錦雞兒屬植物功能性狀與根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的關系

李媛媛，徐婷婷，艾喆，周兆娜，馬飛

（1. 寧夏大學西北土地退化與生態(tài)恢復國家重點實驗室培育基地，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏大學生態(tài)環(huán)境學院，寧夏 銀川 750021；3. 寧夏大學地理科學與規(guī)劃學院，寧夏 銀川 750021；4. 寧夏大學生命科學學院，寧夏 銀川 750021）

土壤細菌是土壤微生物的重要組成部分，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)換、吸收、有機質(zhì)分解和腐殖質(zhì)形成等過程中扮演著重要角色［1］。根際是植物與微生物相互作用的場所，植物可通過根系分泌物改變根際土壤屬性，影響微生物多樣性和群落組成［2］。同時，根際土壤微生物能夠促進植物生長及應對環(huán)境脅迫，如根際促生細菌和菌根真菌的協(xié)同作用，對植物抗逆性發(fā)揮積極作用［3］。在我國北方半干旱地區(qū)，水分和養(yǎng)分是限制植物生長的關鍵環(huán)境因子，其變化不僅影響植物形態(tài)和生理特征，對土壤微生物多樣性和群落組成具有重要影響。已有研究表明，土壤pH、水分及養(yǎng)分含量［4-6］能夠明顯影響根際土壤細菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)。因而，探究半干旱地區(qū)植物根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的地理變異特征及其影響因素，對于深入理解植物適應干旱環(huán)境機理具有重要意義。

植物功能性狀是植物在長期進化過程中與環(huán)境相互作用形成的適應特征［7］，如植物通過增加植株高度以獲取更多光能，葉片大小直接影響植物對光截取和碳獲取能力［8］，比葉面積與植物的光攔截效率和碳獲取策略有關［9］，葉片碳、氮、磷對植物生長及其生理機能調(diào)節(jié)具有重要作用，其含量變化與比值能夠揭示植物的養(yǎng)分利用策略［10］。植物功能性狀與土壤過程和生態(tài)系統(tǒng)功能關系密切，在一定程度上能夠指示生態(tài)系統(tǒng)功能的變化［11］，建立植物功能性狀與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的關系，可以深入理解植物功能性狀適應環(huán)境的變化規(guī)律［12］。雖然已有學者關注兩者的關系，但是研究結(jié)果并不一致，如Delgado-Baquerizo 等［13］和Wang 等［14］研究表明植物功能性狀與土壤微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)存在明顯的相關性，而Leff 等［15］研究則認為植物功能性狀與土壤微生物群落多樣性聯(lián)系微弱。因而，植物功能性狀與根際土壤微生物群落多樣性的關系仍需進一步研究。

錦雞兒屬（Caragana）隸屬豆科，多年生落葉灌木，主要分布在我國東北、華北及西北等草原和干旱荒漠區(qū)，因其根系發(fā)達，抗旱、耐貧瘠，具根瘤，能有效改善土壤養(yǎng)分情況，已逐漸成為我國北方干旱半干旱地區(qū)植被恢復、防風固沙和水土保持的先鋒樹種，同時也是優(yōu)良的飼料牧草，生態(tài)和經(jīng)濟價值突出［16］。因而，近年來學者對錦雞兒屬植物的解剖形態(tài)、生理生態(tài)特征及遺傳多樣性等方面進行了廣泛研究［16-18］。雖然關于該屬植物根際土壤微生物群落多樣性及其與環(huán)境變化的關系已有報道，如Na 等［4，19］研究了錦雞兒屬植物根際土壤細菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的變化特征，發(fā)現(xiàn)不同生境下錦雞兒屬植物根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，且在干旱和半干旱地區(qū)，土壤屬性，特別是土壤pH 對根際土壤細菌群落多樣性的構(gòu)建起著關鍵作用。盡管如此，錦雞兒屬植物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀的關系卻鮮見報道，而這些研究對于理解該屬植物適應干旱環(huán)境具有重要意義。因此，本研究以錦雞兒屬替代分布的近緣種-中間錦雞兒（Caragana liouana）和小葉錦雞兒（Caragana microphylla）為研究對象，通過分析2 種錦雞兒不同地理種群根際土壤細菌多樣性與群落結(jié)構(gòu)變化特征及物種間差異，研究根際土壤細菌群落多樣性與植物功能性狀的關系，為探討錦雞兒屬植物適應干旱環(huán)境微生物學機制提供數(shù)據(jù)支持，同時為荒漠植物土壤微生物多樣性的研究、保護和開發(fā)提供相關的基礎資料。

