神農(nóng)架自然保護(hù)區(qū)土壤微生物多樣性研究.pdf

1、土壤中存在豐富的微生物資源，不同的土壤系統(tǒng)具有不同的微生物群落。土壤微生物是整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)的推動(dòng)者，在維持生態(tài)系統(tǒng)功能和調(diào)控生物地球化學(xué)過(guò)程有著極其重要的作用，因此，認(rèn)識(shí)微生物多樣性及其空間分布格局及形成機(jī)制具有十分重要的理論和實(shí)際意義。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始關(guān)注微生物的多樣性等相關(guān)研究。
　　神農(nóng)架自然保護(hù)區(qū)位于湖北省西北部，處于中國(guó)亞熱帶和熱帶地區(qū)的過(guò)渡區(qū)域，是華中屋脊。神農(nóng)架高山具

2、有獨(dú)特的氣候林型、地形地貌，肥沃的棕壤以及濃密的植物群落，復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境孕育著各種各樣植被類(lèi)型。本研究沿海拔1000m到2800m，分別選擇了5種典型的植被類(lèi)型，亞高山灌叢(GM)，亞高山暗針葉林(LS)，針闊混交林(HJ)，落葉闊葉林(JH，LK)和常綠闊葉林(JC)，應(yīng)用微生物功能基因芯片和16S rRNA宏基因組測(cè)序等方法，研究了神農(nóng)架自然保護(hù)區(qū)土壤微生物的多樣性，海拔分布格局和形成機(jī)制，以及森林演替對(duì)土壤微生物多樣性和功能的影響

3、。主要結(jié)果如下:
　　(1)利用常規(guī)的植物多樣性調(diào)查方法，對(duì)不同植被類(lèi)型進(jìn)行了植物多樣性調(diào)查及其環(huán)境影響研究。結(jié)果表明植物群落的物種豐富度、區(qū)系分化度、Shannon多樣性指數(shù)和E.Pielou均勻度指數(shù)隨海拔高度增加均呈單峰分布格局;DCA顯示了植被分布以海拔梯度因子為主要的影響因素;CCA分析表明，土壤因子和地形因子總體上可以對(duì)50.35％的植物多樣性變異格局進(jìn)行解釋?zhuān)渲型寥罍囟?、土壤有機(jī)碳、土壤全氮和土壤pH值是影響植物多

4、樣性分布格局的主要因素。
　　(2)利用16s rRNA焦磷酸測(cè)序技術(shù)研究了土壤微生物多樣性的海拔分布格局及其形成機(jī)制。研究共檢測(cè)出24695個(gè)OTU，可以分屬于1個(gè)已知古細(xì)菌門(mén)，18個(gè)已知細(xì)菌門(mén)和1個(gè)未知的類(lèi)群。Shannon-Wiever指數(shù)分析表明，微生物和植物多樣性均隨海拔高度的增加而逐漸減小(P＜0.001)，呈明顯的單峰遞減。Beta多樣性分析（Jaccard和Bray指數(shù)）表明，微生物群落組成的相似性隨海拔距離的增加

5、而逐漸減小(P＜0.001)。VPA分析土壤化學(xué)因子、土壤溫度和植物多樣性這三類(lèi)因素能夠解釋微生物群落結(jié)構(gòu)的變化48.31％的貢獻(xiàn)量，而植物多樣性和土壤pH與土壤微生物多樣性顯著相關(guān)(P＜0.001)。
　　(3)利用16S rRNA測(cè)序和微生物功能基因芯片，研究了兩種不同森林演替階段的落葉闊葉林JH和LK（分別為成熟林和中等成熟林）分析了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的演替和碳氮循環(huán)功能微生物的代謝活性差異。16S rRNA宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)

6、分析表明土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的有顯著差異性，并且隨著演替時(shí)間的變化，不同門(mén)類(lèi)的變化是不同的。土壤中豐富度最高的是酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）、疣微菌門(mén)（Verrucomicrobia）和浮霉菌門(mén)(Planctomycetes)，且隨著森林演替時(shí)間的增加而顯著增加(P＜0.05)。GeoChip數(shù)據(jù)分析在參與碳氮循環(huán)的功能基因中，LK的數(shù)目高于JH。Mantel檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳與碳循環(huán)的基因顯著相關(guān)(P＜0.05)。VPA分析土