模拟的增温增雨对内蒙古温带草原土壤氨氧化微生物的影响

发布时间：2019-09-02 14:35

【摘要】：土壤氨氧化微生物是草地生态系统氮循环过程特别是氨氧化过程的主要驱动者,对全球变化具有响应、适应和反馈机制.通过采集在内蒙古温带草原设置的长期增温增雨野外控制实验的土壤样品,应用定量PCR、限制性末端片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文库等方法研究氨氧化古菌和细菌的丰度、多样性和群落结构对增温增雨的响应.结果表明,增雨显著升高了土壤pH,而增温显著降低了土壤呼吸.氨氧化微生物丰度在各处理之间没有显著差异.T-RFLP结果表明,增雨显著影响土壤氨氧化细菌的群落结构,增温和增雨对土壤氨氧化微生物群落结构的交互作用并不显著.结构方程模型的结果显示植物多样性与氨氧化古菌和细菌的群落结构有显著的相关关系,表明气候变化-微生物-植物三者之间存在着一定的关系.研究结果预示土壤微生物对长期气候变化有一定的适应能力,这对预测未来生态系统的变化具有重要的参考价值.
【图文】：

序列,增雨,丰度,系统发育分析

8期张翠景等:模拟的增温增雨对内蒙古温带草原土壤氨氧化微生物的影响细菌的16SrＲNA基因丰度范围分别为每克干土0.41×109～1.22×109和4.67×109～3.8×1010拷贝数．AOA和AOBamoA基因丰度范围分别为每克干土3.39×108～13.5×108和1.95×105～1.96×106拷贝数．图中误差线代表6个重复样品的标准误图1不同处理下微生物的基因丰度Fig．1Abundancesofmicrobialgenesunderthetreatmentsofincreasedprecipitationandwarming进一步分析发现增温显著增加了AOA与AOB丰度之比(P=0.046)．Spearman相关分析发现，古菌16SrＲNA基因丰度与土壤TN(ρ=0.7，P=0.0，n=24)和TC(ρ=0.74，P=0.01，n=24)显著正相关，细菌16SrＲNA基因丰度则与土壤含水量、TN和TC显著正相关(ρ=0.75，P=0.01，n=24;ρ=0.83，P＜0.001，n=24和ρ=0.82，P＜0.001，n=24)．2.3增温增雨对微生物群落结构的影响土壤AOA-amoA基因用HhaⅠ酶切，共得到5个末端限制片段(T-ＲFs:即163、265、352、541和555bp)，见图2(a)，其中265bp和541bp是优势T-ＲFs，平均相对丰度分别为23.96%和57.55%．47个克隆子的序列基于97%的相似性被分成12个OTU．系统发育分析识别3个T-ＲFs(265、541、555bp)，它们都属于Group1.1b(图3)．PerMANOVA结果表明AOA-amoA群落在不同处理之间没有显著差异，，但265bpT-ＲF的相对丰度在增温、增雨的处理中比对照处理高．获取的AOB-amoA基因序列经MspⅠ酶切，共得到10个T-ＲFs(44、49、52、73、95、152、232、253、263和397bp)，见图2(b)，其中T-ＲFs52bp和152bp是两个主要的T-ＲFs，分别占总T-ＲFs的40.83%和33.01%．49个克隆子的序列基于97%的相似性被分成6个OTU．两个T-ＲFs(232bp和253bp)被系统发育分析识别，分?

序列,群落组成,增雨,丰度

ialgenesunderthetreatmentsofincreasedprecipitationandwarming进一步分析发现增温显著增加了AOA与AOB丰度之比(P=0.046)．Spearman相关分析发现，古菌16SrＲNA基因丰度与土壤TN(ρ=0.7，P=0.0，n=24)和TC(ρ=0.74，P=0.01，n=24)显著正相关，细菌16SrＲNA基因丰度则与土壤含水量、TN和TC显著正相关(ρ=0.75，P=0.01，n=24;ρ=0.83，P＜0.001，n=24和ρ=0.82，P＜0.001，n=24)．2.3增温增雨对微生物群落结构的影响土壤AOA-amoA基因用HhaⅠ酶切，共得到5个末端限制片段(T-ＲFs:即163、265、352、541和555bp)，见图2(a)，其中265bp和541bp是优势T-ＲFs，平均相对丰度分别为23.96%和57.55%．47个克隆子的序列基于97%的相似性被分成12个OTU．系统发育分析识别3个T-ＲFs(265、541、555bp)，它们都属于Group1.1b(图3)．PerMANOVA结果表明AOA-amoA群落在不同处理之间没有显著差异，但265bpT-ＲF的相对丰度在增温、增雨的处理中比对照处理高．获取的AOB-amoA基因序列经MspⅠ酶切，共得到10个T-ＲFs(44、49、52、73、95、152、232、253、263和397bp)，见图2(b)，其中T-ＲFs52bp和152bp是两个主要的T-ＲFs，分别占总T-ＲFs的40.83%和33.01%．49个克隆子的序列基于97%的相似性被分成6个OTU．两个T-ＲFs(232bp和253bp)被系统发育分析识别，分别属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)的Cluster3a.1和3a.2(图4)．PerMANOVA结果表明增雨显著改变AOB-amoA基因的群落组成．与对照相比，T-ＲF52bp随着增雨而降低，而49bp和95bp的T-ＲFs则显示出相反的趋势．(a)AOA-amoA基因、(b)AOB-amoA基因;图中误差线代表6个重复样品的标准误图2不同处理下AOA-amoA基因、AOB-amoA基因的群落组成Fig．2ＲelativeabundancesofT-ＲFsofAOA-amoAgeneandAOB-
【作者单位】：中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室;中国科学院大学;河南大学生命科学学院全球变化生态学实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(41371265) 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB956300)
【分类号】：S812.2

【参考文献】