1 材料與方法

1.1 采樣地點

研究區(qū)位于我國北方半干旱地區(qū)（37°49′-43°38′N，107°27′-122°17′E），中部和西部屬于溫帶大陸性氣候，東部屬于溫帶季風氣候，氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)強烈，年均降水量249~417 mm，年均氣溫變化范圍為1.8~8.5 ℃。伴生種有沙蒿（Artemisia desertorum）、狗尾草（Setaria viridis）、老瓜頭（Cynanchum komarovii）和豬毛蒿（Artemisia scoparia）等。具體樣點信息見表1。

1.2 土壤樣本采集

于2018 年8 月采集中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤樣點共計21 個，其中，中間錦雞兒11 個，小葉錦雞兒10 個。每個采樣點選擇3 塊20 m×20 m 的樣方，各樣方之間距離至少20 m。在每個樣方內(nèi)選擇4 株長勢一致的植物，每株間隔5 m 以上以減少親緣關系的影響，挖取植株根，使用無菌剪刀剪下直徑小于2 mm 的根，抖去浮土，轉(zhuǎn)至5 mL 無菌離心管中，每個樣方內(nèi)所取得的根混合成1 個樣本，即每個采樣點3 個重復，共計63 個根樣，置于液氮中備用［4］。向盛有新鮮根樣的離心管內(nèi)加入2.5 mL 無菌0.9% NaCl，4 ℃下，12377.30 r·min-1離心10 min，棄去上清液，收集離心管底部根際土壤，此步重復3 次［4］。

1.3 植物樣品采集與測定

在每個樣方內(nèi)，取根際土壤樣本時，同時測定每株植物的株高（plant height，pheight）、冠幅（crown width，CW）。選取植株向陽中上部5 片健康、完全伸展的葉片，利用游標卡尺（91511，世達，中國上海）分別測量葉長（leaf length，LL）和葉寬（leaf width，LW），采用厚度儀（64200，麥德斯，中國上海）測量葉厚度（leaf thickness，LT），然后將葉片放入蒸餾水中浸泡24 h，取出后用吸水紙將表面水分吸干，測其飽和鮮重。利用掃描儀（CanoScan LiDE110，中國北京）和Image J 軟件掃描計算葉面積，置于烘箱內(nèi)65 ℃烘48 h 至恒重，稱干重。根據(jù)測量結(jié)果分別計算出葉干物質(zhì)含量（leaf dry matter content，LDMC）=葉干重/葉飽和鮮重，比葉面積（specific leaf area，SLA）=平均葉面積/平均葉干重。葉片碳含量（leaf carbon content，LC）和葉片氮含量（leaf nitrogen content，LN）采用元素分析儀（Elementar Vario Micro cube，德國）測定，葉片磷含量（leaf phosphorus content，LP）采用鉬銻抗比色法測定［20］。

1.4 土壤細菌DNA 提取、PCR 擴增和測序

采用中國Magen 公司HiPure Soil DNA Kit 試劑盒提取土壤樣本DNA，方法參考試劑盒操作說明。使用Qubit? dsDNA HS Assay Kit 檢測樣品DNA 濃度。采用16S rDNA 的CCTACGGRRBGCASCAGKVRVGAAT和引物GGACTACNVGGGTWTCTAATCC 對V3+V4 可變區(qū)進行PCR 擴增。PCR 擴增反應體系和條件參照文獻［21］，將PCR 擴增產(chǎn)物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測。由金唯智生物科技有限公司進行后續(xù)樣品的測序。

1.5 數(shù)據(jù)處理

雙向測序得到的正反向reads 首先進行兩兩組裝連接，過濾拼接結(jié)果中含有N 的序列，保留序列長度大于200 bp 的序列。使用CUTADAPT v1.9.1 軟件對原始序列進行質(zhì)量過濾，得到高質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過UCHIME v4.2軟件去除嵌合體序列，得到最終有效數(shù)據(jù)。使用VSEARCH v1.9.6 軟件對序列數(shù)據(jù)在97%的相似度水平進行聚類。利用RDP classifier 對分類操作單元(operational taxonomic units,OTU)的代表序列進行物種分類學分析。采用QIIME 軟件計算菌群多樣性指數(shù)。利用SPSS 22.0 進行單因素方差分析，分析2 種錦雞兒不同地理種群植物功能性狀差異及土壤細菌優(yōu)勢菌群相對豐度差異；采用Pearson 進行植物功能性狀與土壤細菌多樣性指數(shù)和優(yōu)勢門的相關性分析。利用R（v.3.4.3）繪制土壤細菌優(yōu)勢屬結(jié)構(gòu)熱圖；采用Vegan 數(shù)據(jù)包進行細菌群落結(jié)構(gòu)的主坐標分析（principal coordinate analysis，PCoA）；利用相似性分析（analysis of similarities，ANOSIM）表征2 種植物根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的差異性；使用Mantel test 分析方法計算土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀的相關性。采用Canoco 5.0 進行植物功能性狀與土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的冗余分析（redundancy analysis，RDA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 中間錦雞兒和小葉錦雞兒植物功能性狀特征分析

