大慶鹽堿地九種植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能多樣性

杜瀅鑫, 謝寶明, 蔡洪生, 唐　璐, 郭長(zhǎng)虹

哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 分子細(xì)胞遺傳與遺傳育種黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 哈爾濱　150025

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大慶鹽堿地九種植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能多樣性

杜瀅鑫, 謝寶明, 蔡洪生, 唐璐, 郭長(zhǎng)虹*

哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 分子細(xì)胞遺傳與遺傳育種黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 哈爾濱150025

摘要:鹽堿土是陸地表面生態(tài)脆弱區(qū)域。它與荒漠化過(guò)程相伴而生，不但造成了資源的破壞、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大損失，而且還對(duì)生物圈和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。研究鹽堿地植物根際土壤微生物群落的多樣性，對(duì)于鹽堿土壤的植被恢復(fù)和生態(tài)重建具有重要意義。運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)和Biolog微平板法，對(duì)大慶鹽堿地9種不同植物根際土壤微生物結(jié)構(gòu)和功能的多樣性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，不同植物根際土壤微生物組成不同，同一科的植物具有相似的微生物組成。對(duì)11個(gè)克隆進(jìn)行了序列測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這一地區(qū)植物根際優(yōu)勢(shì)微生物菌群為變形菌門(mén)(Proteobacteria)和酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)。利用Biolog微平板法分析了微生物群落功能多樣性。結(jié)果表明，不同植物根際土壤細(xì)菌群落對(duì)底物碳源的代謝特征存在著一定的差異，其中豆科的野大豆根際土壤細(xì)菌對(duì)底物碳源的代謝能力最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：鹽堿地; 植物根際; 微生物群落; PCR-DGGE; Biolog微平板法

土地鹽堿化是土地退化的主要形式，同時(shí)是生態(tài)環(huán)境的一種惡化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)現(xiàn)有鹽漬土地總面積為10000×104hm2[1]。大慶地區(qū)鹽堿化總面積42.9955×104hm2，其中大慶鹽堿化面積14.8687×104hm2，肇州鹽堿化面積4.8113×104hm2，肇源鹽堿化面積8.769×104hm2，林甸鹽堿化面積4.6833×104hm2，杜蒙鹽堿化面積9.8592×104hm2[2]。

鹽生植物因?yàn)樯硱毫?，生物量小，?jīng)濟(jì)效益低，所以沒(méi)有得到人們的足夠重視，鹽生植物的開(kāi)發(fā)利用程度不夠，嚴(yán)重影響了鹽漬土的利用和改良。但是大多數(shù)鹽生植物則是鹽漬土上唯一能夠生存的植物，它們對(duì)鹽漬土的開(kāi)發(fā)與利用，以及維持生態(tài)平衡起著至關(guān)重要的作用，它們的生態(tài)價(jià)值是不可以被忽略的。隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及改善生態(tài)環(huán)境的迫切需要，鹽漬土資源和耐鹽植物資源將會(huì)變得日益重要[3]。

土壤是許多土壤微生物的生存寄居場(chǎng)所，由于土壤有機(jī)質(zhì)含量酸堿度水分及土質(zhì)的不同，與此環(huán)境相適應(yīng)的土壤微生物種類(lèi)也千差萬(wàn)別，在同一地區(qū)，不同的植物根際土壤微生物種類(lèi)和數(shù)量也不一樣[4]。鹽堿土壤中植物的根際微生物群落研究對(duì)于加強(qiáng)對(duì)鹽生植物資源的開(kāi)發(fā)和利用，以及改良鹽堿土壤具有十分重要的意義。

本文從鹽堿土壤中植物的根際微生物群落研究入手，以大慶鹽堿地區(qū)不同植物根際土壤為實(shí)驗(yàn)材料，利用PCR-DGGE和Biolog微平板法分析，評(píng)價(jià)鹽堿地不同植物根際微生物群落結(jié)構(gòu)及功能多樣性，為鹽堿土壤的植被恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。

