稻田土壤氧化亚氮产生潜势、反硝化功能基因丰度和群落结构的垂向分布
发布时间：2021-03-05 21:45
土壤中氧化亚氮（N2O）的释放量占全球N2O释放总量的60%.其中,稻田土壤是N2O最主要的释放源.反硝化过程是稻田土壤N2O生成的主要微生物过程之一.本研究选取广东韶关稻田垂向土壤（0～100 cm）为研究对象,通过乙炔抑制剂法测定了N2O产生潜势和反硝化潜势,并利用针对特异性功能基因的实时荧光定量和高通量测序技术分别分析反硝化功能基因丰度和反硝化微生物群落结构.结果显示:0～10 cm深度的土壤样品N2O产生潜势最高,可达（0.020±0.0035）μg·g-1·h-1.反硝化功能基因中,nirK基因的丰度峰值(（1.51±0.0015）×108 copies·g-1)出现在0～10 cm深度,而nosZ和nirS基因的丰度峰值(（4.29±0.0015）×107 copies·g-1和（8.86±0.0010）×10
【文章来源】：环境科学学报. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
稻田土壤样品N2O产生潜势和反硝化潜势(a)及稻田土壤样品反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK的丰度(b)
通过序列比对分析做出相应反硝化功能基因的相对丰度图,如图2所示.按门水平划分各样点中nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌以变形菌门(Proteobacteria)占据着主导地位.按属水平分类;nosZ型反硝化细菌在G1和G8样点中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高分别为24.65%和23.03%,G2、G3和G5样点中Dongia菌属占比最高分别达到30.09%、35.05%和19.54%.G10样点中Ferrovibrio菌属占比最高为59.54%.当深度的增加慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)在样点的占比率整体降低,而Ferrovibrio菌属的占比率却逐渐增加.nirS型反硝化细菌在G1样点中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高为22.81%,G2和G3样点中固氮螺菌属(Azospira)占比最高分别达到13.04%、16.82%,而在深层G5、G8和G10样点中未分类菌属(unclassified)占比最高分别为35.75%、19.63%和36.68%.随着深度的增加未分类菌属(unclassified)的占比率也整体随之增加.同时罗河杆菌属(Rhodanobacter)的占比率整体降低.nirK型反硝化细菌在垂向各样点均是慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高(55.64%、44.88%、38.41%、38.36%、45.05%、41.77%).nirK型反硝化细菌中的慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、红游动菌属(Rhodoplanes)等属于根瘤菌目(Rhizobiales).在OTUs水平计算稻田垂向土壤样品的Bray-Curtis差异度矩阵,利用 Qiime软件做主坐标轴图3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).两轴总的解释度为48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化细菌,解释数值较低.表明样本之间的遗传亲缘度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落依然显示出较大差异,这说明深度并不是影响稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落结构的重要因素.通过图中结果发现,nosZ型反硝化细菌在G1、G2和G3样点中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化细菌在各点分散度较高,而nirK型反硝化细菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化细菌G1点与其它样点分离程度较高.以上结果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化细菌分别具有相似的菌群结构,nirS型反硝化细菌的菌群结构在各点都有所不同,nirK型反硝化细菌在G2和G8有着相似的菌群结构.表层土壤影响了nirS和nirK型反硝化细菌菌群结构.
