轮作对棉花根际土壤细菌群落的影响
发布时间：2021-12-12 00:29
为分析轮作对棉花根际土壤细菌多样性及群落结构的影响,以棉花为研究对象,花生和谷子为轮作材料,应用IonS5TMXL高通量测序平台对各处理土壤样品进行16S rDNA测序。结果表明,轮作处理显著提高了棉花的产量:花生-棉花轮作增产32.19%,谷子-棉花轮作增产18.13%。虽然轮作不足以彻底改变棉花根际土壤细菌群落结构,但可以显著增加菌群中拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）的相对丰度,这些有益菌门（属）的富集,抑制了病原菌的活性,导致细菌群落丰富度降低。通过轮作可以影响棉花根际土壤细菌,改善棉花的生存质量,进而提高棉花产量。
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同种植方式下的根际土壤细菌OTUs分布韦恩图
表2 测序数据统计结果 处理 Raw＿Reads Clean＿Reads 碱基数/nt 有效序列均长/nt 有效率/% 棉花-棉花 84 947 80 195 20 290 591 253 94.45 花生-棉花 85 303 80 180 20 281 313 252 94.00 谷子-棉花 84 948 80 212 20 293 195 252 94.48 谷子-谷子 85 330 80 117 20 266 242 252 93.94 花生-花生 86 755 80 131 20 273 426 252 92.36OTUs分布如图2所示,所有处理共有的OTUs为2 760个,占全部OTUs的44.7%。3个连作处理的特有OTUs分布中,处理A与处理D之间,A特有OTUs为820个,D特有OTUs为982个;处理A与处理E之间,A特有OTUs为873个,E特有OTUs为1 086个。花生连作和谷子连作中特有OUTs数量明显多于棉花连作。2个轮作处理与棉花连作的特有OTUs分布中,处理A与处理B之间,A特有OTUs为821个,B特有OTUs为775个;处理A与处理C之间,A特有OTUs为805个,C特有OTUs为722个。同棉花连作相比,轮作处理降低了棉花根际土壤细菌中特有的OTUs数量。
在门的水平上(图3),5种种植方式共发现10个主要菌门(>1%),分别是变形菌门(Proteobac-teria,29.69%-33.38%)、放线菌门(Actinobacteria,15.09%-19.39%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,7.63%-11.31%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes,7.70%-10.23%)、酸杆菌门(Acidobacteria,6.70%-9.03%)、厚壁菌门(Firmicutes,1.84%-4.55%)、绿弯菌门(Choroflexi,5.54%-6.96%)、浮霉菌门(Planctomy-cetes,2.83%-4.75%)、未辨识菌门(unidentified-Bacteria,0.78%-2.94%)、疣微菌门(Verrucomicro-bia,1.61%-2.43%)。这些优势菌门中的变形菌门在谷子连作中占比33.38%,花生连作中占比32.15%,棉花连作中占比29.69%,同棉花连作相比,轮作处理提高了变形菌门的相对丰度,花生-棉花轮作提高了1.58%,谷子-棉花轮作提高了1.29%;浮霉菌门在棉花连作中相对丰度为2.83%,是5个处理中丰度最低的,但在谷子连作中的相对丰度高达3.97%,花生连作中的相对丰度高达4.74%,同棉花连作相比,花生-棉花和谷子-棉花两个轮作处理的浮霉菌门相对丰度分别提高了18.2%和13.7%。拟杆菌门在3个连作处理(棉花连作、谷子连作、花生连作)中的相对丰度分别9.19%、9.54%、7.63%,在2个轮作处理(花生-棉花轮作和谷子-棉花轮作)中的相对丰度分别为11.31%和11.07%。与连作处理相比,轮作处理提高了拟杆菌门的相对丰度。在属的水平上(图4),所有处理相对丰度排名前十的菌属分别有鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,2.98%-3.95%)、未知细菌属(unidentified＿Bacteria,0.64%-2.67%)、未知酸杆菌属(unidentified＿Acidobacteria,1.79%-2.82%)、Pontibacter(0.13%-1.83%)、溶杆菌属(Lysobacter,0.62%-1.93%)、拟杆菌属(Bacteroides,0.01%-0.70%)、莱茵海默氏菌属(Rheinheimera,0.007%-0.88%)、Haliangium(1.02%-1.54%)、类诺卡氏菌属(Nocardioides,1.05%-1.81%)、小梨形菌属(Pirellula,0.59%-1.32%)。其中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在5个处理中的相对丰度最大(≥3%),该菌属在花生连作和谷子连作中相对丰度最高,分别为3.55%、3.96%,在棉花连作中丰度最低为2.98%,通过轮作处理后,该菌属在棉花根际土壤细菌中的相对丰度均提高,在花生-棉花轮作中的丰度提高到3.93%,在谷子-棉花轮作中的丰度提高到3.30%。该结果表明轮作处理提高了棉花根际土壤中鞘氨醇单胞菌属的相对丰度。
【参考文献】：
期刊论文
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[6]5株北极微藻藻际环境的细菌多样性[J]. 苗祯,杜宗军,李会荣,楼妍颖,罗玮. 生态学报. 2015(05)