1研究區(qū)域

鹽堿樣地位于黑龍江省大慶市采油三廠第五礦區(qū)周?chē)莸?，地理?6°41′—46°42′N(xiāo)，124°59′—124°60′E。該地屬于大陸性半干旱溫帶草原氣候，降水量最大時(shí)期為7月份。土壤為鹽堿土，pH值為8.7—9.3，主要優(yōu)勢(shì)植物有鵝觀草(Roegneriakamoji)、羊草(Leymuschinensis)、虎尾草(Chlorisvirgata)、黃芪(Astragalusmembranaceus)、野大豆(Glycinesoja)、甘草(Glycyrrhizauralensis)、菊芋(Helianthustuberosus)、大籽蒿(Artemisiasieversiana)、堿地膚(Kochiascoparia)等。

2樣品來(lái)源與研究方法

2.1樣品來(lái)源

于2013年8月1日對(duì)鹽堿樣地進(jìn)行土壤樣品采集。在鹽堿樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，按五點(diǎn)采樣法采集0—20 cm土壤樣品，用鐵鍬將植物從土壤中連根挖出，將植物根際土壤自然抖落，混合均勻，用標(biāo)本采集袋將植物裝好，將土壤樣品放在便攜式冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室，用于Biolog微平板法分析的土樣取根際鮮土立即用于實(shí)驗(yàn)，用于DGGE分析的土樣，放在-20 ℃冰箱保存。

2.2研究方法2.2.1土壤DNA的提取

提取方法在Zhou[5]的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，取土壤樣品0.25 g，置50 mL離心管中，偏磷酸鈉(pH值8.5，含1% PVP)洗滌3次，攪拌均勻，10000 r/min離心5 min，轉(zhuǎn)移沉淀至1.5 mL離心管中，貯存于-20 ℃冰箱。取沉淀，重懸于500 μL DNA提取緩沖液，加入溶菌酶(50 mg/mL)至1 mg/mL，顛倒混勻，37 ℃水浴1 h，加入蛋白酶K至100 μg/mL，65 ℃水浴1 h；中間反復(fù)凍融3次；加入等體積的氯仿/異戊醇抽提，12000 r/min離心10 min，取上清加入0.5倍體積PEG 8000，12000 r/min離心10 min，-20 ℃過(guò)夜，沉淀用70%乙醇洗滌，8000 r/min離心5 min，晾干，溶于100 μL pH值8.0 TE緩沖液。得到土壤總DNA。

2.2.2PCR擴(kuò)增

PCR擴(kuò)增的引物采用細(xì)菌通用性引物，序列是:B968FGC(5′ -CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGAACGCGAAGAACCTTAC-3′)，B1401R(5′-GCGTGTGTACAAGACCC-3′)[6]。PCR的反應(yīng)體系是50 uL，PCR反應(yīng)條件為：94 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性1 min，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，30個(gè)循環(huán)；最后在72 ℃延伸7 min。擴(kuò)增結(jié)果用2%的瓊脂糖凝膠進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.3PCR產(chǎn)物的DGGE

在Muyzer的方法進(jìn)行優(yōu)化[7]。DGGE采用BIO-RAD Dcode Universal Mutation Detection System進(jìn)行，丙烯酰胺凝膠強(qiáng)度為8%，變性劑梯度為40%—60%，100%的變性劑含有7 mol/L尿素和40%的去離子甲酰胺。每孔加入10 μL的PCR產(chǎn)物和6 μL的6 × Loadding buffer，加樣完成后，接通電泳電源，在70 V、60 ℃條件下電泳13 h。電泳結(jié)束后，DGGE凝膠放在SYBR Green中浸泡30 min，脫水10 min后，最后利用Bio-Rad凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行拍照并分析。

2.2.4DGGE圖譜分析

圖譜分析采用Bio-Rad公司的凝膠定量軟件Quantity One 4.6.5。對(duì)樣品條帶分析。根據(jù)DGGE圖譜中條帶分布用UPGMA(Unweighted pair group method Using arithmetic averages)進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2.2.5條帶的切膠、克隆和測(cè)序

