉菌门Planctomycetes(3.9%)、疣微菌门Verrucomicrobia(3.5%)、厚壁菌门Firmicutes(3.4%)和绿弯菌门Chloroflexi(3.2%)。
(2)新疆阿魏根际优势细菌属是:RB41、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas、红色杆菌属Rubrobacter、Gaiella、Pseudarthrobacter、土壤红杆菌属Solirubrobacter、芽单胞菌属Gemmatimonas、拟杆菌属Bacteroides、不动杆菌属Acinetobacter、Adhaeribacter、Haliangium、葡萄球菌属Staphylococcus、红球菌属Rhodococcus、假单胞菌属Pseudomonas和芽孢杆菌属Bacillus。
(3)新疆阿魏根际优势真菌门是:子囊菌门Ascomycota(42.87%)、担子菌门Basidiomycota(3.21%)、被孢霉门Mortierellomycota(2.66%)、壶菌门Chytridiomycota(0.21%)、球囊菌门Glomeromycota(0.05%)、隐真菌门Rozellomycota(0.04%)、油壶菌门Olpidiomycota(0.01%)、捕虫霉门Zoopagomycota(0.01%)、毛霉门Mucoromycota(0.01%)和芽枝霉门Blastocladiomycota(0.01%)。
(4)新疆阿魏根际优势真菌属是:浪梗霉属Polythrincium、被孢霉属Mortierella、Striatibotrys、棘壳孢属Pyrenochaeta、裂褶菌属Schizophyllum、赤霉菌属Gibberella、链格孢属Alternaria、漆斑菌属Myrothecium、Arthrocladium和青凤蝶属Graphium。
(5)新疆阿魏根际真菌群落多样性对于土壤深度(0-40厘米)和样地区域的划分并不敏感。
(6)钾能够显著地解释新疆阿魏根际真菌群落的多样性,海拔高度、硝态氮、总盐和pH在最大程度上地解释了新疆阿魏根际真菌群落的结构分布。
(7)新疆阿魏根际细菌群落对于坡位置(坡顶、坡中和坡底)和土壤深度(0-40厘米)的划分敏感,即新疆阿魏根际细菌群落在小空间尺度上存在异质性。
(8)pH在最大程度上解释了新疆阿魏根际细菌群落分布结构和速效磷与新疆阿魏根际细菌群落的多样性存在显著关系。
(9)在本文所列的众多变量因子中,pH和海拔高度与大多数的新疆阿魏根际细菌属之间存在显著关系。相反地,厚壁菌门、浮霉菌门、变形菌门以及酸杆菌门与各变量之间没有展现出来显著的相互关系。
(10)在众多变量中海拔高度、速效磷、硝态氮和总钾与大多数新疆阿魏根际优势真菌属之间存在显著关系。此外,pH、总钾、硝态氮、速效磷和总盐也同样与新疆阿魏根际优势真菌门之间存在显著相关性。