小兴安岭3种原始红松混交林土壤nirK型反硝化微生物群落特征

• 作者: 陈秀波 段文标 陈立新 朱德全 赵晨晨 刘东旭
• 来源期刊: 南京林业大学学报（自然科学版）
• 关键词: 小兴安岭 原始红松林 nirK基因 反硝化微生物 群落结构 高通量测序 凉水自然保护区
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 77-86
• 页数: 10页
• 分类号: S718.81
• 语种: 中文
• DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.201902033

摘要

[目的]分析小兴安岭地区3种典型原始红松林下土壤nirK型反硝化微生物的群落结构和多样性,探索影响原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落的关键土壤理化因子.[方法]在黑龙江省伊春市小兴安岭凉水自然保护区内采集3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)林下土壤样品,提取土壤微生物总DNA,PCR扩增反硝化过程中的关键酶——硝酸盐还原酶的编码基因nirK高变区片段,采用Illumina MiSeq技术对其进行测序,并运用生物信息学技术分析nirK反硝化微生物的群落结构和多样性.[结果]共获得3种林型土壤nirK型基因的848 312条有效序列,761 912条优质序列,平均长度为320 bp.3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物分属于三界(细菌、古菌和无明确分类地位).3种林型土壤中均含有大量未被鉴定的nirK型基因序列,在已鉴定的nirK型反硝化微生物中各林型均以变形菌门(Proteobacteria)为主,核心菌属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)和伯霍尔德杆菌属(Burkholderia).α多样性分析显示:3种原始红松林nirK型反硝化微生物的4种α多样性指数(Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao1指数)没有显著差异.但β多样性分析显示:3种林型土壤nirK 型反硝化微生物群落组成差异显著(R= 0.25,P＜0.05).Metastats分析表明:3种林型土壤中丰度存在显著差异的是拟杆菌门(Bacteroidetes)、广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria).土壤铵态氮和全氮含量是显著影响林下土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要理化因子(P＜0.05).[结论]3种原始红松林土壤理化性质差异没有对nirK型反硝化微生物的α多样性指数产生显著影响,但导致β多样性差异显著,其中铵态氮和全氮含量是显著影响3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要因子.