切膠、克隆和測(cè)序主要參照王小芬[8]等的方法。擴(kuò)增出來(lái)的產(chǎn)物送交到上海生工生物工程股份有限公司測(cè)序。將測(cè)序結(jié)果遞交RDP(Ribosomal Database Project)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行菌種鑒定。

2.2.6Biolog-ECO微平板分析

稱(chēng)取5 g土壤加入到裝有45 mL滅菌NaCl溶液的三角瓶中(濃度為0.85%)，然后在旋轉(zhuǎn)振蕩器上震蕩30 min搖勻。土壤溶液依次稀釋至10-3，向Biolog微平板(美國(guó)BIOLOG公司)上每孔加入150 μL土壤稀釋液，然后在室溫條件下(28 ℃)，將微孔板放在保濕容器中避光培養(yǎng)，每隔24 h用酶標(biāo)儀讀取在590 nm(顏色+濁度)和750 nm(濁度)波長(zhǎng)的數(shù)值。

單孔平均光密度(AWCD)計(jì)算按照Garland和Mills的方法[9]，即AWCD(590—750)nm=∑(C590—750)/31，式中31為Biolog微平板上供試碳源的種類(lèi)數(shù)。

圖1　16S rDNA擴(kuò)增片段的DGGE圖譜Fig.1　DGGE profiles of the PCR products　M:Marker，Ht：菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

2.2.7數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用軟件Excel和SPSS 19.0軟件用Duncan檢驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和差異顯著性分析(P< 0.05差異顯著)。同列數(shù)據(jù)后具有相同字母者，表示在0.05水平上差異不顯著。

3結(jié)果與分析

3.1PCR-DGGE結(jié)果分析3.1.1鹽堿地植物根際土壤細(xì)菌PCR-DGGE分析

對(duì)大慶鹽堿地區(qū)9種不同植物根際土壤細(xì)菌多樣性進(jìn)行了DGGE分析(圖1)。結(jié)果表明，DGGE條帶數(shù)目、強(qiáng)度、均勻度都存在不同的差異。大慶鹽堿地區(qū)九種不同植物根際土壤樣品之間具有公共的條帶，說(shuō)明供試土壤根際微生物之間可能存在一些共有的細(xì)菌類(lèi)群，然而有些公共條帶的亮度存在差異，表明不同植物根際細(xì)菌具有數(shù)量上的差異。

從圖1和表1可以看出，1、2、4、8、10、11是研究樣本的共有細(xì)菌，其中3菊芋、大籽蒿、甘草和黃芪樣本中不存在，其他樣本中均存在；5甘草和羊草樣本中不存在，其他樣本中均存在；6堿地膚中不存在，其他樣本中均存在；7菊芋、大籽蒿和堿地膚中不存在，其他樣本中都存在。

表1　土壤細(xì)菌PCR-DGGE電泳圖譜條帶分析

Ht：菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

圖2　DGGE圖譜聚類(lèi)分析Fig.2　Cluster analysis of DGGE banding patterns　Ht：菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

3.1.2DGGE聚類(lèi)分析

運(yùn)用Bio-Rad公司Quantity One分析軟件繪制出不同植物根際微生物之間的遺傳簇關(guān)系(圖2)和遺傳距離與群落差異(表2)。根據(jù)群體間不同的遺傳距離，對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)分析(UPGMA)，結(jié)果表明，當(dāng)取值水平在0.55以上時(shí)，菊芋和大籽蒿，虎尾草與鵝觀草，甘草與黃芪根際微生物分別屬于同一簇。說(shuō)明同一科植物根際微生物的類(lèi)群比較接近。

3.1.3DGGE條帶測(cè)序分析

將測(cè)序結(jié)果遞交RDP數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明,1、2、4為酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)，5、8、9、10、11為變形菌門(mén)(Proteobacteria)，其他為未知菌種。

3.2Biolog微平板結(jié)果分析

3.2.1不同植物根際土壤微生物利用總碳源的動(dòng)力學(xué)特征

表2　不同植物的遺傳距離和細(xì)菌群落差異

Ht：菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

圖3　不同植物根際土壤微生物AWCD隨時(shí)間的變化曲線　Fig.3　Ariation in AWCD of rhizosphere soil microbial communities over time for different plantsHt：菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

