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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《固氮微生物的組成與重新造林過程中的土壤氮含量的關系:豆科植物林與非豆科植物林的比較》

幸运飞艇官方开户FABURIQI:2019-04-04 LIULANCISHU:678

固氮微生物的組成與重新造林過程中的土壤氮含量的關系:豆科植物林與非豆科植物林的比較

發表雜志:Frontiers in Microbiology 影響因子:IF=4.019 單位:中國林科院熱帶林業研究所

摘要:

為了改善退化森林的土壤肥力,已經開展了許多的重新造林項目,這一行為經常會導致土壤微生物群落的改變。然而,目前尚不清楚微生物功能群落是否受到影響,這些類群與再造林期間養分含量增加的關系如何。通過對包括亞熱帶豆科植物林與非豆類植物林的五種植樹造林土壤中nifH標記基因的定量測定和序列分析,研究了固氮微生物的數量和組成。通過多種方法研究了固氮生物群落屬性與土壤氮(N)含量[NO3-、NH4、微生物量N]之間的關系。在本地優勢種林(NP)和馬占相思林(AM)中,固氮菌的豐富度最高,本地馬尾松林(PM)中固氮菌的豐度最低。另外,發現固氮菌的豐富度與土壤有機質、含水量呈正相關,與pH呈負相關。五種再造林方法的固氮生物群落組成差異顯著,與土壤pH、NH4和水分變化密切相關。固氮生物群落的組成與土壤NH4+含量密切相關,而豐度與其含量無關。相較于其他四個樹林,馬占相思林(AM)中含有較高的NH4+、NO3-和微生物量N(MBN),這可能與其中固氮菌的某些指示物種有關(放線菌、蛋白菌、硬壁菌)。然而相比于馬占相思林(AM),在非本地混合豆科植物林(ML)中,蛋白菌指示種要更高,這可能是導致其N含量顯著降低的原因之一。整體而言,比起固氮菌的豐度,再造林下,土壤的N含量似乎與固氮生物群落的組成更加相關。

目標:

幸运飞艇官方开户 (1)CHANMINGWUZHONGZAOLINFANGSHIXIAGUDANSHENGWUQUNLUODEFENGDUHEZUCHENGJIQIYUTURANGDANHANLIANGDEGUANXI;

(2)FENXIYUZAIZAOLINXIAGUDANSHENGWUQUNLUODEFENGDUHEZUCHENGYOUGUANDEZHUYAOTURANGXINGZHI。CAILIAOYUFANGFASHUMUZHIJIANJINXINGTURANGQUYANG,YIBIMIANSHOUJIGENJITURANG。

材料方法:

幸运飞艇官方开户 ZAIBUTONGLINZIZHONGSUIJIXUANZELIANGGEQUYANGDIAN,BINGZAIMEIGEDIDIANCONGDINGCENG(0-10LIMI)SHOUJISANGEZIYANGBENHOU,WANQUANHUNHECHENGYIGEYANGBEN,YIGELINZIQU6GEZHONGFU。

幸运飞艇官方开户 JIANGYANGPINFENWEIKAI,YIBUFENCUNFANGYU4?C,YONGYUTURANGLIHUAFENXI,LINGYIBUFENCUNFANGYU-20?C,YONGYUWEISHENGWUFENXI。

生理生化檢測指標:

TURANGZHONGDETURANGpH;TURANGHANSHUILIANG(SWC);TURANGYOUJIZHI;NH4+;NO3-NONGDU;TURANGRONGJIEYOUJIC(DOC)TURANGWEISHENGWULIANGC(MBC)HEWEISHENGWUN(MBN)。

nifH基因引物信息:

幸运飞艇官方开户 AAAGGYGGWATCGGYAARTCCACCAC;

TTGTTSGCSGCRTACATSGCCATCAT

NifH基因測序與生物信息學分析:

幸运飞艇官方开户 FLASH:HEBINGSHUANGDUANreads;QIIME:QUCHUDIZHILIANGDEXULIE;Usearch:GUOLVQIANHEXULIE。

ZUIDASIRANFA:GOUZAOXITONGFASHENGJINHUASHU。

結果展示

1.土壤理化性質:

在五種造林方法中,除土壤pH值、NO3-、MBN含量和MBC含量外,土壤性質差異顯著。


圖1.中國亞熱帶五種造林方法土壤理化性質。(A)土壤含水量,(B)土壤pH,(C)土壤NH4+含量,(D)土壤NO3-含量,(E)土壤溶解有機碳(DOC),(F)土壤有機質(SOM),(G)土壤微生物量碳(MBC),(H)土壤微生物生物量氮(MBN)。每個圖表中的上p值代表了五種方法之間的總體差異;不同的小寫字母表示多重比較的顯著差異。