由表2 可知，中間錦雞兒不同地理種群的葉長均值為10.54 mm（8.95~11.85 mm），葉寬均值為5.41 mm（4.46~6.06 mm），葉厚度均值為0.25 mm（0.21~0.27 mm），株高均值為174.66 cm（142.58~202.25 cm），冠幅均值為247.42 cm2（199.67~247.42 cm2），比葉面積均值為142.38 cm2·g-1（118.44~172.18 cm2·g-1），葉干物質(zhì)含量均值為0.29 mg·g-1（0.25~0.34 mg·g-1），葉片碳含量均值為453.83 mg·g-1（447.81~460.63 mg·g-1），葉片氮含量均值為39.92 mg·g-1（31.50~44.33 mg·g-1）和葉片磷含量均值為3.02 mg·g-1（2.12~3.73 mg·g-1）。不同地理種群間葉長、葉寬、葉厚度、株高、冠幅、比葉面積、葉干物質(zhì)含量、葉片氮含量和葉片磷含量的差異均達到顯著水平（P<0.05）。

表2 中間錦雞兒和小葉錦雞兒不同地理種群植物功能性狀Table 2 The plant functional traits of C.liouana and C.microphylla across different geographical populations

小葉錦雞兒不同地理種群的葉長均值為9.01 mm（8.06~9.57 mm），葉寬均值為5.52 mm（4.49~6.29 mm），葉厚度均值為0.24 mm（0.23~0.25 mm），株高均值為102.85 cm（33.00~191.83 cm），冠幅均值為237.77 cm2（136.58~325.13 cm2），比葉面積均值為147.88 cm2·g-1（113.16~187.02 cm2·g-1），葉干物質(zhì)含量均值為0.32 mg·g-1（0.26~0.36 mg·g-1），葉片碳含量均值為450.85 mg·g-1（437.79~458.55 mg·g-1），葉片氮含量均值為40.63 mg·g-1（30.93~50.57 mg·g-1）和葉片磷含量均值為2.85 mg·g-1（2.37~3.47 mg·g-1），且葉長、葉寬、葉厚度、株高、冠幅、比葉面積、葉干物質(zhì)含量、葉片碳含量和葉片氮含量在不同地理種群間差異均達到顯著水平（P<0.01）。

2.2 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌多樣性

通過Illumina HiSeq 高通量測序，共得到有效序列5185117 條，質(zhì)量過濾和去除嵌合體后得到4457344 條優(yōu)質(zhì)序列，聚類共得到1536 個OTUs。各樣品文庫的覆蓋度均在99.4%以上，說明測序數(shù)據(jù)合理，能夠真實反映出土壤細菌群落的信息。由表3 可知，中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌Chao1 指數(shù)、ACE 指數(shù)、香農(nóng)指數(shù)和辛普森指數(shù)均無顯著差異（P>0.05）。

表3 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤樣品序列數(shù)統(tǒng)計和多樣性指數(shù)Table 3 Sample sequence number statistics and diversity index in rhizosphere soil of C.liouana and C.microphylla

主坐標分析（PCoA）表明（圖1），中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)組成有明顯差異，其中，第一主成分解釋了細菌群落總變異的20.92%，第二主成分解釋了細菌群落總變異的12.67%。通過相似性分析（ANOSIM）發(fā)現(xiàn)，2 種錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)組成差異顯著（R=0.376，P=0.001）。

圖1 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的主坐標分析Fig. 1 Principal coordinate analysis of soil bacterial community composition in rhizosphere of C. liouana and C. microphylla

2.3 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌優(yōu)勢類群分析

所有樣本共檢測到細菌22 門62 綱131 目185 科304 屬。在門水平上，中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌均以變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteria）、Patescibacteria、厚壁菌門（Firmicutes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）和綠彎菌門（Chloroflexi）為主要類群。土壤細菌群落組成的差異分析表明（表4），中間錦雞兒根際土壤中變形菌門和擬桿菌門相對豐度顯著高于小葉錦雞兒（P<0.01），而酸桿菌門、放線菌門和芽單胞菌門相對豐度顯著低于小葉錦雞兒（P<0.01）。Patescibacteria、厚壁菌門和綠彎菌門相對豐度在2 種錦雞兒根際土壤細菌群落中差異不顯著（P>0.05）。

