【摘要】：土壤氨氧化微生物是草地生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)過程特別是氨氧化過程的主要驅(qū)動者,對全球變化具有響應(yīng)、適應(yīng)和反饋機制.通過采集在內(nèi)蒙古溫帶草原設(shè)置的長期增溫增雨野外控制實驗的土壤樣品,應(yīng)用定量PCR、限制性末端片段長度多態(tài)性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文庫等方法研究氨氧化古菌和細(xì)菌的豐度、多樣性和群落結(jié)構(gòu)對增溫增雨的響應(yīng).結(jié)果表明,增雨顯著升高了土壤pH,而增溫顯著降低了土壤呼吸.氨氧化微生物豐度在各處理之間沒有顯著差異.T-RFLP結(jié)果表明,增雨顯著影響土壤氨氧化細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu),增溫和增雨對土壤氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)的交互作用并不顯著.結(jié)構(gòu)方程模型的結(jié)果顯示植物多樣性與氨氧化古菌和細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)有顯著的相關(guān)關(guān)系,表明氣候變化-微生物-植物三者之間存在著一定的關(guān)系.研究結(jié)果預(yù)示土壤微生物對長期氣候變化有一定的適應(yīng)能力,這對預(yù)測未來生態(tài)系統(tǒng)的變化具有重要的參考價值.
【圖文】：

8期張翠景等:模擬的增溫增雨對內(nèi)蒙古溫帶草原土壤氨氧化微生物的影響細(xì)菌的16SrＲNA基因豐度范圍分別為每克干土0.41×109～1.22×109和4.67×109～3.8×1010拷貝數(shù)．AOA和AOBamoA基因豐度范圍分別為每克干土3.39×108～13.5×108和1.95×105～1.96×106拷貝數(shù)．圖中誤差線代表6個重復(fù)樣品的標(biāo)準(zhǔn)誤圖1不同處理下微生物的基因豐度Fig．1Abundancesofmicrobialgenesunderthetreatmentsofincreasedprecipitationandwarming進一步分析發(fā)現(xiàn)增溫顯著增加了AOA與AOB豐度之比(P=0.046)．Spearman相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，古菌16SrＲNA基因豐度與土壤TN(ρ=0.7，P=0.0，n=24)和TC(ρ=0.74，P=0.01，n=24)顯著正相關(guān)，細(xì)菌16SrＲNA基因豐度則與土壤含水量、TN和TC顯著正相關(guān)(ρ=0.75，P=0.01，n=24;ρ=0.83，P＜0.001，n=24和ρ=0.82，P＜0.001，n=24)．2.3增溫增雨對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響土壤AOA-amoA基因用HhaⅠ酶切，共得到5個末端限制片段(T-ＲFs:即163、265、352、541和555bp)，見圖2(a)，其中265bp和541bp是優(yōu)勢T-ＲFs，平均相對豐度分別為23.96%和57.55%．47個克隆子的序列基于97%的相似性被分成12個OTU．系統(tǒng)發(fā)育分析識別3個T-ＲFs(265、541、555bp)，它們都屬于Group1.1b(圖3)．PerMANOVA結(jié)果表明AOA-amoA群落在不同處理之間沒有顯著差異，，但265bpT-ＲF的相對豐度在增溫、增雨的處理中比對照處理高．獲取的AOB-amoA基因序列經(jīng)MspⅠ酶切，共得到10個T-ＲFs(44、49、52、73、95、152、232、253、263和397bp)，見圖2(b)，其中T-ＲFs52bp和152bp是兩個主要的T-ＲFs，分別占總T-ＲFs的40.83%和33.01%．49個克隆子的序列基于97%的相似性被分成6個OTU．兩個T-ＲFs(232bp和253bp)被系統(tǒng)發(fā)育分析識別，分?

