AM真菌和根瘤菌互作对苜蓿根际微生物多样性的影响

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本文以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,通过比较空白组不同时期以及6个不同接种处理组苜蓿土壤根际与非根际土壤的理化性质、土壤微生物多样性及群落结构组成,分析了微生物群落结构与理化性质的关系,探讨接种AM真菌和根瘤菌对苜蓿土壤微生物带来的影响。同时结合Tax4Fun和FUNGuild软件对土壤微生物功能进行预测,探究接种AM真菌和根瘤菌对苜蓿土壤微生物功能的影响。主要得到以下结论:(1)研究发现相较于不接种,单接种根内球囊霉GIR、单接种摩西球囊霉GMR、单接种根瘤菌KR、双接种摩西球囊霉和根瘤菌GMKR处理组全氮、全磷含量显著降低,单接种根瘤菌KR、双接种摩西球囊霉和根瘤菌GMKR处理组碱解氮含量显著增加,单接种根内球囊霉GIR、单接种摩西球囊霉GMR、双接种摩西球囊霉和根瘤菌GMKR处理组有效磷含量显著降低,说明接种AM真菌和根瘤菌有效促进了苜蓿氮磷循环、促进了氮、磷养分的吸收且双接种摩西球囊霉与根瘤菌处理组高于单接种处理组。(2)细菌16Sr RNA高通量测序共得到3 849个OTUs,分属于50门59纲132目249科595属398种。其中主要的优势菌门为Proteobacteria(52.81%-81.46%)、Bacteroidetes(7.83%-19.68%)及Actinobacteria(2.21%-16.4%)。相较于不接种,不同接种处理会分别促进不同有益菌的增加从而对苜蓿养分吸收、抗逆性的增加有一定的促进作用,例如接种中华根瘤菌增加了苜蓿根际Alphaproteobacteria等促进氮循环的细菌丰度,接种根内球囊霉和摩西球囊霉分别增加了苜蓿根际Gammaproteobacteria、Bacteroidia等对磷循环有促进作用的有益菌的丰度。另外,冗余分析(RDA)显示,对细菌群落结构影响最大的是有机质,PH、全钾、含水率的相关性次之。(3)使用高通量测序技术对不同时期、不用处理组苜蓿根际与非根际土壤样品进行真菌ITS测序,从16组(48个)土壤样品中共得到3 497 334条有效序列,平均长度为242.21bp。苜蓿土壤样品中共检测到真菌16门48纲11目232科449属563种。其中子囊菌门(Ascomycota)、粪壳菌纲(Sordariomycetes),刺盘孢属(Colletotrichum)分别是土壤真菌中最优势的门、纲和属。与不接种相比,接种AM真菌和根瘤菌增加了土壤真菌群落的丰富度与多样性,在致病菌存在的同时增加了生防菌、与固氮、溶磷有关菌的丰度。冗余分析(RDA)显示,与苜蓿根际真菌群落相关性较大的是p H、含水率和土壤过氧化氢酶。(4)本研究运用Tax4Fun对细菌群落功能进行预测,结果表明,在所有样本中的主要功能基因均为代谢相关功能,其所占比例最大,说明代谢在苜蓿生长过程起着极其重要的作用。本研究通过FUNGuild预测了苜蓿不同时期、不同接种处理组土壤真菌的生态学功能。从营养类型来看,腐生营养型为最主要的营养型。与不接种相比,接种AM真菌和根瘤菌的各组土壤中病原营养型的相对丰度显著降低,共生营养型丰度则显著增加,说明接种AM真菌和根瘤菌有益于植株生长,更有益于降低植株病害的发生。
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