胡麻-小麦轮作更替土壤的细菌群落多样性分析

作者：王立光; 叶春雷^*; 陈军; 李进京; 李静雯; 罗俊杰^*

来源：干旱地区农业研究, 2021, 39(05): 84-98.

• 胡麻-小麦轮作
• 土壤细菌群落
• 高通量测序
• 多样性分析
• Tax4Fun功能预测

采集胡麻-小麦轮作更替土壤,分别为第一年胡麻种植土壤(TC1)、第二年小麦轮作土壤(TR)和第三年胡麻种植土壤(TC2),利用高通量测序技术对不同土壤细菌群落进行测定,旨在揭示胡麻-小麦轮作更替对土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,TC2根际土壤样本细菌OTU数目最多,为1778条,细菌群落丰度指数(Chao指数1700.02和Ace指数1689.03)最低,而细菌群落多样性指数中,shannon指数表现为TC1(6.51)>TR(6.42)>TC2(6.21),simpson指数表现为TC2(0.0088)>TR(0.0049)>TC1(0.0030),即随着更替年限而降低。3种不同土壤样本内共获得细菌33门,且优势菌门(相对丰度>0.01)均为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿湾菌门(Chloroflexi)等11个菌门,各优势菌门在各处理中所占的丰度存在差异。随着种植更替,变形菌门(TC1 31.65%, TR 24.52%, TC2 28.53%)和芽单胞菌门(TC1 8.04%, TR 5.41%, TC2 6.01%)丰度先降低再升高,酸杆菌门(TC1 19.36%, TR 26.13%, TC2 11.18%)和绿湾菌门(TC1 9.69%, TR 12.68%, TC2 10.53%)丰度先增加后降低,放线菌门(TC1 12.14%, TR 13.79%, TC2 22.82%)丰度逐渐增加。细菌群落β多样性分析显示,轮作使土壤细菌的群落结构与TC1保持较小差异,而后续胡麻种植使其发生较大变化。通过Tax4Fun法在更替土壤中检测到细胞新陈代谢、遗传信息加工和环境信息处理等基因功能。大部分功能基因在TR的丰度与TC1相近。这些结果说明,小麦轮作能降低土壤细菌多样性和细菌群落结构组成的改变程度,从而利于下茬胡麻的种植。

• 单位
  甘肃省农业科学院生物技术研究所