青藏高原尼泊爾黃堇根際微生物群落結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、青藏高原地處亞洲中部,位居中國的西南部,有獨(dú)特的高原性氣候,它為生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究,提供了理想的實(shí)驗(yàn)材料。尼泊爾黃堇作為一種藏藥材,近年來,隨著青藏高原生態(tài)環(huán)境極度惡化及人類不斷的開采與破壞,尼泊爾黃堇已經(jīng)趨于瀕臨滅絕的狀態(tài)。尼泊爾黃堇是青藏高原重要的植被之一,研究其根際土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能多樣性,對保護(hù)和人工種植尼泊爾黃堇具有重要的生態(tài)學(xué)意義,首次獲得尼泊爾黃堇根際獨(dú)特的微生物資源,并對鑒定及建立微生物資源庫提供了理論數(shù)據(jù)。

2、本研究選取了11個(gè)來自不同海拔、經(jīng)緯度的根際土壤樣品,通過Real time QPCR、Biolog技術(shù)及高通量測序,結(jié)合土壤理化性質(zhì)的分析,對尼泊爾黃堇根際土壤微生物分布規(guī)律及多樣性進(jìn)行了研究,得出以下主要結(jié)論:
　　1.整個(gè)研究區(qū)域根際土壤pH屬于中性,中部的pH普遍大于東西面,介于6.7-7.7之間,其中,最低 pH值出現(xiàn)在經(jīng)度為82.18.828,為6.74,最高 pH值出現(xiàn)在經(jīng)度為86.35.064,為7.68。從西到東

3、,土壤C/N的值形成逐漸減小的趨勢,土壤電導(dǎo)率也明顯地減少。這些指標(biāo)共同指征隨著經(jīng)度的推移,土壤由東到西趨于貧瘠化。
　　2.熒光定量 PCR研究結(jié)果表明:定量隨著經(jīng)度跨度,從西到東跨越15個(gè)經(jīng)度的11個(gè)樣點(diǎn),西藏尼泊爾黃堇根際細(xì)菌的基因拷貝數(shù)的變化范圍為9.64E+09~8.18E+08,依次呈減少的趨勢。隨著經(jīng)度跨度,西藏尼泊爾黃堇根際古菌的基因拷貝數(shù)變化范圍為:1.22E+05~2.89E+07,依次呈增加的趨勢。西藏尼泊爾

4、黃堇根際真菌的基因拷貝數(shù)變化范圍為:2.44E+06~7.22E+04,依次呈減小的趨勢;并且真菌的基因拷貝數(shù)與與地上生物量呈顯著負(fù)相關(guān)。總體上形成細(xì)菌豐度>古菌豐度>真菌豐度的變化態(tài)勢;并且微生物的總體基因拷貝數(shù)從西到東呈現(xiàn)減小的趨勢。根際微生物的三個(gè)主要組成部分,細(xì)菌、古菌、真菌的基因拷貝數(shù)隨著經(jīng)度呈現(xiàn)出不同的趨勢,除了環(huán)境因子的影響之外,也在一定程度上表明微生物群落形成的復(fù)雜性,存在著種內(nèi)競爭或者互作的現(xiàn)象。
　　3. Bi

5、olog實(shí)驗(yàn)表明:青藏高原尼泊爾黃堇根際微生物不同群落利用六大類碳源:單糖/糖苷、氨基酸類、酯類、醇類、胺類、酸類的能力都不同,11個(gè)采樣點(diǎn)的微生物群落的優(yōu)勢碳源都不同。在本研究中,土壤理化因子包括電導(dǎo)率和 TDS,土壤 C/N的比例,三者對于土壤根際微生物利用六大類碳源的能力,都呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)性,即都具有促進(jìn)作用。經(jīng)過對培養(yǎng)時(shí)間與微生物數(shù)量結(jié)果的分析,發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)時(shí)間在72h時(shí),微生物的平均吸光值(AWCD)處于穩(wěn)定狀態(tài),而經(jīng)相關(guān)性分

6、析得到與pH呈顯著負(fù)相關(guān),說明微生物多樣性指數(shù)主要受到土壤pH的影響,而不是隨地域差異而發(fā)生變化。土壤微生物群落多樣性指數(shù)包括豐富度指數(shù)(Diversity H)和均勻度指數(shù)(Diversity U),經(jīng)相關(guān)性分析得到Diversity U與TDS及C/N呈顯著正相關(guān),充分說明不同樣點(diǎn)的微生物均勻度受土壤理化因子的影響。diversity U與土壤C/N具有顯著正相關(guān),說明當(dāng)碳含量高,而氮含量低時(shí),更促進(jìn)根際微生物的代謝活性,也就更利于

7、地上植物尼泊爾黃堇的生長。研究結(jié)果表明:尼泊爾黃堇根際微生物的多樣性和基因豐度相比,更易受到土壤理化性質(zhì)的影響,而非經(jīng)度等地理跨度的影響。
　　4.高通量測序結(jié)果表明:香濃指數(shù)隨著經(jīng)度的不同,由西到東逐漸增大,而 Read Number、OUT、chao1、辛普森指數(shù)在樣點(diǎn)5處達(dá)到了最高點(diǎn),說明樣點(diǎn)5中物種的豐富度達(dá)到了最高點(diǎn)。從西到東,隨著經(jīng)度的逐漸增大,酸桿菌門(Acidobacteria)的數(shù)目逐漸增大,擬桿菌門(Bacte

8、roidetes)的數(shù)量逐漸減小;并且在樣點(diǎn)1和樣點(diǎn)2中酸桿菌門的數(shù)目明顯低于擬桿菌門,而在樣點(diǎn)3中酸桿菌門和擬桿菌門的數(shù)目發(fā)生了明顯的改變,首次酸桿菌門的數(shù)目超越了擬桿菌門的數(shù)目,甚至在樣點(diǎn)4中,也依然是酸桿菌門相對于擬桿菌門占有很大的優(yōu)勢,這種優(yōu)勢也存在于樣點(diǎn)5和樣點(diǎn)11中,因此在地理空間跨度很大的情況下,微生物群落菌門呈現(xiàn)出了相對顯著的趨勢,說明地理格局或不同的環(huán)境因子影響著微生物的數(shù)目及種類的多少,也許會(huì)存在種內(nèi)競爭和種內(nèi)互助的