添加鴿糞對(duì)土壤細(xì)菌多樣性影響及其驅(qū)動(dòng)因素分析.pdf

1、微生物作為土壤中的主要生命存在形式，在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換過程中具有重要作用，因此，研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性變化具有重要意義。解析不同環(huán)境因子對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性和地理分布特征規(guī)律形成和維持機(jī)制逐漸成為當(dāng)前土壤微生物研究的熱點(diǎn)之一。為了弄清驅(qū)動(dòng)土壤微生物多樣性和生物地理分布特征的影響因素，回答土壤微生物生態(tài)學(xué)研究中的一些基礎(chǔ)性科學(xué)問題，本文通過比較基因組學(xué)方法研究了土壤和鴿糞微生物群落結(jié)構(gòu)之間的差異;通過PCR-DGGE和

2、Illumina MiSeq測(cè)序技術(shù)研究鴿糞添加、土壤類型、淹水環(huán)境和土壤基礎(chǔ)理化因子對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性變化的影響;通過多元統(tǒng)計(jì)分析方法分析了致使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性變化的主控因子。
　　Illumina MiSeq測(cè)序和比較基因組學(xué)結(jié)果表明，土壤中有38個(gè)門、86個(gè)綱、179個(gè)目、342個(gè)科、516個(gè)屬，鴿糞有12個(gè)門、31個(gè)綱、55個(gè)目、101個(gè)科和164個(gè)屬，土壤中微生物種類顯著高于鴿糞樣品中，香濃指數(shù):土壤＞

3、鴿糞，然而鴿糞中的豐度指數(shù)卻顯著高于土壤樣品。通過分析發(fā)現(xiàn)Proteobacteria、Acidobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Chloroflexi、Actinobacteria、Nitrospirae為土壤中的主要優(yōu)勢(shì)門，占總微生物數(shù)的80％左右; Bacteroidetes、Proteobacteria和Firmicutes為鴿糞微生物的3個(gè)優(yōu)勢(shì)門，占微生物總數(shù)的93％左右。且發(fā)現(xiàn)鴿糞中含有M

4、yroides、Pseudomonas、Sphingobacterium、Erysipelothrix和Acinetobacter等條件致病茵。
　　土壤細(xì)菌計(jì)數(shù)結(jié)果表明，添加鴿糞處理中土壤細(xì)菌隨著時(shí)間的推移呈現(xiàn)先增加后降低至初始值的趨勢(shì)，而不添加鴿糞處理土壤細(xì)菌數(shù)量基本維持不變。PCR-DGGE分析發(fā)現(xiàn)，鴿糞添加、土壤類型、淹水環(huán)境均能顯著影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)香濃指數(shù)、辛普森指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)。鴿糞添加能增加土壤微生物多樣性和豐富

5、度，壤土和粘土較砂土多樣性更高，淹水環(huán)境更趨向于增加添加鴿糞處理的細(xì)菌豐度。細(xì)菌多樣性和豐富度也呈先增加后降低的趨勢(shì)，且在30-60天時(shí)達(dá)到最大值，在120 d時(shí)接近于對(duì)照值。時(shí)間在調(diào)控土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性變化方面具有重要作用。
　　Illumina MiSeq測(cè)序結(jié)果表明，添加鴿糞樣品中OTU類型、物種多樣性指數(shù)、物種豐度指數(shù)顯著低于無鴿糞添加樣品，且隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤中細(xì)菌群落多樣性逐漸降低，細(xì)菌豐度增加。粘土和壤土

6、細(xì)菌群落多樣性和物種豐度高于砂土，淹水處理能顯著增加細(xì)菌群落多樣性。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，淹水作用對(duì)鴿糞添加處理中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化影響比重增大，土壤類型、鴿糞添加和淹水環(huán)境對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響的相對(duì)作用發(fā)生改變。β多樣性分析發(fā)現(xiàn)120 d時(shí)鴿糞添加、土壤類型和淹水環(huán)境對(duì)土壤中細(xì)菌群落分布的影響作用減小，時(shí)間減小了歷史進(jìn)化因素和環(huán)境因子對(duì)微生物分布的影響作用。對(duì)其細(xì)菌群落組成分析發(fā)現(xiàn)120 d時(shí)細(xì)菌在門、綱、目、科、屬水平上的數(shù)量均要高

7、于30 d，Proteobacteria(42.03％)、Acidobacteria(15.43％)、Firmicutes(14.45％)、Chloroflexi(7.37％)、Bacteroidetes(5.06％)、Actinobacteria(4.15％)、Nitrospirae(2.61％)、Bacteria_Unclassified(1.91％)、Verrucomicrobia(1.81％)、Gemmatimonadetes(