保護(hù)地土壤細(xì)菌和古菌群落多樣性分析.pdf

1、隨著我國保護(hù)地栽培面積的擴(kuò)大，保護(hù)地栽培措施的一些弊端日益顯現(xiàn)出來，其多年連作、過量施用化肥、高溫高濕、蒸發(fā)量大等特點(diǎn)，形成了有悖于露地土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)的特性，從而造成了土壤板結(jié)酸化、土壤養(yǎng)分失衡、土壤次生鹽漬化、土傳病害的嚴(yán)重發(fā)生、土壤微生物區(qū)系失衡、土壤根結(jié)線蟲為害嚴(yán)重等各種問題。土壤微生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中具有不可替代的重要作用，它們的群落組成失衡將直接破壞土壤中的生態(tài)平衡，對土壤環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。因此本研究應(yīng)用1

2、6SrRNA基因克隆文庫技術(shù)研究在保護(hù)地栽培條件下，土壤微生物群落區(qū)系結(jié)構(gòu)的組成以及可能發(fā)生的變化，對于弄清保護(hù)地土壤微生物的群落多樣性的變化給土壤和植物帶來的影響提供理論依據(jù)，并對于保護(hù)地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等問題具有重要意義。 氮是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，是土壤生產(chǎn)力的重要限制因素。土壤中氮循環(huán)的不平衡將影響到其他重要的生物地球化學(xué)循環(huán)，乃至全球環(huán)境的變化。保護(hù)地栽培環(huán)境改變了其覆蓋地區(qū)土壤的生態(tài)環(huán)境，高溫、高濕、高肥以及CO

3、2濃度增高等都直接影響土壤中與氮素循環(huán)密切相關(guān)的氨氧化菌的群落結(jié)構(gòu)組成。因而通過對保護(hù)地和露地土壤氨氧化菌amoA基因克隆文庫的構(gòu)建，研究保護(hù)地栽培條件下可能對土壤氨氧化菌群落多樣性產(chǎn)生的影響，對于進(jìn)一步研究農(nóng)田氮素循環(huán)和全球環(huán)境變化等重大問題具有重要的意義。本研究主要結(jié)果如下： 1、通過保護(hù)地(根結(jié)線蟲發(fā)生地)和露地(健康)菜田土壤細(xì)菌(Bacteria)和古菌(Archaea)16SrRNA基因克隆文庫的構(gòu)建，對兩地土壤細(xì)菌

4、和古菌群落多樣性的系統(tǒng)發(fā)育分析表明：(1)應(yīng)用ARDRA技術(shù)對兩地土壤細(xì)菌(Bacteria)和古菌(Archaea)多樣性分析表明，露地土壤細(xì)菌和古菌的群落組成多樣性均高于保護(hù)地栽培條件下兩種群的多樣性。(2)利用∫-Libshuff等生物信息技術(shù)等對兩地土壤細(xì)菌(Bacteria)和古菌(Archaea)16srRNA基因克隆文庫的系統(tǒng)發(fā)育和比較分析表明：兩地土壤細(xì)菌(Bacteria)群落區(qū)系結(jié)構(gòu)組成沒有顯著的差異，但保護(hù)地根結(jié)線

5、蟲地土壤農(nóng)桿菌(Agrobacterium)所占的比例較大，且其中能引起植物根癌病的Agrobacteriumtumefaciens數(shù)量很大。保護(hù)地土壤農(nóng)桿菌(Agrobacterium)的克隆數(shù)目是露地土壤農(nóng)桿菌數(shù)目的3.66倍；利用∫-Libshuff計(jì)算兩地土壤古菌(Archaea)克隆文庫的P值均為0.0000(P<0.05)，因此得到兩古菌(Archaea)克隆文庫存在顯著不同，其中Euryarchaeota在保護(hù)地土壤和露地

6、土壤古菌16srRNA克隆文庫中比例相差非常大，分別為19.0％和1.92％。(3)兩地土壤細(xì)菌和古菌多樣性分析表明，露地土壤中的多樣性組成均高于保護(hù)地土壤。土壤的微生物種類不同其功能也很不同，因此微生物多樣性的降低，將直接影響到各種微生物不同功能的發(fā)揮，以及相互間的互作。從而對土壤各種營養(yǎng)元素的循環(huán)、有機(jī)物的分解利用，植物對養(yǎng)分的吸收和生長發(fā)育產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，破壞植物正常的生長環(huán)境從而使各種植物病害普遍發(fā)生。 2、通過保護(hù)

7、地和露地土壤細(xì)菌(Bacteria)和古菌(Archaea)amoA基因克隆文庫的構(gòu)建，對兩地土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AOB)群落多樣性的系統(tǒng)發(fā)育分析表明：(1)利用DOTUR軟件對克隆文庫豐富度(richness)和Chaol評估的豐度(Chao1-estimatedrichness)參數(shù)的比較分析表明：露地菜田土壤中的氨氧化菌(AOA和AOB)的種群多樣性均明顯高于保護(hù)地栽培條件下氨氧化菌的種群多樣性。(2)利用∫-L

8、ibshuff等生物信息技術(shù)對兩地氨氧化菌(AOA和AOB)amoA基因克隆文庫的系統(tǒng)發(fā)育分析和比較分析表明：兩地土壤氨氧化古菌(AOA)克隆文庫的P值均為0.0000(P<0.05)。則得到兩克隆文庫顯著不同；同時保護(hù)地土壤氨氧化細(xì)菌克隆文庫與露地菜田氨氧化細(xì)菌(AOB)克隆文庫的P值也均為0.0000(P<0.05)，兩克隆文庫也存在顯著的不同。因此得出保護(hù)地環(huán)境條件下土壤微生物中與氮循環(huán)有關(guān)的氨氧化菌的群落組成情況發(fā)生了顯著的變化