ialgenesunderthetreatmentsofincreasedprecipitationandwarming進一步分析發(fā)現(xiàn)增溫顯著增加了AOA與AOB豐度之比(P=0.046)．Spearman相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，古菌16SrＲNA基因豐度與土壤TN(ρ=0.7，P=0.0，n=24)和TC(ρ=0.74，P=0.01，n=24)顯著正相關(guān)，細(xì)菌16SrＲNA基因豐度則與土壤含水量、TN和TC顯著正相關(guān)(ρ=0.75，P=0.01，n=24;ρ=0.83，P＜0.001，n=24和ρ=0.82，P＜0.001，n=24)．2.3增溫增雨對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響土壤AOA-amoA基因用HhaⅠ酶切，共得到5個末端限制片段(T-ＲFs:即163、265、352、541和555bp)，見圖2(a)，其中265bp和541bp是優(yōu)勢T-ＲFs，平均相對豐度分別為23.96%和57.55%．47個克隆子的序列基于97%的相似性被分成12個OTU．系統(tǒng)發(fā)育分析識別3個T-ＲFs(265、541、555bp)，它們都屬于Group1.1b(圖3)．PerMANOVA結(jié)果表明AOA-amoA群落在不同處理之間沒有顯著差異，但265bpT-ＲF的相對豐度在增溫、增雨的處理中比對照處理高．獲取的AOB-amoA基因序列經(jīng)MspⅠ酶切，共得到10個T-ＲFs(44、49、52、73、95、152、232、253、263和397bp)，見圖2(b)，其中T-ＲFs52bp和152bp是兩個主要的T-ＲFs，分別占總T-ＲFs的40.83%和33.01%．49個克隆子的序列基于97%的相似性被分成6個OTU．兩個T-ＲFs(232bp和253bp)被系統(tǒng)發(fā)育分析識別，分別屬于亞硝化螺菌屬(Nitrosospira)的Cluster3a.1和3a.2(圖4)．PerMANOVA結(jié)果表明增雨顯著改變AOB-amoA基因的群落組成．與對照相比，T-ＲF52bp隨著增雨而降低，而49bp和95bp的T-ＲFs則顯示出相反的趨勢．(a)AOA-amoA基因、(b)AOB-amoA基因;圖中誤差線代表6個重復(fù)樣品的標(biāo)準(zhǔn)誤圖2不同處理下AOA-amoA基因、AOB-amoA基因的群落組成Fig．2ＲelativeabundancesofT-ＲFsofAOA-amoAgeneandAOB-
【作者單位】： 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室;中國科學(xué)院大學(xué);河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院全球變化生態(tài)學(xué)實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(41371265) 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目(2013CB956300)
【分類號】：S812.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 張翠景;賀紀(jì)正;沈菊培;;全球變化野外控制試驗及其在土壤微生物生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2016年05期

2 劉若萱;賀紀(jì)正;張麗梅;;稻田土壤不同水分條件下硝化/反硝化作用及其功能微生物的變化特征[J];環(huán)境科學(xué);2014年11期

3 孫良杰;齊玉春;董云社;彭琴;何亞婷;劉欣超;賈軍強;曹叢叢;;全球變化對草地土壤微生物群落多樣性的影響研究進展[J];地理科學(xué)進展;2012年12期

4 沈菊培;賀紀(jì)正;;微生物介導(dǎo)的碳氮循環(huán)過程對全球氣候變化的響應(yīng)[J];生態(tài)學(xué)報;2011年11期

5 張乃莉;郭繼勛;王曉宇;馬克平;;土壤微生物對氣候變暖和大氣N沉降的響應(yīng)[J];植物生態(tài)學(xué)報;2007年02期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張建貴;蔣永梅;姚拓;高亞敏;李海云;蘭曉君;田永亮;李建宏;張英;;不同管理措施對高寒草甸土壤微生物氮素生理群數(shù)量影響研究[J];草業(yè)學(xué)報;2017年08期

2 劉遠(yuǎn);潘根興;張輝;李峰;王光利;;大氣CO_2濃度和溫度升高對麥田土壤呼吸和酶活性的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2017年08期

3 胡偉;向建華;向言詞;周練;陳燕;;氮摻雜碳納米子施用對稻田氮素徑流和滲漏損失的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2017年07期

4 王琦;李文濤;張沛東;張秀梅;;鰻草根際固氮菌的分離鑒定及培養(yǎng)條件的篩選[J];中國水產(chǎn)科學(xué);2017年04期

5 賈美清;黃靜;孟元;韓國棟;金寶花;張國剛;;增溫和增氮對荒漠草原土壤可培養(yǎng)真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響[J];草業(yè)科學(xué);2017年07期

6 龐蕊;劉敏;李美玲;徐興良;;土壤碳排放組分區(qū)分的研究進展[J];生態(tài)學(xué)雜志;2017年08期

7 張逸飛;徐婷婷;韓成;鄧歡;尹力初;鐘文輝;;不同施肥模式和地下水位條件下紅壤水稻土PLFA指紋特征[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報;2017年06期

8 孟苗婧;張金池;郭曉平;吳家森;趙有朋;葉立新;劉勝龍;;海拔對黃山松闊葉混交林土壤微生物功能多樣性的影響[J];南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年04期

9 孫彩麗;肖列;李鵬;薛

本文編號：2530987