凉水国家自然保护区不同林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落组成和多样性分析
发布时间：2022-01-12 20:32
【目的】分析凉水国家级自然保护区内的3种原始红松林（云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林）、红松人工林和红松天然次生林5种林型的土壤nosZ型反硝化微生物的群落组成和多样性特征,为全面了解不同林型红松林土壤的反硝化潜势和氮循环过程提供数据支持。【方法】以选取的5种林型红松林林下土壤为研究对象,以反硝化过程中的关键酶——氧化亚氮还原酶的编码基因nosZ为标记基因,采用高通量测序和生物信息学分析技术进行研究。【结果】从5种林型红松林15个土壤样品中一共得到nosZ基因631 878条有效序列,579 871条优质序列,长度分布在178～383 bp之间,主要分布在260 bp。5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物主要门类为变形菌门和拟杆菌门,核心属为伯霍尔德杆菌属、黄杆菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、Dechloromonas属、芽单胞菌属、无色杆菌属和中华根瘤菌属。nosZ型反硝化微生物α多样性分析显示:除枫桦红松林的Shannon和Simpson指数显著高于红松天然次生林外,5种林型红松林之间土壤nosZ型反硝化菌群的4种α多样性指数（Shannon、Chao1、ACE和Simps...
【文章来源】：林业科学. 2019,55(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
各样本nosZ可变区扩增结果Fig．1TheamplificationresultsofnosZvariablerangeineachsample
，去除低质量序列、模糊序列和嵌合体序列后，5种林型红松林15个土壤样本一共得到631878条有效序列，579871条优质序列。在97%的相似水平下，对序列进行OTU划分，一共获得2659个OTUs。并对OTU的代表序列，经比对鉴定得到2界(古菌和细菌)6门9纲18目26科43属82种土壤nosZ型反硝化菌群信息。样品稀释曲线(Ｒarefactioncurve)见图2，15个土壤样品稀释曲线基本趋于平缓，测序深度基本能反映5种林型土壤nosZ型反硝化菌群信息。图215个样本的稀释度曲线Fig．2Ｒarefactioncurvesof15samples011
林业科学55卷(Sterolibacterium)、Magnetospira、固氮螺菌属(Azospirillum)、叶杆菌属(Pleomorphomonas)和Alicycliphilus。图4各样本属水平上的主要nosZ型反硝化微生物类群比较Fig．4ComparisonofthemajornosZ-typedenitrifyingmicroorganismineachsampleongenuslevel2.65种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物比较分析通过韦恩(Venn)图分析5种红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落共有和特有的OTU情况，由图5可知，在97%的相似水平上5种林型样地nosZ型反硝化微生物共有的OTU数为251个，约占OTU总数的44%，枫桦红松林特有的OTU最多(370个)，红松天然次生林特有的OTU最少(174个)。同时采用ANOSIM分析5种林型之间nosZ型反硝化微生物的差异，结果表明:5种林型土壤nosZ型反硝化菌群OTU组成显著差异(Ｒ=0.387，P=0.006)。采用Metastats方法对nosZ型反硝化微生物在门和属水平上各个分类单元进行两两比较检验，进一步确定5种红松林中丰度显著性差异的nosZ型反硝化微生物。门或属水平组间差异显著(P＜0.05)的前20个分类单元的丰度分布见图6。5种林型中两两林型之间具有显著性差异的分类单元见表4。优势菌变形菌门在5种林型中两两比较差异显著(云冷杉红松林和椴树红松林除外)(P＜0.05)，在门水平上，云冷杉红松林和椴树红松林土壤中没有显著性差异的分类单元。在属水平上，红松人工林和红松天然次生林之间显著性差异的菌属最多(8个):慢生根瘤菌属、无色杆菌属、芽单胞菌门属、Ｒalstonia、红假单胞菌属、中华根瘤菌属、Olig
【参考文献】：
期刊论文
[1]原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化[J]. 孙雪,隋心,韩冬雪,刘岩,冯富娟. 环境科学研究. 2017(06)
[2]牛场肥水灌溉对土壤反硝化细菌nosZ基因组成结构和多样性研究[J]. 王婷,刘丽丽,高文萱. 天津农业科学. 2016(03)
