荒漠草原土壤微生物多樣性對植被的響應.pdf

1、荒漠草原生態(tài)環(huán)境脆弱，微生物在其植物的生長和群落構(gòu)建以及穩(wěn)定性維系方面發(fā)揮重要的作用。在全球氣候變化的背景下，通過研究荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)植物對土壤微生物多樣性的影響，探討植物與土壤微生物群落之間的響應和適應關系，對荒漠草原生態(tài)保護和建設具有重要的意義。
　　 試驗通過傳統(tǒng)的可培養(yǎng)分離純化方法、生理生化法和分子生物學技術對寧夏靈武白芨灘國家級荒漠生態(tài)類型自然保護區(qū)所選幾種植物種類土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、土壤微生物群落活性、土壤微生物群落

2、代謝功能多樣性以及珍稀瀕危植物沙冬青根瘤菌表型多樣性、遺傳多樣性和系統(tǒng)發(fā)育、結(jié)瘤基因nodA和固氮酶基因nifH限制性片段長度多態(tài)性進行了分析，其主要結(jié)果如下：
　　 1植物種類對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　 試驗在野外考察和采樣的基礎上，應用傳統(tǒng)的純培養(yǎng)方法和物理化學方法，分析測試了沙米(Agriophyllum squarrosum)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala krasch)、檸條(

3、Caragana korshinskii)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、樟子松(Pinaceae sylvestri)和刺槐(Robinia pseudoacacia.)人工喬木混交林地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明5種植物土壤細菌、真菌和放線菌三大類微生物種群數(shù)量在0～15cm、15～30cm和30～45cm同一土層內(nèi)差異顯著(P＜0.05)，從上到下不同土層內(nèi)差異顯著(P＜0.05)，且呈降低趨勢；擰

4、條和沙冬青土壤細菌、真菌和放線菌種群數(shù)量相對較高，表明這兩種植物類型有利于土壤微生物的生長和繁殖，其對改善土壤的質(zhì)量具有積極的作用；不同植物種類土壤微生物群落中細菌為優(yōu)勢種群；對影響土壤三大類微生物種群數(shù)量的主成分分析顯示植物種類、土壤有機質(zhì)和土壤pH對于土壤微生物種群數(shù)量和分布具有重要的影響，因此，不同植物形成不同的土壤養(yǎng)分和生態(tài)環(huán)境條件，導致微生物種群數(shù)量和在土壤各層中的分布發(fā)生變化。
　　 2植物種類對土壤微生物群落活性的

5、影響
　　 試驗利用物理化學方法，分析荒漠草原不同植物種類土壤微生物量、土壤微生物商和土壤酶活性，以探討敏感和可靠的土壤微生物群落活性響應指標。結(jié)果顯示，5種植物土壤微生物量C、N、P、土壤微生物商和蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶以及堿性磷酸酶相互比較顯示一定的差異(P＜0.05)；檸條、人工喬木混交林地、沙冬青和白沙蒿土壤微生物量C、N、P、微生物商、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性在0～15cm、15～30cm和30～45cm土層內(nèi)相

6、對較高；土壤微生物量C、N、P和土壤酶之間以及土壤酶和土壤理化性質(zhì)之間的相關性分析表明土壤微生物活性因子之間互相關聯(lián)，綜合反映了植物對土壤微生物群落活性的影響；對5種植物影響下的土壤微生物生物量C、N、P、土壤微生物商、蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶進行主成分分析分析顯示，土壤微生物量C、N、P、蔗糖酶在反映該5種植物土壤微生物群落活性方面具有重要貢獻。
　　 3植物種類對土壤微生物群落代謝功能多樣性的影響
　　

7、試驗中通過采用31種碳源的Biolog ECO PlateTM系統(tǒng)分析微生物群落代謝功能多樣性，土壤微生物群落總碳源利用的動力學特征顯示，隨著培養(yǎng)時間的延長，5種不同植物土壤微生物群落利用各種單一碳源量呈逐漸增加的趨勢，溫育48小時后5種植物之間土壤微生物群落代謝活性差異極顯著(P＜0.01)；不同植物土壤微生物利用單一碳源的能力的大小順序為：白沙蒿＞人工喬木混交林＞檸條＞沙米＞沙冬青；土壤微生物群落碳源利用類型的主成分分析表明，5種植

8、物土壤微生物群落利剛碳源的效率存在差異，利用的主要碳源種類是這8種氨基酸類、8種糖類和8種羧酸類化合物，共24種碳源；5種植物土壤微生物群落代謝功能多樣性比較顯示，物種豐富度指數(shù)差異極顯著(P＜0.01)，均勻度指數(shù)差異極顯著(P＜0.01)，Shannon指數(shù)差異不顯著(P＞0.05)。
　　 4沙冬青根瘤菌表型多樣性分析
　　 試驗應剛表型性狀的測定和數(shù)值分類，對分離白寧夏和內(nèi)蒙古阿拉善荒漠草原沙冬青根瘤菌進行表型多

9、樣性分析。通過分離純化獲得44株測試曲株，選取了37株未知測試菌株和11株參比菌株進行唯一碳氮源利用、抗生素和染料抗性、耐鹽堿和初始pH生長、生長溫度范圍和脲酶反應共94項生理生化性狀測定，結(jié)果表明，沙冬青根瘤菌在碳源利用、抗生素敏感型和染料抗性方面存在差異，參加測試的菌株對15項所選氨基酸氮源均能利用，同時測試菌株具有較強的耐鹽堿和耐高溫能力；經(jīng)數(shù)值分類，測試菌株在80％的相似水平上聚為2個表觀群，表觀群Ⅰ和表觀群Ⅱ在鑒別特征上存在差

10、異。
　　 5沙冬青根瘤菌遺傳多樣性和系統(tǒng)發(fā)育分析
　　 試驗利用16S rDNA PCR-RFLP、16S～23S rDNA IGS PCR-RFLP、16S rDNA序列分析方法，首次對分離自寧夏和內(nèi)蒙古阿拉善荒漠草原沙冬青根瘤菌進行了遺傳多樣性和系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)果表明，16S rDNA PCR-RFLP和16S～23S rDNA IGS PCR-RFLP遺傳圖譜聚類結(jié)果基本相符，且16S～23S rDNA更能充分反

11、映菌株間的遺傳差異，16S rDNA PCR-RFLP限制性酶切圖譜聚類結(jié)果得到16S rDNA基因序列分析結(jié)果的支持，測試菌株在系統(tǒng)發(fā)育上分別歸屬于中慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium)、葉桿菌屬(Phyllobacterium)、中華根瘤菌屬(Sinorhizobium)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、根瘤菌屬(Rhizobium)，沙冬青根瘤菌具有豐富的遺傳多樣性。
　　 6沙冬青根瘤菌結(jié)瘤基因nodA和

12、固氮酶基因nifH限制性片段長度多態(tài)性分析
　　 通過nodA PCR-RFLP和基因序列分析構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹所揭示的沙冬青根瘤菌系統(tǒng)發(fā)育關系顯示，沙冬青根瘤菌nodA基因遺傳多樣性較高，其根瘤菌在結(jié)瘤方面具有較寬的宿主范圍；以nifH基因序列分析構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹將測試菌株分成2個大的系統(tǒng)發(fā)育分支，即中慢生根瘤菌和中華根瘤菌系統(tǒng)發(fā)育分支，其與本研究中以16S rDNA序列分析建立的系統(tǒng)發(fā)育關系存在一定的差異，但與以nodA基因序