在OTUs水平计算稻田垂向土壤样品的Bray-Curtis差异度矩阵,利用 Qiime软件做主坐标轴图3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).两轴总的解释度为48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化细菌,解释数值较低.表明样本之间的遗传亲缘度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落依然显示出较大差异,这说明深度并不是影响稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落结构的重要因素.通过图中结果发现,nosZ型反硝化细菌在G1、G2和G3样点中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化细菌在各点分散度较高,而nirK型反硝化细菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化细菌G1点与其它样点分离程度较高.以上结果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化细菌分别具有相似的菌群结构,nirS型反硝化细菌的菌群结构在各点都有所不同,nirK型反硝化细菌在G2和G8有着相似的菌群结构.表层土壤影响了nirS和nirK型反硝化细菌菌群结构.图4 稻田土壤样品nirS与nirK型反硝化细菌分子生态网络分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田土壤N2O产生的关键微生物过程及减排措施[J]. 朱永官,王晓辉,杨小茹,徐会娟,贾炎. 环境科学. 2014(02)
[2]不同水旱轮作体系稻田土壤剖面N2O的分布特征[J]. 刘平丽,张啸林,熊正琴,黄太庆,丁敏,王金阳. 应用生态学报. 2011(09)
本文编号：3065916
【文章来源】：环境科学学报. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
稻田土壤样品N2O产生潜势和反硝化潜势(a)及稻田土壤样品反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK的丰度(b)
通过序列比对分析做出相应反硝化功能基因的相对丰度图,如图2所示.按门水平划分各样点中nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌以变形菌门(Proteobacteria)占据着主导地位.按属水平分类;nosZ型反硝化细菌在G1和G8样点中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高分别为24.65%和23.03%,G2、G3和G5样点中Dongia菌属占比最高分别达到30.09%、35.05%和19.54%.G10样点中Ferrovibrio菌属占比最高为59.54%.当深度的增加慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)在样点的占比率整体降低,而Ferrovibrio菌属的占比率却逐渐增加.nirS型反硝化细菌在G1样点中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高为22.81%,G2和G3样点中固氮螺菌属(Azospira)占比最高分别达到13.04%、16.82%,而在深层G5、G8和G10样点中未分类菌属(unclassified)占比最高分别为35.75%、19.63%和36.68%.随着深度的增加未分类菌属(unclassified)的占比率也整体随之增加.同时罗河杆菌属(Rhodanobacter)的占比率整体降低.nirK型反硝化细菌在垂向各样点均是慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高(55.64%、44.88%、38.41%、38.36%、45.05%、41.77%).nirK型反硝化细菌中的慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、红游动菌属(Rhodoplanes)等属于根瘤菌目(Rhizobiales).在OTUs水平计算稻田垂向土壤样品的Bray-Curtis差异度矩阵,利用 Qiime软件做主坐标轴图3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).两轴总的解释度为48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化细菌,解释数值较低.表明样本之间的遗传亲缘度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落依然显示出较大差异,这说明深度并不是影响稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落结构的重要因素.通过图中结果发现,nosZ型反硝化细菌在G1、G2和G3样点中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化细菌在各点分散度较高,而nirK型反硝化细菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化细菌G1点与其它样点分离程度较高.以上结果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化细菌分别具有相似的菌群结构,nirS型反硝化细菌的菌群结构在各点都有所不同,nirK型反硝化细菌在G2和G8有着相似的菌群结构.表层土壤影响了nirS和nirK型反硝化细菌菌群结构.
在OTUs水平计算稻田垂向土壤样品的Bray-Curtis差异度矩阵,利用 Qiime软件做主坐标轴图3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).两轴总的解释度为48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化细菌,解释数值较低.表明样本之间的遗传亲缘度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落依然显示出较大差异,这说明深度并不是影响稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化细菌群落结构的重要因素.通过图中结果发现,nosZ型反硝化细菌在G1、G2和G3样点中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化细菌在各点分散度较高,而nirK型反硝化细菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化细菌G1点与其它样点分离程度较高.以上结果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化细菌分别具有相似的菌群结构,nirS型反硝化细菌的菌群结构在各点都有所不同,nirK型反硝化细菌在G2和G8有着相似的菌群结构.表层土壤影响了nirS和nirK型反硝化细菌菌群结构.图4 稻田土壤样品nirS与nirK型反硝化细菌分子生态网络分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田土壤N2O产生的关键微生物过程及减排措施[J]. 朱永官,王晓辉,杨小茹,徐会娟,贾炎. 环境科学. 2014(02)
[2]不同水旱轮作体系稻田土壤剖面N2O的分布特征[J]. 刘平丽,张啸林,熊正琴,黄太庆,丁敏,王金阳. 应用生态学报. 2011(09)
本文编号：3065916
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