黑胫病烟草根际土壤理化环境和微生物群落结构的研究

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为研究黑胫病烟草根际土壤理化环境和其微生物多样性,了解其微生物群落的组成和结构,从而为健康植烟土壤生态系统构建和保持提供理论依据和指导,以2014‐2015年四川凉山州大田移栽后35天、50天和65天三个时期健康烟草根际土壤和黑胫病烟草土壤为研究样本,利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对烟草根际土壤微生物16SrDNA进行高通量测序分析。结果表明:(1)烟草移栽后35天、50天和65天三个时期,整体上,黑胫病烟草根际土壤PH值高于同一类型健康烟草根际土壤,速效钾、速效磷和土壤含水率,集中表现出显著性差异。四种类型的烟草根际土壤中,土壤速效氮、速效磷、速效钾含量和全氮百分值在三个时期,表现成一致的下降趋势;仅烟草根际黄色土壤样品中,三个时期,黑胫病烟草根际土壤速效钾含量均高于同一时期健康烟草根际土壤。烟草根际土壤含水率在移栽后三个时期表现为上升趋势,且同一时期,黑胫病烟草根际土壤含水率明显高于健康烟草根际土壤。(2)烟草移栽后35天、50天和65天三个时期,烟草根际土壤细菌、真菌和放线菌的数量呈现上升趋势。烟草团棵期,黑胫病烟草根际土壤与健康烟草根际土壤细菌、真菌和放线菌的数量均不存在显著性差异,而三种微生物数量在烟草进入旺长期后,同一时期黑胫病烟草和健康烟草根际土壤微生物数量差异较大。紫色黏质土壤中,移栽后三个时期,黑胫病烟草根际土壤细菌和放线菌数量均低于同一时期健康烟草根际土壤,黑胫病烟草根际土壤真菌数量明显高于健康烟草根际土壤;移栽后65天,红色土壤样品中黑胫病烟草根际土壤细菌、真菌和放线菌数量高于健康烟草根际土壤;黄色土壤样品中,移栽后三个时期,黑胫病烟草根际土壤真菌和放线菌数量均明显高于健康烟草根际土壤。(3)基于宏基因组16SrDNA测序结果,各土壤样本细菌文库覆盖率基本达到70%,真菌文库覆盖率大于85%,所选取测序深度得到的土壤细菌和真菌丰富度稀释曲线图像趋于平缓,说明试验所建立的文库可以比较真实的翻样烟草根际土壤细菌群落的真实水平,具有研究价值和实用意义。旺长期黑胫病烟草根际土壤细菌OUT数、ACE指数均高于健康烟草根际土壤,说明黑胫病烟草根际土壤细菌多样性水平高于健康烟草根际土壤。在同一植烟土壤类型中,感黑胫病烟株根际土壤真菌OUT数、ACE指数和Chao1指数均高于健康烟草根际土壤真菌,说明感染黑胫病后的烟株根际土壤中真菌的物种多样性更高。四种类型烟草根际土壤中,砂质土的细菌和真菌的物种多样性水平,明显高于其它三类土壤样品。(4)烟草根际土壤微生物多样性水平较高,不同样品间主要菌落分布结构相对稳定。在门分类水平上,健康烟草根际土壤检测分类26个细菌菌门和7个真菌菌门,黑胫病烟草根际土壤检测分类28个细菌菌门和7个真菌菌门。其中,变形菌门为被检测烟草根际土壤样品中明显优势细菌菌门,平均丰度比例39.04%‐53.71%,其次为拟杆菌门和疣微菌门;子囊菌门为烟草根际土壤中明显优势真菌菌门,丰度比例为64.94%‐91.61%。在属分类水平上,烟草根际土壤检测分类576类细菌菌属和277类真菌菌属,黑胫病烟草根际土壤检测分类521类细菌菌属和265类真菌菌属,其中鞘脂单胞菌属为被检测样品土壤中明显优势细菌菌属,相对丰度比例为7.92%‐15.76%;粪盘菌属为健康烟草根际土壤中明显优势真菌菌属,平均丰度比例为20.66%,线虫草属为感黑胫病烟草根际土壤中明显优势真菌菌属,平均丰度比例为14.69%。(5)对黑胫病烟草根际主要细菌群落影响较大的环境因子为土壤速效氮、速效磷和PH值,这三个指标与大部分样品土壤主要细菌群落丰度比例表现正相关关系;对黑胫病烟草根际土壤真菌群落分布影响较大的主要环境因子为土壤PH值和总氮含量,且多数黑胫病烟草根际土壤真菌菌属丰度比例表现出清晰的正相关关系。运用宏基因组学16SrDNA测序技术获取的烟草根际土壤微生物信息较为丰富,为健康植烟土壤机制研究提供新的参考理论。
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