[3]土壤反硝化的分子生态学研究进展及其影响因素[J]. 王海涛,郑天凌,杨小茹. 农业环境科学学报. 2013(10)
[4]土壤微生物群落表征中磷脂脂肪酸（PLFA）方法研究进展[J]. 张瑞娟,李华,林勤保,张强,郜春花. 山西农业科学. 2011(09)
[5]森林土壤氮素的转化与循环[J]. 陈伏生,曾德慧,何兴元. 生态学杂志. 2004(05)
[6]中国农田的温室气体排放[J]. 李长生,肖向明,S.Frolking,B.MooreⅢ,W.Salas,邱建军,张宇,庄亚辉,王效科,戴昭华,刘纪远,秦小光,廖柏寒,R.Sass. 第四纪研究. 2003(05)
本文编号：3585416
【文章来源】：林业科学. 2019,55(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
各样本nosZ可变区扩增结果Fig．1TheamplificationresultsofnosZvariablerangeineachsample
，去除低质量序列、模糊序列和嵌合体序列后，5种林型红松林15个土壤样本一共得到631878条有效序列，579871条优质序列。在97%的相似水平下，对序列进行OTU划分，一共获得2659个OTUs。并对OTU的代表序列，经比对鉴定得到2界(古菌和细菌)6门9纲18目26科43属82种土壤nosZ型反硝化菌群信息。样品稀释曲线(Ｒarefactioncurve)见图2，15个土壤样品稀释曲线基本趋于平缓，测序深度基本能反映5种林型土壤nosZ型反硝化菌群信息。图215个样本的稀释度曲线Fig．2Ｒarefactioncurvesof15samples011
林业科学55卷(Sterolibacterium)、Magnetospira、固氮螺菌属(Azospirillum)、叶杆菌属(Pleomorphomonas)和Alicycliphilus。图4各样本属水平上的主要nosZ型反硝化微生物类群比较Fig．4ComparisonofthemajornosZ-typedenitrifyingmicroorganismineachsampleongenuslevel2.65种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物比较分析通过韦恩(Venn)图分析5种红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落共有和特有的OTU情况，由图5可知，在97%的相似水平上5种林型样地nosZ型反硝化微生物共有的OTU数为251个，约占OTU总数的44%，枫桦红松林特有的OTU最多(370个)，红松天然次生林特有的OTU最少(174个)。同时采用ANOSIM分析5种林型之间nosZ型反硝化微生物的差异，结果表明:5种林型土壤nosZ型反硝化菌群OTU组成显著差异(Ｒ=0.387，P=0.006)。采用Metastats方法对nosZ型反硝化微生物在门和属水平上各个分类单元进行两两比较检验，进一步确定5种红松林中丰度显著性差异的nosZ型反硝化微生物。门或属水平组间差异显著(P＜0.05)的前20个分类单元的丰度分布见图6。5种林型中两两林型之间具有显著性差异的分类单元见表4。优势菌变形菌门在5种林型中两两比较差异显著(云冷杉红松林和椴树红松林除外)(P＜0.05)，在门水平上，云冷杉红松林和椴树红松林土壤中没有显著性差异的分类单元。在属水平上，红松人工林和红松天然次生林之间显著性差异的菌属最多(8个):慢生根瘤菌属、无色杆菌属、芽单胞菌门属、Ｒalstonia、红假单胞菌属、中华根瘤菌属、Olig
【参考文献】：
期刊论文
[1]原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化[J]. 孙雪,隋心,韩冬雪,刘岩,冯富娟. 环境科学研究. 2017(06)
[2]牛场肥水灌溉对土壤反硝化细菌nosZ基因组成结构和多样性研究[J]. 王婷,刘丽丽,高文萱. 天津农业科学. 2016(03)
[3]土壤反硝化的分子生态学研究进展及其影响因素[J]. 王海涛,郑天凌,杨小茹. 农业环境科学学报. 2013(10)
[4]土壤微生物群落表征中磷脂脂肪酸（PLFA）方法研究进展[J]. 张瑞娟,李华,林勤保,张强,郜春花. 山西农业科学. 2011(09)
[5]森林土壤氮素的转化与循环[J]. 陈伏生,曾德慧,何兴元. 生态学杂志. 2004(05)
[6]中国农田的温室气体排放[J]. 李长生,肖向明,S.Frolking,B.MooreⅢ,W.Salas,邱建军,张宇,庄亚辉,王效科,戴昭华,刘纪远,秦小光,廖柏寒,R.Sass. 第四纪研究. 2003(05)
本文编号：3585416
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