浑善达克沙地生物土壤结皮细菌多样性和群落结构研究

发布时间：2017-12-18 05:27

  本文关键词：浑善达克沙地生物土壤结皮细菌多样性和群落结构研究

  更多相关文章： 浑善达克沙地 BSCs 高通量 APB 固氮菌 群落多样性

【摘要】：生物土壤结皮(Biological Soil Crusts, BSCs)是干旱、半干旱地区最重要的景观之一,在荒漠生态系统的稳定、修复和重建中举足轻重。微生物是BSCs的主要生物组分,其多样性和群落结构是认识微生物驱动BSCs形成和发展的生态功能的基础。但目前BSCs中细菌,特别是一些功能菌的多样性和群落结构相关研究还较少,尚需通过广泛和大量的相关研究来为揭示一些细菌类群对BSCs的作用提供依据。本研究采集了浑善达克沙地(多伦姑娘湖附近)三种类型的BSCs(藻类结皮、地衣结皮和苔藓结皮)及其下层土壤,利用高通量Miseq平台比较分析了细菌、不产氧光营养细菌(anoxygenic phototrophic bacteria, APB)和固氮菌的多样性及群落结构,并与土壤理化性质进行相关性分析；同时利用ECO板进行了土壤代谢功能分析。主要结果和结论如下：(1)土壤理化性质：无论是藻类、地衣,还是苔藓结皮,它们结皮层的含水量(WC)、有机质(OM)、速效磷(AP)、速效氮(AN)含量均大于结皮下层土壤,pH值方面则是结皮层略小于结皮下层土壤。(2)土壤代谢功能：三种类型的BSCs结皮层的碳源利用能力都要高于结皮下层土壤,且培养0-24 h间为适应期,每个样本利用碳源的能力基本相似、都在很低的水平；24-108 h间样本利用碳源能力都在迅速上升,108-156 h间样本利用碳源水平趋于平缓,156 h后开始出现降低；所有样本都无法利用2-羟苯甲酸。(3)多样性分析：结皮层细菌多样性Shannon指数均低于结皮下层,如藻类结皮层和下层的shannon指数分比为5.09和5.66,表明结皮层的微生物多样性要低于下层；藻类和苔藓结皮层的puf M多样性要高于下层,地衣结皮则相反；结皮层固氮基因门nifH多样性存在苔藓结皮地衣结皮藻类结皮的规律。(4)微生物群落结构：在细菌群落门水平上,所有结皮类型的结皮层和下层土壤都包括Cyanobacteria (0.37%-29.22%)、Actinobacteria (22.12%-50.83%)、 Proteobacteria (16.63%-27.82%)、Chloroflexi (3.92%-13.81%)、Acidobacteria (6.29%-16.43%)、Bacteroidetes (1.56%-5.45%)等10个门。其中,Cyanobacteria、 Proteobacteria、 Bacteroidetes三个门类均是结皮层含量高于下层含量；Actinobacteria、 Chloroflexi、 Gemmatimonadetes、 Firmicutes四个门类是结皮下层含量高于上层含量；APB分属于Proteobacteria (58.46%-94.43%)、Chloroflexi (0.02%-1.80%)、 environmental-samples-norank (5.55%-41.10%);其含量的高低排序也较为统一,变形菌门丰度超过58%；固氮菌除了Cyanobacteria和Proteobacteria两个门外,大多未能确认门类；细菌在属水平上,总共有Rubrobacter、Microcoleus、Microvirga、Marmoricola、 Actinoplanes、Blastocatella、Micromonosporaceae、Pseudonocardia等40余种; APB有Bradyrhizobium、Brevundimonas、Methylobacterium、Rhodospirillum、Roseiflexus、 Sphingomonas、Unclassified-Gammaproteobacteria-(miscellaneous)-norank等7大类。固氮菌有Bradyrhizobium、Alicycliphilus、Nostoc、Cyanothece等属。(5)微生物群落和环境因子的关系：有机质(Organic Matter, OM)、速效氮(Available Nitrogen, AN)、含水量(Water Content, WC)对于地衣结皮层和三类BSCs下层土壤细菌群落结构组成影响较大；速效磷(Available Phosphorus, AP)、AN因子对三类结皮层中APB群落结构影响较大。综上,BSCs中细菌、光营养菌和固氮菌类群多样,尤其是结皮层,表明微生物中产氧光合细菌和不产氧光营养细菌以及固氮菌可能是BSCs形成和发展中起重要作用的生理类群。这为认识和理解功能群落对BSCs形成和发展的作用提供佐证,并为进一步开发利用BSCs的菌种资源和BSCs的人工构建奠定基础,具有重要的理论价值和实践意义。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154.3

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本文编号：1302996