對(duì)9種植物根際土壤微生物進(jìn)行了Biolog微平板分析(圖3)。AWCD曲線反映土壤細(xì)菌在Biolog微平板中的生長(zhǎng)情況，通常認(rèn)為，曲線變化幅度越大的樣品碳源利用能力較高，也具有比較高的豐富度。結(jié)果表明，9種植物中根際微生物對(duì)碳源利用能力最強(qiáng)的是野大豆，其他植物對(duì)碳源的利用能力比較接近。

3.2.2土壤微生物功能多樣性的主成分分析

進(jìn)一步對(duì)不同植物土壤細(xì)菌群落底物碳源代謝主成分進(jìn)行了分析(圖4)。結(jié)果表明，野大豆和堿地膚與其他植物沒(méi)有交集，說(shuō)明野大豆和堿地膚根際土壤細(xì)菌群落對(duì)底物碳源的代謝特征與其他植物有顯著差異。鵝觀草除了與菊芋有交集外，同其他植物沒(méi)有交集，說(shuō)明鵝觀草根際土壤細(xì)菌群落對(duì)底物碳源的代謝特征只與菊芋無(wú)明顯差異，同其他植物都有明顯差異。

圖4　不同植物根際土壤細(xì)菌群落的主成分分析Fig.4　Principal component analysis (PCA) of soil bacteria communities in rhizosphere for different plantsHt1-3：菊芋，As1-3：大籽蒿，Ks1-3：堿地膚，Rk1-3：鵝觀草，Cv1-3：虎尾草，Gu1-3：甘草，Lc1-3：羊草，Gs1-3：野大豆，Am1-3：黃芪

3.2.3土壤微生物群落多樣性指數(shù)分析

對(duì)不同植物根際土壤微生物在培養(yǎng)96 h的多樣性指數(shù)進(jìn)行了分析(表3)。Shannon多樣性指數(shù)是研究個(gè)體數(shù)及群落種群數(shù)和分布均勻度的綜合指標(biāo)，它是目前應(yīng)用最廣泛的群落多樣性指數(shù)之一。Simpson指數(shù)較多反映了微生物群落中最常見(jiàn)的物種優(yōu)勢(shì)度，MicIntosh指數(shù)則是群落物種均一性的度量。從表3可以看出，Shannon多樣性指數(shù)與Simpson指數(shù)均以野大豆土壤樣本最高，鵝觀草土壤樣本最低，不同植物根際土壤樣本間存在一定的差異。MicIntosh指數(shù)的變化與Shannon多樣性指數(shù)正相反，鵝觀草土壤樣本最高，野大豆土壤樣本最低。

表3　不同植物根際土壤微生物群落多樣性指數(shù)

不同字母表示統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異性(P< 0.05);Ht:菊芋，As：大籽蒿，Ks：堿地膚，Rk：鵝觀草，Cv：虎尾草，Gu：甘草，Lc：羊草，Gs：野大豆，Am：黃芪

4討論

土壤中絕大多數(shù)的微生物是不可培養(yǎng)的[11]。所以，傳統(tǒng)的稀釋平板涂布方法不能真實(shí)和準(zhǔn)確的反應(yīng)出土壤中微生物的結(jié)構(gòu)組成，這就需要運(yùn)用更先進(jìn)的分子生物學(xué)方法來(lái)了解土壤中微生物的結(jié)構(gòu)和組成[12]。

