茶树根际环境因子—细菌种群及功能相关性探究

发布时间：2020-04-29 22:52

【摘要】：茶树是我国南方亚热带丘陵地区的重要经济植物,土壤酸化是降低茶树产量和品质及引起茶树连作障碍的重要因素。为揭示茶园土壤酸化的成因及其对微生物种群和功能多样性的影响,本论文分析了不同茶园根际土壤的理化特性、细菌种群多样性及其功能多样性,并系统分析了彼此之间的相互关系,这些结果将茶园土壤修复及茶树绿色健康种植技术的研发提供指导。首先,系统分析了8个茶园根际土壤的主要理化特性。pH值:不同茶园根际土壤的pH值为4.05-5.08,差异较大,其中3个茶园土壤(KSM02、KSC01和 KSCX02)的 pH 低于 4.5;5 个茶园土壤(KSSO1、KSH01、KSM01、KSO1和KSC02)的pH高于4.5。大量元素:不同茶园根际土壤的OM、N、P、K、Na、Mg和Ca元素差异显著,其中 OM(8377-32231 mg/kg)和Na(5091-5171mg/kg)含量显著高于其它元素。微量元素:不同茶园根际土壤的Mn、Fe、Zn、Al和Pb元素差异显著,其中Al含量最高为120-584mg/kg。相关性分析:pH与OM、Mg、Mn和Ca呈正相关,与N、P、K、Na、Fe、Zn、Pb和Al呈负相关,其中pH 与 K(p0.01)和 Al(p0.05)显著负相关。其次,分析了不同茶园根际土壤细菌种群的多样性。采用llluminaMiseq高通量测序技术,探究了茶树根际土壤细菌的主要种群。多样性指数:样品是KSO1的细菌群落丰富度和多样性最高,KSSO1、KSM01、KSC02、KSH01、KSCX02和KSM02次之,KSCO1最低。门水平:变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)同为优势门,放线菌门(Actinobacteria)次之;其中在样品KSM02、KSM01和KS01中,变形菌门/酸酐菌门的比值小于1。属水平:酸酐菌门的优势属最多,其中Gp2 丰度最大(10-25%),Gp1(1.49-9.89%)、Gp3(0.75-5.53%)和G办13(0.42-5.40%)次之,其它属较低。相关性分析:环境因子显著影响酸杆菌门的丰度,其中pH与Gp1、Gp3和Gp6显著正相关,与Gp2、Gp13和Gp14负相关,Al、P、K、Fe与酸酐菌负相关。可见,不同茶园根际土壤的细菌种群多样性存在差异,主要受pH和Al影响。再次,分析了不同茶园根际土壤细菌的功能多样性。采用BiologEco微平板检测技术探究茶园根际细菌对不同碳源的代谢能力,发现KSC02的AWCD值和Mclntosh指数值最大,KSM01和KSCX02次之,KSS01最小。土壤KSM01的细菌对多聚物类和酚酸类的利用能力最强;土壤KSC02细菌对碳水化合物和氨基酸类的利用能力最强;KSCX02细菌对所有碳源的利用能力均很弱。最后,探究了茶树根际细菌对酚酸的降解活性。采用富集培养方法,从茶树根际土壤中筛选到10株酚酸降解菌,其中7株为Bacillus属,Citrobacter属、Lysinibacillus属和Paenibacillus属各1株;菌株B2、B1-2和B1-6对4种酚酸——香豆酸、混合酸、阿魏酸和肉桂酸的综合降解率最大。3株降解活性最强菌株可有效抑制4种酚酸对花生种子萌发率和培养生长的抑制,其中B1-2和B1-6对4种酚酸抑制花生发芽率的缓解作用最强。B1-2和B1-6与B2两两混合显著增强对羟基苯甲酸抑制花生发芽率的缓解作用(R1-0.25)。综上,茶树根际土壤的理化特性、细菌种群多样性及其功能多样性之间存在差异和一定的相关性。pH和Al是差异最显著的理化因子;酸酐菌门和变形菌门同为茶园根际土壤的优势细菌,pH极低的根际土壤酸酐菌门丰度大于变形菌门;pH较低的根际土壤对6种碳源特别是羧酸和酚酸类的代谢活性较低,由此推测酸化是引起茶园土壤细菌种群差异的主要因素,而Al富集可能是引起土壤酸化的重要原因,这对进一步揭示茶园土壤酸化和连作障碍机制具有指导意义,但有待深入研究。
【图文】：

种群,细菌群落,土壤细菌,群落结构

３．３细菌群落结构逡逑３．３．１门水平群落结构逡逑茶树根际土壤细菌种群在门水平的种群差异如图３．３。从所有样品中共鉴定逡逑出３４个门，其中变形菌门（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ）和酸杆菌门（Ａｃｉｄｏｂａｃｔｅｒｉａ）为优势逡逑菌门，放线菌门（Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａ）次之。平均丰富度超过１％的门有８个，

酚酸,标准曲线,降解效果,降解菌

从茶树根际土壤内筛选获得十株酚酸降解菌，分别是ＢＩ－２、Ｂｌ－６、Ｂ２、Ｂ２－５、逡逑Ｂ３－２、Ｂ３－５、Ｂ３－１１、Ｂ４－１２、Ｂ９－１邋和邋Ｇ６－５。７２邋小时内，每隔邋６－１２邋小时测定每逡逑株菌株对四种酚酸降解效果，结果如图４．３。逡逑Ｂｌ－２、Ｂ１－６和Ｂ２对四种酚酸的降解效果具有高效、广普性，Ｂ２对对羟基逡逑苯甲酸和对香豆酸具有很好的降解效果，降解率高达８９．６２％和９１．５１％；邋Ｂ１－６逡逑对阿魏酸和对香豆酸的降解效果最好，，降解率高达９３．１８％和９８．２２％；邋Ｂ１－２对逡逑肉桂酸的降解效果最好，降解率尚达９４．５１％。逡逑所以，酚酸降解菌ＢＩ－２、１３１－６和Ｂ２将被应用于酚酸降解菌对不同酚酸抑逡逑制花生发芽率的缓解作用探究实验。逡逑４７逡逑
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S571.1

【参考文献】