豆科植物根際和根瘤內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律及其影響因素研究.pdf

1、土壤微生物是土壤生態(tài)環(huán)境中重要的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換者，對(duì)植物生長(zhǎng)具有至關(guān)重要的作用。土壤微生物從土壤進(jìn)入豆科植物根際和根內(nèi)乃至根瘤組織內(nèi)，形成根際微生物和內(nèi)生菌，在這個(gè)過(guò)程中，微生物群落的結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律及其影響因素仍不清楚。本文針對(duì)豆科植物共生固氮體系，利用高通量測(cè)序技術(shù)，分析了豆科植物根系由外到內(nèi):根區(qū)微生物群落、根際微生物、根內(nèi)生菌和根瘤內(nèi)生菌群落構(gòu)成，以及與環(huán)境因子的關(guān)系;探索了根瘤內(nèi)生菌的富集過(guò)程;分析了根際微生物群落與植物生物量的

2、相關(guān)性;最后利用分根試驗(yàn)探究豆科植物對(duì)根際微生物群落的影響。得到結(jié)果如下:
　　通過(guò)對(duì)大豆和苜蓿根瘤內(nèi)生菌群落組成和結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)Ensifer和Bradyrhizobium是大豆根瘤內(nèi)生菌群落的主要類(lèi)群，Ensifer是苜蓿根瘤內(nèi)生菌的主要類(lèi)群，在根瘤內(nèi)還檢測(cè)到少量Rhizobium和Mesorhizobium。除根瘤菌外，根瘤內(nèi)還存在多種非根瘤菌的內(nèi)生菌，主要屬于變形菌門(mén)、放線菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)。通過(guò)微生物群落的相似性

3、分析，發(fā)現(xiàn)非根瘤菌的根瘤內(nèi)生菌與根內(nèi)生菌群落結(jié)構(gòu)之間有顯著差異。通過(guò)置換多元方差分析和限制性主坐標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于根瘤菌群落，最主要影響因子是植物種類(lèi)，其次是土壤氮含量、pH和時(shí)期;對(duì)于非根瘤菌的根瘤內(nèi)生菌群落，最主要影響因素是植物種類(lèi)，其次是土壤氮和磷含量，時(shí)期對(duì)其并無(wú)顯著影響。
　　通過(guò)對(duì)大豆和苜蓿根區(qū)、根際、根內(nèi)和根瘤這四個(gè)微域及空白土壤的微生物群落組成及結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)這四個(gè)微域的微生物群落組成之間有顯著差異，并借助這四個(gè)微

4、域在空間上形成從外到內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)植物對(duì)土壤微生物表現(xiàn)出從外到內(nèi)的逐漸增強(qiáng)的層級(jí)過(guò)濾作用（根瘤＞根＞根際＞根區(qū)），且過(guò)濾作用從根區(qū)開(kāi)始。土壤類(lèi)型對(duì)根際部位微生物群落結(jié)構(gòu)的影響從外到內(nèi)逐漸減小，植物種類(lèi)對(duì)根際部位微生物群落結(jié)構(gòu)的影響從外到內(nèi)逐漸增大。
　　通過(guò)對(duì)大豆和苜蓿根際微生物群落及環(huán)境因子的分析，發(fā)現(xiàn)土壤pH、磷含量和鉀含量對(duì)根際微生物群落結(jié)構(gòu)有顯著影響。結(jié)合植物生物量分析，發(fā)現(xiàn)根際微生物的群落組成和結(jié)構(gòu)對(duì)植物生物量有顯著

5、影響，其中Paracraurococcus、Treponema、Actinomadura、Actinopolymorpha、Desulfitobacterium和Nonomuraea與大豆生物量顯著正相關(guān);Ensifer、Thermobacillus、Acetivibrio、Pandoraea、Marmoricola、Rhodococcus、Gordonia、Turicibacter、Pimelobacter、Filfactor、Noc

6、ardioides、Frateuria和Aestuariimicrobium與苜蓿生物量顯著正相關(guān)。與大豆植物生物量相關(guān)的微生物群落結(jié)構(gòu)受到土壤pH、磷含量和鉀含量的顯著影響，與苜蓿植物生物量相關(guān)的微生物群落結(jié)構(gòu)受到土壤pH和鉀含量的顯著影響。結(jié)果說(shuō)明土壤因子不僅影響整個(gè)根際微生物群落構(gòu)成，還影響根際促生菌的群落結(jié)構(gòu)。
　　利用分根試驗(yàn)體系對(duì)同時(shí)種植在兩種土壤中的菜豆根際微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)植物在同時(shí)感應(yīng)到兩種土壤條件時(shí)，

7、土壤類(lèi)型造成的根際微生物群落的差異變小，兩種土壤中的根際微生物群落組成和結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出趨同性。趨同性在江西土壤中主要表現(xiàn)在變形菌門(mén)、浮霉菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和放線菌門(mén);在陜西土壤中主要表現(xiàn)在變形菌門(mén)、浮霉菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、放線菌門(mén)和酸桿菌門(mén)。在植物同時(shí)感應(yīng)到兩種土壤后，亞硝酸鹽氧化菌、Ensifer和Mesorhizobium的相對(duì)豐度顯著下降，Bradyrhizobium的相對(duì)豐度顯著上升。
　　本研究揭示了豆科植物根瘤