本文關(guān)鍵詞：渾善達(dá)克沙地生物土壤結(jié)皮細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：生物土壤結(jié)皮(Biological Soil Crusts, BSCs)是干旱、半干旱地區(qū)最重要的景觀之一,在荒漠生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、修復(fù)和重建中舉足輕重。微生物是BSCs的主要生物組分,其多樣性和群落結(jié)構(gòu)是認(rèn)識(shí)微生物驅(qū)動(dòng)BSCs形成和發(fā)展的生態(tài)功能的基礎(chǔ)。但目前BSCs中細(xì)菌,特別是一些功能菌的多樣性和群落結(jié)構(gòu)相關(guān)研究還較少,尚需通過(guò)廣泛和大量的相關(guān)研究來(lái)為揭示一些細(xì)菌類群對(duì)BSCs的作用提供依據(jù)。本研究采集了渾善達(dá)克沙地(多倫姑娘湖附近)三種類型的BSCs(藻類結(jié)皮、地衣結(jié)皮和苔蘚結(jié)皮)及其下層土壤,利用高通量Miseq平臺(tái)比較分析了細(xì)菌、不產(chǎn)氧光營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌(anoxygenic phototrophic bacteria, APB)和固氮菌的多樣性及群落結(jié)構(gòu),并與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析；同時(shí)利用ECO板進(jìn)行了土壤代謝功能分析。主要結(jié)果和結(jié)論如下：(1)土壤理化性質(zhì)：無(wú)論是藻類、地衣,還是苔蘚結(jié)皮,它們結(jié)皮層的含水量(WC)、有機(jī)質(zhì)(OM)、速效磷(AP)、速效氮(AN)含量均大于結(jié)皮下層土壤,pH值方面則是結(jié)皮層略小于結(jié)皮下層土壤。(2)土壤代謝功能：三種類型的BSCs結(jié)皮層的碳源利用能力都要高于結(jié)皮下層土壤,且培養(yǎng)0-24 h間為適應(yīng)期,每個(gè)樣本利用碳源的能力基本相似、都在很低的水平；24-108 h間樣本利用碳源能力都在迅速上升,108-156 h間樣本利用碳源水平趨于平緩,156 h后開始出現(xiàn)降低；所有樣本都無(wú)法利用2-羥苯甲酸。(3)多樣性分析：結(jié)皮層細(xì)菌多樣性Shannon指數(shù)均低于結(jié)皮下層,如藻類結(jié)皮層和下層的shannon指數(shù)分比為5.09和5.66,表明結(jié)皮層的微生物多樣性要低于下層；藻類和苔蘚結(jié)皮層的puf M多樣性要高于下層,地衣結(jié)皮則相反；結(jié)皮層固氮基因門nifH多樣性存在苔蘚結(jié)皮地衣結(jié)皮藻類結(jié)皮的規(guī)律。(4)微生物群落結(jié)構(gòu)：在細(xì)菌群落門水平上,所有結(jié)皮類型的結(jié)皮層和下層土壤都包括Cyanobacteria (0.37%-29.22%)、Actinobacteria (22.12%-50.83%)、 Proteobacteria (16.63%-27.82%)、Chloroflexi (3.92%-13.81%)、Acidobacteria (6.29%-16.43%)、Bacteroidetes (1.56%-5.45%)等10個(gè)門。其中,Cyanobacteria、 Proteobacteria、 Bacteroidetes三個(gè)門類均是結(jié)皮層含量高于下層含量；Actinobacteria、 Chloroflexi、 Gemmatimonadetes、 Firmicutes四個(gè)門類是結(jié)皮下層含量高于上層含量；APB分屬于Proteobacteria (58.46%-94.43%)、Chloroflexi (0.02%-1.80%)、 environmental-samples-norank (5.55%-41.10%);其含量的高低排序也較為統(tǒng)一,變形菌門豐度超過(guò)58%；固氮菌除了Cyanobacteria和Proteobacteria兩個(gè)門外,大多未能確認(rèn)門類；細(xì)菌在屬水平上,總共有Rubrobacter、Microcoleus、Microvirga、Marmoricola、 Actinoplanes、Blastocatella、Micromonosporaceae、Pseudonocardia等40余種; APB有Bradyrhizobium、Brevundimonas、Methylobacterium、Rhodospirillum、Roseiflexus、 Sphingomonas、Unclassified-Gammaproteobacteria-(miscellaneous)-norank等7大類。固氮菌有Bradyrhizobium、Alicycliphilus、Nostoc、Cyanothece等屬。(5)微生物群落和環(huán)境因子的關(guān)系：有機(jī)質(zhì)(Organic Matter, OM)、速效氮(Available Nitrogen, AN)、含水量(Water Content, WC)對(duì)于地衣結(jié)皮層和三類BSCs下層土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成影響較大；速效磷(Available Phosphorus, AP)、AN因子對(duì)三類結(jié)皮層中APB群落結(jié)構(gòu)影響較大。綜上,BSCs中細(xì)菌、光營(yíng)養(yǎng)菌和固氮菌類群多樣,尤其是結(jié)皮層,表明微生物中產(chǎn)氧光合細(xì)菌和不產(chǎn)氧光營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌以及固氮菌可能是BSCs形成和發(fā)展中起重要作用的生理類群。這為認(rèn)識(shí)和理解功能群落對(duì)BSCs形成和發(fā)展的作用提供佐證,并為進(jìn)一步開發(fā)利用BSCs的菌種資源和BSCs的人工構(gòu)建奠定基礎(chǔ),具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S154.3

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