干湿交替水分胁迫对水稻土细菌群落影响的研究

• 作者: 周晓丽 包丽君 柳旭 熊艺 褚海燕 贾仲君
• 来源期刊: 微生物学报
• 关键词: 水稻土 干湿交替 细菌群落 16S rRNA 高通量测序 实时荧光定量PCR
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究报告|RESEARCH ARTICLES
• 页码范围: 1004-1019
• 页数: 16页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210345

摘要

[目的]连续3次风干-湿润循环培养水稻土,在DNA和RNA水平下,探究细菌对干湿交替胁迫的响应机制,明确风干水稻土能否代替新鲜土壤进行细菌群落组成分析.[方法]针对我国江苏省常熟市水稻土,开展新鲜土壤的3次风干-湿润循环连续培养处理(每次循环中风干、湿润状态各维持7 d),在DNA和RNA水平应用16S rRNA基因高通量测序和实时荧光定量PCR技术,分析细菌数量和群落组成的变化规律.[结果]在湿润-风干过程中,DNA水平细菌数量降幅高达300-771倍,但RNA水平仅为1.95-5.60倍.在DNA水平,风干土细菌多样性与湿润土无显著差异,但在RNA水平,风干土明显高于湿润土.非度量多维尺度及共发生网络分析表明,水稻土干湿交替过程中,土壤细菌的群落结构发生显著改变(P＜0.05);在DNA和RNA水平,水稻土在干湿交替过程中均检测到8个相同的优势菌门,占所有微生物90％以上,但不同门相对丰度变化显著(P＜0.05).在DNA和RNA水平,湿润-风干处理显著增加绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度,显著降低变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度.3次湿润-风干过程中共检测到7 246个微生物属,在DNA水平35个属发生显著变化,而RNA水平则有58个属,但仅有4个属在DNA和RNA水平均表现出显著变化,占本研究中可分类微生物属的百分比为1.09％,其中绿弯菌门未分类属KD4-96显著增加、黏细菌门未分类属bacteriap25显著减少,氨氧化菌Nitrososphaeraceae未分类属、伯克氏菌目Burkholderiales未分类属则在DNA水平显著减少,但在RNA水平显著增加.[结论]3次湿润-风干过程中,水稻土细菌数量在RNA水平的变幅远低于DNA,相差可达上百倍,表明土壤RNA来自于完整活细胞,而DNA水平16SrRNA基因数量的剧烈变化可能来自土壤游离DNA等因素干扰.尽管湿润-风干交替过程显著改变了 16S rRNA基因数量,但风干土壤RNA代表的活性物种组成与湿润土微生物基本一致,表明多次干湿交替并未导致优势细菌类群发生不可逆转的死亡,土壤微生物具有极强的功能可塑性并能适应干旱胁迫,风干土壤在一定程度可用于微生物学研究.