Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 荒漠区两种典型荒漠植物根际细菌的分布特征及其富集模式 | |
| 黄耀龙 | |
| 出版年 | 2018 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 盛红梅 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 植物根际微生物组在调节植物发育、抵御逆境胁迫以及转化植物难以吸收的营养成分等方面发挥着极其重要的作用,尤其是在极端干旱、贫瘠的环境中,根际微生物对荒漠植物的生存、植被恢复等尤为重要。本研究以不同区域的典型荒漠植物(白刺、梭梭)根际土壤为研究对象,应用高通量测序技术和分离培养方法对根际和非根际土壤的菌群结构和多样性进行研究。主要取得了以下结果:1)阐释了荒漠根际细菌群落的空间分布特征和群落构建机制。a.荒漠区根际菌群的α多样性(群落轮廓特征)受到不同生物地理因素所驱动。三个区域之间以及不同深度之间菌群的α-多样性差异不显著,而根际与非根际之间差异极为显著,根际菌群的α多样性显著小于非根际土壤,说明影响细菌α多样性的关键因素是根际类型(根际V.S.非根际)。b.层级聚类分析显示荒漠区菌群共形成四个聚类(meta-cluster)。其中cluster I和cluster IV分别代表植物根际底层土和表层土;cluster II代表固定沙地的白刺表层土;cluster III则代表非根际样本。从聚类图也可以看出影响菌群分布的主要因素为根际类型(根际V.S.非根际)。该聚类结果简化了荒漠区菌群的分布模式,对预测荒漠区细菌群落结构以及对应的生态位划分具有重要意义。c.群落的组成变异主要受到“环境筛选”和“扩散限制”的共同作用。多元回归树和RDA等证明细菌群落组成受电导率(EC)、植物盖度(pla_cov)以及根际类型的显著影响;并且群落相似度随着地理距离的增加而减小,表现出显著的距离-衰减效应。变差分解综合分析进一步表明两种因素都具有较强的独立性,其共同解释效应远小于两者的单独效应。d.网络分析揭示了微生物群落具有非随机以及功能介导的共现性分布模式,并确定了三个对于维系网络结构的稳定具有重要作用的关键类群:Nitriliruptor,Arthrobacter以及Glycomyces。而子网络分析进一步发现根际中的某些模块关联着大部分的功能特性,说明非根际菌群的生态功能可能是由小部分菌群所承担,而根际菌群的生物学功能却分散到大部分模块中。2)阐明了荒漠植物根际细菌的富集模式及其影响因素。Actinobacteria,Proteobacteria,Chloroflexi,Bacteroidetes以及Firmicutes在两种植物根际中显著富集,且微生物门类分布较为一致。白刺(Nitraria tangutorum)根际的菌群富集受到地理位置、EC和植物盖度的影响,其富集能力呈现出MA>MF>YF的变化趋势;而梭梭(Haloxylon aphyllum)根际菌群的富集较为稳定,并未明显受到地理位置和环境的影响。3)揭示了功能基因的分布特征。16s功能预测和差异分析表明,植物促生功能基因簇丰度在三个区域之间具有显著差异,在根际中促生菌的丰度高于非根际。其中固氮和溶磷相关基因簇在MA丰度最高,IAA和ACCd基因簇主要聚集在固定沙地的植物根际中;地球化学循环相关的基因簇分布主要受到根际类型的影响。N同化和P吸收基因簇分布在白刺和非根际土壤中,而P清除和C循环相关基因在梭梭样本中丰度最高。根际微生境在一定程度上改变了行使特定功能菌群的富集。4)阐述了可培养细菌的群落组成及其功能。通过分离培养方法共分离出467株细菌,分属于8个门,主要是Actinobacteria(41.2%)、Proteobacteria(30.77%)、Bacteroidetes(11.54%)、Firmicutes(8.24%)和Chloroflexi(4.95%)。尽管其菌株种类仅占高通量测序OTU数目的10.45%,但其所代表的序列数目却达到38.71%(序列为覆盖率80%时),并且多为高通量测序结果中的优势种群。可培养细菌富集模式及功能菌株分布模式与高通量测序分析结果较为一致,进一步验证了结论的可靠性。本研究系统阐述了荒漠植物根际细菌的空间分布特征及其群落构建机制,初步阐明了在极端环境下,菌群的适应性及其稳定性对宿主植物的影响。明确了功能基因和功能菌株的分布模式,并鉴定了与特定植物或生境关联的核心细菌微生物组。研究结果不仅为其它植物微生物组的研究以及植物与微生物的互作研究奠定基础,提供借鉴意义,也对菌肥或新型微生物制剂的开发、荒漠区植被恢复、土壤改良、合理种植等具有重要指导意义。 |
| 中文关键词 | 高通量测序 ; 荒漠植物 ; 根际细菌 ; 分布特征 ; 富集模式 ; 功能 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1018979706.nh&DbName=CMFD2018 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/257677 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄耀龙. 荒漠区两种典型荒漠植物根际细菌的分布特征及其富集模式[D]. 兰州大学,2018. |
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