本文通過(guò)DGGE方法，研究了大慶鹽堿地植物根際土壤群落結(jié)構(gòu)多樣性，結(jié)果表明，不同的植物之間土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似性比較高，但也存在著一些差異。DGGE指紋圖譜的聚類(lèi)分析顯示，同一科的植物，它們的根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)歸為同一簇，表明植物本身對(duì)根際土壤微生物群落有一定的調(diào)節(jié)作用。DGGE圖譜中的優(yōu)勢(shì)條帶進(jìn)行測(cè)序結(jié)果表明，其中共有的1、2、4細(xì)菌屬于酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)，5、8、9、10、11細(xì)菌屬于變形菌門(mén)(Proteobacteria)，具有差異的3、6、7細(xì)菌均為未知菌種。這與Fierer等[13]和Deangelis等[14]的研究類(lèi)似，他們推測(cè)變形菌門(mén)在各種植物根際微生物占優(yōu)勢(shì)菌群的原因是它們?cè)诟鞣N植物的根際中增長(zhǎng)的速度很快。同時(shí)，本研究出現(xiàn)了酸桿菌門(mén)的菌群與Kielak等[15]和Yergeau等[16]的研究相類(lèi)似。他們認(rèn)為酸桿菌門(mén)細(xì)菌是微生物生態(tài)系統(tǒng)中穩(wěn)定的組成部分，因?yàn)樗鼈兯璧臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少或者營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不變。Duineveld等[17]也曾證明這些是由它們貧營(yíng)養(yǎng)的性質(zhì)所決定的，這使得它們能慢慢的應(yīng)對(duì)植物根環(huán)境的變化，包括那些由根分泌物產(chǎn)生的影響。這與鄭賀云等[18]的研究有所不同，鄭賀云等發(fā)現(xiàn)29個(gè)序列屬于不可培養(yǎng)的微生物，43個(gè)序列分屬粘球菌目(Myxococcales)、假單胞菌目(Pseudomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、芽孢桿菌目(Bacillales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、放線菌目(Actinomycetales)、海洋螺菌目(Oceanospirillales)、黃桿菌目(Flavobacteriales)、交替單胞菌目(Alteromonadales)，21個(gè)屬，因?yàn)檠芯康牡赜虿煌?，所以出現(xiàn)不同的研究結(jié)果。

Biolog微平板法廣泛用于評(píng)價(jià)土壤微生物群落的功能多樣性。微生物功能多樣性對(duì)同一環(huán)境下不同植物根際微生物群落具有重要意義。通過(guò)Biolog微平板AWCD分析，可以看出豆科植物根際土壤微生物群落對(duì)碳底物利用的能力明顯強(qiáng)于其他科植物，滕應(yīng)等[19]在研究復(fù)墾紅壤中牧草根際微生物群落時(shí)，推測(cè)植物向根際土壤分泌的碳水化合物越多，根際微生物對(duì)碳底物利用的能力越強(qiáng)。本研究的結(jié)果表明，豆科植物野大豆向根際土壤分泌的碳水化合物要超過(guò)其他植物，同一科的植物根際土壤細(xì)菌群落對(duì)底物碳源的代謝特征比較相似(如黃芪和甘草，虎尾草和羊草，菊芋和大籽蒿)，不同科植物根際土壤細(xì)菌群落對(duì)底物碳源的代謝特征存在著一定的差異(如堿地膚與其他植物)。Shannon多樣性指數(shù)反應(yīng)物種的豐富度，Simpson指數(shù)反應(yīng)常見(jiàn)物種的優(yōu)勢(shì)度，野大豆無(wú)論在物種的豐富度，還是物種的優(yōu)勢(shì)度上都處于最高數(shù)值。豆科植物黃芪和甘草的Shannon和Simpson指數(shù)也相對(duì)較高，這與Perez-Montan等[20]的研究結(jié)果相似，他認(rèn)為豆科植物和根瘤菌共生系統(tǒng)可以很好的完成生物固氮，從而提高根際微生物的數(shù)量。

DGGE技術(shù)對(duì)根際土壤進(jìn)行檢測(cè)時(shí)存在一些難題，微生物群落中數(shù)量小于1%的種群不能采用DGGE技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)分析[7]。兩個(gè)微生物16S rRNA的GC含量相同，可是序列組成卻不同，如果從DGGE圖譜上看，它們都是同一個(gè)條帶，這就不能準(zhǔn)確的分析微生物群落的多樣性，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的分析結(jié)果[21]。所以，為了降低由于分析方法產(chǎn)生的誤差，分析微生物群落多樣性時(shí)可以將幾種不同的分析方法結(jié)合使用[22]。目前許多研究正在利用宏基因組學(xué)的方法分析微生物的多樣性，它是直接提取全部微生物的DNA，構(gòu)建宏基因組文庫(kù)，利用基因組學(xué)研究微生物的群落功能和遺傳組成[23]，是一種研究微生物多樣性的新理念和新方法，在未來(lái)可能會(huì)有廣泛的應(yīng)用。

