幸运飞艇官方开户

服務熱線:025-85381280
文獻解讀

集思慧遠客戶發表《不同耕作方式下春小麥-豌豆輪作區細菌和真菌多樣性評價》

FABURIQI:2019-03-17 LIULANCISHU:644

南京集思慧遠客戶發表

不同耕作方式下小麥豌豆輪作區細菌和真菌多樣性評價


  土壤管理實踐有可能改變農業領域微生物的多樣性和功能。本研究旨在通過15年小麥-豌豆輪作試驗,研究小麥-豌豆輪作試驗中細菌和真菌的多樣性。處理措施包括: 常規耕作,去掉殘茬(T)、去掉碎秸的免耕(NT)、免耕與碎秸保留(NTS)和傳統的帶有殘茬的耕作方式(TS)。采用高通量測序平臺,對0-10 cm和10-30 cm土壤中細菌16S rRNA(V3 V4)和真菌ITS(ITS2)區基因進行了序列分析。在兩個處理深度為97%的相似性發現的優勢細菌和真菌門分別是蛋白細菌(Proteobacteria 26.3%),放線菌門(Actinobacteria 25.1%), 酸桿菌門(Acidobacteria 15.0%) ,芽孢桿菌門(Gemmatimonadetes 8.8%),子囊菌門(Ascomycota 85.8%) 和擔子菌門(Basidiomycota 8.0%)。耕作和留茬效應與一些門有顯著的相關性。免耕和留茬措施通過改善土壤化學性質影響真菌和細菌物種的多樣性,而這些化學性質有可能影響土壤的生境和活性。因此,免耕和留茬可以改善黃土高原土壤質量,促進農業可持續發展。


材料與方法

  材料:兩次輪作和四次耕作處理:T、NT、NTS、TS。輪作順序:W→P→W或P→W→P。在2016年進行W→P→W實驗之前,采集土壤樣品。取樣期內在0~10cm和10~30cm的深度范圍內隨機抽取3個土心樣品,將每個地塊的三個土心匯集在一起,形成一個復合樣品,立即儲存在干冰上,一部分存入-80oC用于分子實驗,一部分存入4oC進行微生物碳/氮分析,其余樣品風干進行其他化學分析。

  方法:PH計測定PH;Walkley-Black濕法氧化法測定總有機碳(TOC);氯仿熏蒸提取法(FE)測定土壤微生物生物量的碳和氮;采用Olsen P方法測定有效磷;利用UV-1800分光光度計對土壤硝酸鹽-N(NO3-N)和氨氮(NH4-N)含量進行測定;使用MoBio PowerSoil DNA分離試劑盒提取DNA;測序平臺:Illumina HiSeq;組裝:PANDAseq;比對已知16S rRNA:UCLUST和SORTMERNA;用于比對細菌16S rRNA和真菌ITS 2序列:SILVA rRNA和UNITE;多樣性分析:QIIME軟件;樣品相似性:PAST;Venn圖和LEfSe:R軟件;線性模型比較:SPSS軟件。


結果分析

  1.土壤細菌和真菌的群落組成

細菌和真菌的優勢門

a.在細菌16S rRNA中發現的優勢門;b.在真菌ITS中發現的優勢門



處理中具有明顯不同百分比豐度的門


  研究發現,優勢門在各處理的百分比豐度上沒有顯著性差異。但是較小的門如芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、硝化螺菌屬(Nitrospirae)等在0-10cm土層的NTS

和 NT處理下有顯著的均值;在NTS的10-30cm土層中,芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)和JL-ETNP-Z39顯著更高。


  2.LEfse分析

細菌16S rRNA的LDA評分直方圖



真菌ITS的LDA評分直方圖

A2-A3 不同耕作處理下與土壤相關的細菌和真菌群落中LDA≥3顯著豐富或豐富的低分類群真菌直方圖


3.耕作方式對土壤微生物多樣性的影響

  TS在0-10cm土層中,細菌和真菌最為豐富,分別為TS>NT>T>NTS和TS>NTS,蛋白菌門和子囊菌門(門到屬)分別是最富集的細菌和真菌。


Fig.A4 細菌16S rRNA和真菌ITS的NMDS聚類分析

 細菌:a-0-10cm;b-10-30cm;真菌:c-0-10 cm;d-10-30cm。在0-10cm樣本處理中,細菌的T和真菌的NTS有明顯聚類,其它處理沒有。



Table 2 細菌多樣性指數

Table.2-3 0~10 cm和10~30 cm深度土壤細菌和真菌群落多樣性指數


Table 3 真菌多樣性指數


在0-10cm處理下,NTS的細菌量最高,平均細菌數為NTS>NT>TS>T;在真菌ITS區,也有類似趨勢。但在10-30cm處理下,差異不顯著。


Table 5耕作(T)、留茬(S)和互作(T*S)對細菌和真菌基因多樣性指數的影響


耕作效應(T)對細菌16SrRNAα-多樣性指數有顯著影響,但僅對真菌ITS區域的OTU數量有顯著影響。留茬(S)對細菌16S


rRNADEOTUSHULIANGHEGUANCEWUZHONGSHUXIANZHUYINGXIANG,DUIZHENJUNITSQUYUJIYINYINGXIANGBUXIANZHU。T、SHUZUOXIAOYINGXIANZHUYINGXIANG16S rRNADEOTUSHULIANGHEChao


