我所在東北黑土農(nóng)田酸桿菌生物地理分布研究上取得進(jìn)展
土壤中酸桿菌門(mén)細(xì)菌數(shù)量與變形菌門(mén)細(xì)菌相當(dāng)，一般占細(xì)菌總量的20%-50%左右，在土壤生態(tài)過(guò)程中起到重要的作用。酸桿菌細(xì)菌一般具有嗜酸、寡營(yíng)養(yǎng)和難培養(yǎng)的特點(diǎn)。國(guó)際上多篇基于高通量測(cè)序論文的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，森林和草原土壤中酸桿菌的相對(duì)豐度與土壤pH成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，然而我們前期針對(duì)我國(guó)東北黑土農(nóng)田的研究發(fā)現(xiàn)這種關(guān)系在黑土帶上不成立（SBB, 2014, 70:113-122），表明黑土農(nóng)田土壤酸桿菌可能存在獨(dú)特的分布格局。為此，我所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組王光華團(tuán)隊(duì)針對(duì)酸桿菌專(zhuān)性引物ACIDO/342r的Miseq測(cè)序結(jié)果，并結(jié)合前期采用細(xì)菌通用引物的454高通量測(cè)序結(jié)果，對(duì)酸桿菌門(mén)細(xì)菌在黑土帶上的分布規(guī)律進(jìn)行了綜合分析。研究發(fā)現(xiàn)黑土農(nóng)田土壤中存在21個(gè)酸桿菌亞門(mén)細(xì)菌，其中GP1、GP3、GP4和GP6為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，占測(cè)序總數(shù)的90%左右，而GP2相對(duì)豐度小于1%，這與自然森林和草地土壤不同。研究揭示出酸桿菌的絕對(duì)豐度（數(shù)量）與土壤有機(jī)質(zhì)含量成高度正相關(guān)關(guān)系，表明黑土中一些酸桿菌成員為富營(yíng)養(yǎng)菌，修正我們對(duì)酸桿菌是寡營(yíng)養(yǎng)菌的認(rèn)識(shí)。研究結(jié)果表明酸桿菌亞門(mén)GP1和GP3的相對(duì)豐度與土壤pH成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而亞門(mén)GP4和GP6與pH成正相關(guān)關(guān)系；不同亞門(mén)酸桿菌與土壤pH值正負(fù)關(guān)系相互抵消及缺少GP2從而導(dǎo)致東北黑土農(nóng)田酸桿菌相對(duì)豐度與土壤pH值負(fù)相關(guān)關(guān)系不顯著。研究揭示出黑土農(nóng)田酸桿菌群落多樣性與pH值呈現(xiàn)非線(xiàn)性單峰分布狀態(tài)，在土壤pH值6.0左右時(shí)，酸桿菌多樣性最高。研究還發(fā)現(xiàn)，有別于黑土農(nóng)田細(xì)菌和真菌群落分布規(guī)律，地理空間距離對(duì)酸桿菌群落在東北黑土帶上分布格局影響不大，而土壤因素，特別是土壤pH是驅(qū)動(dòng)酸桿菌群落結(jié)構(gòu)分布的關(guān)鍵因子。
該研究得到中科院先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)XDB15010103等項(xiàng)目的資助，研究成果發(fā)表在最新出版的Soil Biology &Biochemistry (2016, 95:212-222)。目前該學(xué)科組已在SBB上連續(xù)發(fā)表3篇論文闡述東北黑土農(nóng)田土壤微生物群落在黑土帶上的分布規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
論文鏈接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071716000067
圖1. 不同亞門(mén)酸桿菌相對(duì)豐度在不同pH值農(nóng)田黑土中的分布情況
圖2. 黑土農(nóng)田酸桿菌多樣性與土壤pH值關(guān)系。灰色圓圈是采用酸桿菌特殊引物MiSeq測(cè)序結(jié)果，黑色三角是采用細(xì)菌通用引物454高通量測(cè)序結(jié)果。
圖3. 黑土農(nóng)田不同亞門(mén)酸桿菌相對(duì)豐度與土壤pH值關(guān)系。灰色圓圈是采用酸桿菌特殊引物MiSeq測(cè)序結(jié)果，黑色三角是采用細(xì)菌通用引物454高通量測(cè)序結(jié)果。
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