《高通量测序分析各演替阶段优势植物根际和非根际土壤中原生生物的群落变化特征》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-03-13
  •     原生生物作为土壤微生物组的核心成员,其可以通过改变土壤养分循环对植物生长发育产生影响。同时,原生生物还可以通过捕食和生态位竞争等与土壤中细菌和真菌形成复杂的互作关系。森林演替是地上和地下联动的一个过程,之前研究主要关注了土壤微生物(包括细菌、古菌和真菌等)在森林演替中的协同变化规律。然而,森林演替过程中,土壤原生生物群落组成和多样性如何变化?是否存在特定的演替模式?特别是在人工林和天然林演替过程中,土壤原生生物群落组成和动态变化及其生物(细菌和真菌)和非生物驱动机制是什么?这些问题尚未得到回答。

        基于此,中国科学院成都生物研究所森林生态过程与调控项目组刘庆研究团队,以川西亚高山天然林和人工林的不同演替阶段为研究对象,采用高通量测序分析各演替阶段优势植物根际和非根际土壤中原生生物的群落变化特征,并探讨土壤非生物因子和生物因子对原生生物群落形成的影响。研究发现:(1)土壤原生生物及其功能类群的alpha多样性随天然林演替而得以恢复,却在人工林演替过程中维持不变或降低(图1和图2);(2)土壤非生物因子和生物因子共同决定了原生生物在不同演替阶段的群落组成变异,但关键影响因子在天然林和人工林之间不同(图3);(3)土壤原生生物随植物演替的群落动态存在方向性,并非无序变化(图4)。上述研究结果强调了天然林和人工林演替过程中原生生物群落变化特征和影响因子存在显著差异,且原生生物定向的演替模式可能为预测森林演替进程和理解森林演替的地下模式提供新的认识。

  • 原文来源:https://www.ebiotrade.com/newsf/2024-3/20240301064920818.htm
相关报告
  • 《三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2020-11-25
    • 三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明:(1)三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;(2)碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;(3)蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应(R/S>1),且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;(4)在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;(5)与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。
  • 《南京土壤所在根际土壤线虫-解磷微生物网络结构和功能研究中取得进展---中国科学院南京土壤研究所》

    • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:changjiang
    • 发布时间:2017-09-14
    • 时间: 2017-07-04 编辑: 打印 大 中 小 关闭.   资源竞争和生物间捕食作用是生物群落物种组成和多样性演变的关键驱动力。已有的研究较多地揭示了土壤微生物之间的资源竞争和生态位分化,但对生物捕食影响微生物多样性和群落结构演变的作用机制仍缺乏研究,尤其缺乏在野外开放环境下的长期试验研究。线虫是土壤中最丰富的无脊椎动物之一,线虫捕食作用影响了微生物的数量和功能。在农田土壤中,不同培肥措施影响了土壤结构和孔隙、有机质和养分含量、水分和酸碱度的变化,必然影响线虫对微生物的捕食作用以及微生物的逃避作用,从而影响微生物的分布及其养分转化功能,然而在特殊的土壤微域中(根际- 团聚体),不同培肥措施如何通过影响土壤物理和化学性质改变线虫- 解磷微生物的网络结构和磷素转化功能仍不清楚。   南京土壤研究所孙波课题组针对中亚热带典型的贫瘠旱地红壤,基于长期有机培肥(猪粪)试验,结合高通量测序技术,发现长期培肥后根际微生物总量和解有机磷微生物数量显著增加,食细菌线虫通过对解磷微生物的捕食作用促进了碱性磷酸酶的活性,最终提高了红壤磷素的有效供应。其关键机制是食细菌线虫的优势属(原杆属Protorhabditis )通过对生物网络中的共有关键微生物(中慢生型根瘤菌属,Mesorhizobium )的捕食作用,增强了红壤有机磷的生物分解。利用结构等式模型分析表明,根际土壤大团聚体中微环境(有机质、全氮、pH )比中小团聚体更为适宜生物网络的形成,食细菌线虫的捕食作用不仅增加解磷微生物的丰度,也显著改变了解磷微生物的群落结构,导致线虫捕食对碱性磷酸酶活性的促进作用更强。为了验证线虫捕食的促磷机制,在红壤大、中、小团聚体中添加了相似丰度的原杆属线虫,证实了线虫捕食显著提高了解磷微生物的丰度和解磷功能。该研究结果在土壤微域尺度上,阐明了土壤线虫与微生物的协同分布特征对根际土壤磷素转化的生物驱动机制,为建立红壤生物培肥措施提供了的理论依据。该成果在ISME Journal 上发表(Jiang et al., 2017, doi:10.1038 /ismej.2017.120 )。 旱地红壤大团聚体中线虫捕食对根际解磷微生物数量和功能的影响 (1. 线虫优势种- 原杆属Protorhabditis , 4. 网络枢纽- 中慢生型根瘤菌属Mesorhizobium OTU1352 )