1ZHISHU,DUIZHENJUNITSQUYU,OTUSHULIANGHEGUANCEWUZHONGSHU,HUANYOUChao 1ZHISHUJUNXIANZHUYINGXIANG。


幸运飞艇官方开户 0-10cmTURANGpHZHISHOULIUCHAYINGXIANGXIANZHU(F=6.42;p=0.044)YUGENGZUOLIUCHAJIAOHUXIAOYING(F=82.69;p<0.001),DANZAI10- 30cmSHENDUXIA,pHSHOUGENGZUOXIAOYINGYINGXIANGXIANZHU(F=94.25;p < 0.001)。

Fig.2 XIJUN16S rRNA(a、b)HEZHENJUNITSQUYU(c、d)DEOUT VennFENXI


ZAIXIJUN16S

rRNAZHONG,ZAI0~10 cmHE10~30

cmTURANGYANGPINZHONGDEWEIYIOTUSFENBUSHUNXUFENBIEWEINTS>NT>T>TSHENTS>TS>NT>T;ZAIZHENJUNITSQUYUZHONG,0~10

幸运飞艇官方开户 cmSHENDUCHULIDEWEIYIOTUSSHUSHUNXUWEINT>T>NTS>TS,10~30 cmSHENDUWEINT>T>NTS=TS。



4.耕作方式對土壤化學性質的影響

Table 4 0-10 cm和10-30 cm深度土壤化學性質的研究


ZAI0-10cmCHULIXIA,LIUCHADUITOC、NH4-N、NO3-N、SMBC、SMBNXIANZHUYINGXIANG,GENGZUODUINO3-N、SMBC、SMBNXIANZHUYINGXIANG。ZAI10~30cmTURANGZHONG,NO3-N、SMBCHESMBNSHOULIUCHAXIAOYINGYINGXIANGXIANZHU。

幸运飞艇官方开户 YONGPearsonXIANGGUANFENXIXIJUNHEZHENJUNMEN、GENGZUOXIAOYING(T)、LIUCHAXIAOYING(S)HETURANGHUAXUEXINGZHI,YIQUEDINGTAMENZHIJIANDEXIANGGUANXING。




5.微生物類群、耕作效果與化學性質的相關性分析

微生物類群、耕作效果與化學性質的相關性分析

Table A2-4

A2-細菌類群、耕作效應(T)、留茬效應(S)與土壤化學性質的Pearson’s相關性----0~10cm


A3-XIJUNLEIQUN、GENGZUOXIAOYING(T)、LIUCHAXIAOYING(S)YUTURANGHUAXUEXINGZHIDEPearson’sXIANGGUANXING----10~30cm


幸运飞艇官方开户 GENGZUOXIAOYING(T)YUGemmatimonadetes、NitrospiraeCHENGXIANZHUZHENGXIANGGUAN,YUChloroflexiCHENGXIANZHUFUXIANGGUAN。LIUCHAXIAOYING(S)YUActinobacteria、Gemmatimonadetes、FirmicutesCHENGXIANZHUZHENGXIANGGUAN,YUProteobacteria、Candidate

幸运飞艇官方开户 division TM7CHENGXIANZHUFUXIANGGUAN。CHUSHANGSHUWEISHENGWUWAI,HEISONGJUNLEI、XIELVSU、NIGANJUNMENDENGDOUYUTURANGHUAXUEXINGZHICHENGXIANBUTONGDEXIANZHUXIANGGUANXING。A4-MENJIZHENJUNLEIQUN(0~10 cmHE10~30 cm)、GENGZUOXIAOYING(T)、LIUCHAXIAOYING(S)YUTURANGHUAXUEXINGZHI(0~10 cmHE10~30 cm)ZHIJIANDEXIANGGUANGUANXI。



結論

本研究得出結論,在NTS的0-10cm土壤樣品中,細菌16S

rRNA和真菌ITS區基因多樣性指數和化學性質顯著提高。然而,對處理效果的多因素分析對微生物群落的影響一般不顯著。保護性耕作免耕和留茬作業對部分微生物門和化學性質有顯著的影響和相關性。改善土壤化學環境,提高土壤微生物活性。研究結果為旱作黃土高原采用免耕和免耕留茬技術改善土壤質量、促進農業可持續發展提供了實際意義。


研究亮點

1.在本研究中,我們在長期耕作試驗中對細菌和真菌多樣性進行研究,發現四種處理下的細菌和真菌群落中的優勢微生物基本一致。通過對16S

rRNA基因和真菌ITS區域基因的比較研究,發現了優勢菌門,表明所有處理均存在常見且普遍的優勢土壤細菌和真菌類群。在0-10cm采樣深度下,rRNA和真菌的物種多樣性和豐度及其區域基因普遍存在顯著差異,在NTS中尤其顯著。

2.本研究對發現的細菌、真菌群落和土壤化學性質進行相關性分析,發現細菌和真菌群落與土壤化學性質呈現顯著相關性。




幸运飞艇官方开户 YUANWENLIANJIE:http://doi.org/10.1139/CJSS-2017-0155