本研究運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)和Biolog微平板法，分析了大慶鹽堿地區(qū)9種不同植物根際微生物結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，為鹽堿地土壤的開(kāi)發(fā)利用和生物修復(fù)提供了重要參考。

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Structural and functional diversity of rhizosphere microbial community of nine plant species in the Daqing Saline-alkali soil region

DU Yingxin, XIE Baoming, CAI Hongsheng, TANG Lu, GUO Changhong*

LaboratoryofMolecularCytogeneticsandGeneticBreedingofHeilongjiangProvince,CollegeofLifeScienceandTechnology,HarbinNormalUniversity,Heilongjiang150025,China

Abstract：Saline-alkali soils are particularly ecologically fragile. They generally form following desertification, which destroys natural resources and causes heavy losses to agriculture production. Daqing, a city in the northern province of Heilongjiang, is renowned for its vast oil reserves. Exploitation of these reserves has led to soil contamination by petroleum-derived products, and this is becoming serious ecological problem in this city. Saline-alkali soil is another factor that contributes to rendering most of its agricultural land unusable. In recent years, bioremediation, especially microbial remediation, has been a global focus of research. It is more effective, safer, and more environmentally friendly than other remediation strategies, such as chemical or physical methods. The rhizosphere—the layer of soil influenced by plant roots—is much richer in microbial diversity than the surrounding bulk soil. Exploring the diversity of plant rhizosphere microbial communities in Saline-alkali soils can therefore provide a scientific basis for vegetation restoration and ecological reconstruction in this region. This study focused on plant rhizosphere microbial communities in Saline-alkali soils in the Daqing region. Using Biolog EcoPlate methods, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis, and subsequent DNA sequencing, we investigated the structural and functional diversity of rhizosphere microbial communities associated with nine plant species in Daqing Saline-alkali soils. The structure of the rhizosphere microbial community associated with each plant species was analyzed by DGGE. Plants in the same family tended to have similar rhizosphere microbial community compositions. Rhizosphere bacteria were dominated by Proteobacteria andAcidobacteria,based on the analysis of 16S rRNA. Pairwise rhizosphere population genetic distances between plant species were calculated using Quantity One software (Bio-Rad Laboratories). In combination with clustering analysis based on the unweighted pair group method with arithmetic mean, it was confirmed that rhizosphere microbial communities reflect relationships among the plant species tested. Biolog EcoPlate was used to investigate the functional diversity of rhizosphere microbial communities. This method is more sensitive to changes in the environment than the other methods such as phospholipid fatty-acid analysis. Changes in functional diversity patterns can be statistically analyzed via principle component analysis of average well color development data. The capacity of rhizobacteria to metabolize carbon sources was higher in communities associated with wild soybean than in other plant species tested. The data also suggest that rhizobacteria from different plant species have distinct carbon metabolism characteristics. While there are limitations in the methods used in this study, they nevertheless provided useful information. Metagenomics—the study of genetic material recovered directly from environmental samples—is becoming increasingly popular as a research tool. It provides a powerful lens for viewing the microbial world that has the potential to revolutionize the understanding of the entire living world. The results of this study offer advanced insights in the field of microbial ecology and provide a theoretical basis for future practical applications.

Key Words:saline-alkali soil; rhizosphere; microbial community; PCR-DGGE; biolog-ECO

DOI:10.5846/stxb201404020621

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: kaku3008@126.com

收稿日期:2014- 04- 02; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 06- 12

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(31170479, 31470571); 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD17B04-2-1); 黑龍江省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(GC12B304)

杜瀅鑫, 謝寶明, 蔡洪生, 唐璐, 郭長(zhǎng)虹.大慶鹽堿地九種植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能多樣性.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(3):740- 747.

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