幸运飞艇官方开户 2.GUDANSHENGWUQUNLUODEFENGDUHEZUCHENG

幸运飞艇官方开户 TONGGUOWEISHENGWUqpcrJUEDUIDINGLIANGFAXIAN,nifHJIYINZAINPZHONGZUIFENGFU,QICISHIAM、NRHEML(TU2A);ERShannon-WienerZHISHUZUIDADESHIPM(p>0.05,TU2B);NPHEAMZUTURANGDNAZONGHANLIANGXIANZHUGAOYUPMZU(TU2C)。

圖2 (A)nifH基因拷貝數,(B)nifH的Shannon-Wiener指數,(C)五種造林方法下土壤總DNA含量。


3.GUDANSHENGWUQUNLUOFENGDUHEZUCHENGYUTURANGXINGZHIDEGUANXI。

YUNYONGLESIPIERXIANGGUANXING、SEM、CCADENGLAIYANJIULEGUDANSHENGWUQUNLUOYUTURANGLIHUAXINGZHIDEGUANXI。ZONGTIERYAN,nifHFENGDUHETURANGZONGDNAHANLIANGYUSWCHESOMCHENGZHENGXIANGGUAN,YUTURANGpHCHENGFUXIANGGUAN(p<0.05)(BIAO1)。

SOM:土壤有機質;DOC:溶解有機碳;MBC:微生物生物量碳;MBN:微生物量氮。??p≤0.01;?p≤0.05。


幸运飞艇官方开户 GUDANSHENGWUQUNLUODEZUCHENGZAIWUZHONGZAOLINFANGFAZHIJIANYOUHENDADECHAYI,RUOTUDEFENGDU、CUNZAI、QUESHI,CONGLIANGZHONGTONGJIFANGFASHANGDOUKEYIKANCHU。


圖3.(A)基于Bray-Curtis相似性的固氮生物群落的非度量多維尺度(NMDS)分析;(B)結構方程模型(SEM)分析。


CCATUDEJIEGUOBIAOMING,TURANGpH、SWCHENH4+HANLIANGDECHAYIZHUYAOYUZHISHIZHONGJIANDECHAYIYOUGUAN(TU4)。


圖4.五種再造林方法中指示性NifH物種組成的典型對應分析(CCA)。箭頭表示的是具有統計學意義的環境變量。

4.OPUDEJULEIFENXI

幸运飞艇官方开户 JIANGnifHHESUANXULIEFANYICHENGANJISUANXULIE,RANHOUZAIGONGNENGJIYINSHUJUKU(Fungene)JINXINGXULIEBIDUI,JINXINGOPUDEJULEIFENXI,GENJU90%DETONGYUANXINGDUIFANYIDEANJISUANXULIEJINXINGLEJIANDING,GONGJIANDINGCHU150GEOPUS。LIYONG27GEBAOHAN5TIAOYISHANGXULIEDEOPULAIGOUJIANXITONGFAYUSHU(TU5)。

圖5.五種再造林方法下,nifH基因翻譯氨基酸序列的最大似然系統發育樹。只顯示含有五個以上序列的(OPU)。自展值展示在每個樹枝上,用來檢驗計算的進化樹分支可信度。



結論:

ZAIYAREDAIZHONGGUOSHISHIDEBUTONGZAIZAOLINFANGFAZHONG,GUDANSHENGWUQUNLUODEFENGDUHEZUCHENGGEBUXIANGTONG。GUDANSHENGWUQUNLUODEGAIBIANYUTURANGpH、SWC、NH4+、HESOMMIQIEXIANGGUAN。RANER,TURANGNH4+YUGUDANSHENGWUQUNLUODEZUCHENGXIANZHUXIANGGUAN,ERFEIFENGDU,BIAOMINGGUDANSHENGWUDEZUCHENGKENENGDUITURANGDANDEYOUXIAOXINGJUYOUGENGDADEYINGXIANG。

GAIYANJIUBIAOMING,ZAIZHONGXINZAOLINDEZAOQIJIEDUANQUEDINGGUDANSHENGWUQUNLUOZUCHENGKEYIBANGZHUWOMENXUANZEYOUXIAODEXIANFENGWUZHONGLAICUJINTURANGDANGONGYING,BINGLEJIEWEISHENGWUQUNLUOZHONGSHEJIDEJIZHI。


原文鏈接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6427063/