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[9]连作土壤微生物区系分析、调控及高通量研究方法[J]. 薛超,黄启为,凌宁,高雪莲,曹云,赵青云,何欣,沈其荣. 土壤学报. 2011(03)
[10]耕作措施对新疆绿洲长期连作棉田土壤微生物、酶活性的影响[J]. 高旭梅,刘娟,张前兵,罗宏海,谷天佐,张旺锋. 石河子大学学报(自然科学版). 2011(02)
硕士论文
[1]植物内生细菌的定殖动态及其对辣椒疫病和棉花黄萎病的防治效果研究[D]. 王娜.南京师范大学 2015
[2]黑土区轮作方式下土壤微生物多样性研究[D]. 姚钦.东北林业大学 2012
本文编号：3535673
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同种植方式下的根际土壤细菌OTUs分布韦恩图
表2 测序数据统计结果 处理 Raw＿Reads Clean＿Reads 碱基数/nt 有效序列均长/nt 有效率/% 棉花-棉花 84 947 80 195 20 290 591 253 94.45 花生-棉花 85 303 80 180 20 281 313 252 94.00 谷子-棉花 84 948 80 212 20 293 195 252 94.48 谷子-谷子 85 330 80 117 20 266 242 252 93.94 花生-花生 86 755 80 131 20 273 426 252 92.36OTUs分布如图2所示,所有处理共有的OTUs为2 760个,占全部OTUs的44.7%。3个连作处理的特有OTUs分布中,处理A与处理D之间,A特有OTUs为820个,D特有OTUs为982个;处理A与处理E之间,A特有OTUs为873个,E特有OTUs为1 086个。花生连作和谷子连作中特有OUTs数量明显多于棉花连作。2个轮作处理与棉花连作的特有OTUs分布中,处理A与处理B之间,A特有OTUs为821个,B特有OTUs为775个;处理A与处理C之间,A特有OTUs为805个,C特有OTUs为722个。同棉花连作相比,轮作处理降低了棉花根际土壤细菌中特有的OTUs数量。
在门的水平上(图3),5种种植方式共发现10个主要菌门(>1%),分别是变形菌门(Proteobac-teria,29.69%-33.38%)、放线菌门(Actinobacteria,15.09%-19.39%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,7.63%-11.31%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes,7.70%-10.23%)、酸杆菌门(Acidobacteria,6.70%-9.03%)、厚壁菌门(Firmicutes,1.84%-4.55%)、绿弯菌门(Choroflexi,5.54%-6.96%)、浮霉菌门(Planctomy-cetes,2.83%-4.75%)、未辨识菌门(unidentified-Bacteria,0.78%-2.94%)、疣微菌门(Verrucomicro-bia,1.61%-2.43%)。这些优势菌门中的变形菌门在谷子连作中占比33.38%,花生连作中占比32.15%,棉花连作中占比29.69%,同棉花连作相比,轮作处理提高了变形菌门的相对丰度,花生-棉花轮作提高了1.58%,谷子-棉花轮作提高了1.29%;浮霉菌门在棉花连作中相对丰度为2.83%,是5个处理中丰度最低的,但在谷子连作中的相对丰度高达3.97%,花生连作中的相对丰度高达4.74%,同棉花连作相比,花生-棉花和谷子-棉花两个轮作处理的浮霉菌门相对丰度分别提高了18.2%和13.7%。拟杆菌门在3个连作处理(棉花连作、谷子连作、花生连作)中的相对丰度分别9.19%、9.54%、7.63%,在2个轮作处理(花生-棉花轮作和谷子-棉花轮作)中的相对丰度分别为11.31%和11.07%。与连作处理相比,轮作处理提高了拟杆菌门的相对丰度。在属的水平上(图4),所有处理相对丰度排名前十的菌属分别有鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,2.98%-3.95%)、未知细菌属(unidentified＿Bacteria,0.64%-2.67%)、未知酸杆菌属(unidentified＿Acidobacteria,1.79%-2.82%)、Pontibacter(0.13%-1.83%)、溶杆菌属(Lysobacter,0.62%-1.93%)、拟杆菌属(Bacteroides,0.01%-0.70%)、莱茵海默氏菌属(Rheinheimera,0.007%-0.88%)、Haliangium(1.02%-1.54%)、类诺卡氏菌属(Nocardioides,1.05%-1.81%)、小梨形菌属(Pirellula,0.59%-1.32%)。其中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在5个处理中的相对丰度最大(≥3%),该菌属在花生连作和谷子连作中相对丰度最高,分别为3.55%、3.96%,在棉花连作中丰度最低为2.98%,通过轮作处理后,该菌属在棉花根际土壤细菌中的相对丰度均提高,在花生-棉花轮作中的丰度提高到3.93%,在谷子-棉花轮作中的丰度提高到3.30%。该结果表明轮作处理提高了棉花根际土壤中鞘氨醇单胞菌属的相对丰度。
【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]植物内生细菌的定殖动态及其对辣椒疫病和棉花黄萎病的防治效果研究[D]. 王娜.南京师范大学 2015
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本文编号：3535673
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