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作为最早的生物能量代谢途径,Fe(Ⅲ)还原及其典型微生物以其特有的生态意义而越来越受到重视。本实验采用非种植淹水水稻土模式系统,研究采自吉林、天津、江西和宁夏等地区的4个水稻土中梭菌、芽孢杆菌和地杆菌随淹水时间的群落结构动态变化特征。试验设置0d、1d、5d、10d、20d、30d、40d和60d等8个淹水处理。提取土壤总DNA后,基于供试微生物16S rRNA基因的PCR-DGGE技术分析了各个处理梭菌、芽孢杆菌和地杆菌群落结构变化;建立基于DGGE优势条带序列的系统发育树。获得以下主要结果:1.通过DGGE图谱和α多样性指数看出,不同淹水培养过程中供试水稻土中梭菌、芽孢杆菌及地杆菌的群落结构存在明显的动态演替。(1)淹水培养过程中梭菌多样性指数变化:4个水稻土多样性指数在初期均出现了明显的下降,之后缓慢回升持续到了60d。吉林和江西水稻土中谷值在1-5d之间,而天津和宁夏水稻土多样性指数谷值更接近1d。(2)淹水培养过程中芽孢杆菌多样性指数变化:吉林和天津水稻土多样性指数从0d到1d迅速上升,5d时出现了明显的下降,后期出现了波动;江西水稻土30d到达峰值,缓慢下降到60d;宁夏水稻土在5d达峰值,维持稳定直到60d。(3)淹水培养过程中地杆菌多样性指数变化:4个水稻土多样性指数从0d到1d多均呈上升态势;在吉林和江西水稻土中,基本稳定维持到60d;天津和宁夏水稻土中,多样性指数则在1d之后出现了明显下降,天津水稻土谷值在5d,20d达到峰值,之后保持基本不变。宁夏水稻土在1d后下降,在20d达谷值,之后稳定至60d。2.进行了基于优势序列和DGGE灰度的群落结构PCA分析。(1)梭菌的PCA:吉林水稻土的5d到40d的处理聚集在一起,表明中期梭菌群落结构相近。天津和江西水稻土聚类比较分散,培养过程中优势梭菌群落结构存在波动。宁夏水稻土10d到60d较为松散的聚在一起,说明群落结构中后期趋于稳定。(2)芽孢杆菌PCA:4个供试水稻土均将10d到60d处理聚在一起,表明培养初期芽孢杆菌群落变化大,在培养10d后群落结构趋于稳定。(3)地杆菌PCA:吉林和江西水稻土中,10d到60d聚在一起,天津水稻土各个处理分散,宁夏水稻土除了40d外,5d到60d聚为一体,表明吉林和江西在培养10d后群落趋于稳定,天津水稻土的地杆菌群落结构在培养后期没达到稳定状态。3.根据DGGE优势条带序列构建的系统发育树可以看出,不同淹水水稻土的梭菌、芽孢杆菌和地杆菌微生物优势群落结构存有较大差异,又有共同之处。(1)梭菌DGGE优势条带在天津和江西水稻土均与梭菌属微生物聚在一起;吉林和宁夏水稻土中聚为两簇,多数与梭菌属微生物聚在一起,吉林水稻土还有一条序列和马达加斯加岛上铁铝土样品中未分类的16S rRNA序列聚在一起,宁夏水稻土中则有与不可培养杆菌属克隆UA68聚在一起的序列。(2)4个水稻土芽孢杆菌DGGE优势条带均聚为两簇,数量占优的一簇和芽孢杆菌属微生物聚在一组;另一簇在吉林水稻土与杆菌属菌株STV2聚为一组,在天津水稻土与鞘氨醇单胞菌菌株Es14聚为一组,在江西水稻土与未培养杆菌属菌株D13聚为一组,在宁夏水稻土与杆菌属KR1991/1119聚为一组。(3)4个水稻土中地杆菌DGGE优势条带皆聚为两簇,占多数的一簇和地杆菌科微生物聚为一组;而另一簇条带,在吉林水稻土中与孢囊杆菌属(Cystobacter)菌株xj65聚在一起,在天津水稻土中与珊瑚球菌属exiguus菌株HBUM94201聚为一组,在江西水稻土中与孢囊杆菌属聚为一组,宁夏水稻土中则与未培养发光杆菌属(uraniireducens)克隆MP-R108聚为一组。通过本研究,明确了不同水稻土3类典型Fe(Ⅲ)还原微生物群落结构分布特征及其在淹水培养过程中的群落演替,为探讨其与Fe(Ⅲ)还原之间的关系以及不同水稻土中微生物Fe(Ⅲ)还原能力的差异提供了理论依据。