表4 門和屬水平上中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌的豐度變化Table 4 Changes in relative bacterial abundance at phyla and genera levels in the rhizosphere soil of C. liouana and C.microphylla

在屬水平上，根據(jù)注釋結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2），主要優(yōu)勢屬為根瘤菌屬（Rhizobium）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、RB41、芽 孢 桿 菌 屬（Bacillus）、類 固 醇 桿 菌 屬（Steroidobacter）、芽 單 胞 菌 科 未 分 類 的 屬（Unclassified_f_Gemmatimonadaceae）、鞘氨醇菌屬（Chitinophaga）、不可培養(yǎng)細菌科未分類的屬（Unclassified_f_uncultured_bacterium）和中慢生根瘤菌屬（Mesorhizobium），且未分類（Unclassified）菌屬相對豐度占比最高（16.10%~29.35%）。由表4 可知，根瘤菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、溶桿菌屬（Lysobacter）、RB41、紅色桿菌屬（Rubrobacter）、鏈霉菌屬（Streptomyces）、芽孢桿菌屬（Bacillus）和芽單胞菌科未分類的屬的相對豐度在2 種錦雞兒根際土壤中存在顯著差異（P<0.05）。其中，小葉錦雞兒根際土壤中根瘤菌屬和溶桿菌屬相對豐度顯著低于中間錦雞兒（P<0.05），而鞘氨醇單胞菌屬、芽孢桿菌屬、RB41、紅色桿菌屬、鏈霉菌屬和芽單胞菌科未分類的屬的相對豐度顯著高于中間錦雞兒（P<0.05）。

圖2 屬水平上中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)熱圖Fig.2 Heat map of bacterial community composition in rhizosphere soil of C. liouana and C. microphylla at level of genus

2.4 植物功能性狀與土壤細菌群落的關系

如圖3 所示，Mantel 檢驗分析結(jié)果表明，細菌群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀之間存在顯著相關性（P<0.01），說明中間錦雞兒和小葉錦雞兒植物功能性狀對其根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響。

圖3 中間錦雞兒和小葉錦雞兒土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀的關系Fig. 3 The relationship between soil bacterial community composition and plant functional traits of C. liouana and C.microphylla

冗余分析（RDA）表明（圖4），第一、二排序軸分別解釋了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)變化的13.35%和9.11%。蒙特卡羅檢驗結(jié)果顯示（表5），株高（F=4.2，P=0.002）、葉干物質(zhì)含量（F=3.8，P=0.002）、比葉面積（F=3.3，P=0.022）、葉厚度（F=3.4，P=0.008）和葉長（F=2.6，P=0.016）是影響中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)變化的主要因子。

表5 植物功能性狀對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響Table 5 Effects of plant functional traits on soil bacterial community composition

中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌多樣性與植物功能性狀的相關性分析表明（表6），葉厚度與Chao1 指數(shù)、ACE 指數(shù)、香農(nóng)指數(shù)和辛普森指數(shù)顯著正相關（P<0.05），株高與香農(nóng)指數(shù)顯著負相關（P<0.01），葉片碳含量與ACE 指數(shù)和香農(nóng)指數(shù)顯著負相關（P<0.05），葉片氮含量與香農(nóng)指數(shù)顯著正相關（P<0.05）。通過分析優(yōu)勢門與植物功能性狀的相關性發(fā)現(xiàn)，變形菌門和擬桿菌門與葉長和株高顯著正相關（P<0.05）；酸桿菌門、放線菌門和芽單胞菌門與葉長和株高顯著負相關（P<0.01），與葉片氮含量顯著正相關（P<0.05）；厚壁菌門與葉片磷含量顯著負相關（P<0.05）；綠彎菌門與葉厚度顯著正相關（P<0.05）。

表6 土壤細菌多樣性指數(shù)、優(yōu)勢種群相對豐度與植物功能性狀的相關性Table 6 Correlation of soil bacterial diversity indices and the relative abundance of dominant taxa with plant functional traits

3 討論

3.1 植物功能性狀對根際土壤細菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響

植物和土壤微生物間復雜的相互作用顯著影響陸地生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)功能和服務［22］。研究發(fā)現(xiàn)不同樹種根系對根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響不同［5］，且植物群落多樣性與土壤微生物群落多樣性呈正相關［23］。植物功能性狀反映了植物對環(huán)境的適應能力與權衡策略，能夠直接或間接影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)［11］，如株高和冠幅改變了光照條件和植物的光合作用［24］，直接影響土壤微生物生長和微生物群落間的競爭關系，進而影響土壤細菌群落結(jié)構(gòu)。此外，植物功能性狀會影響凋落物和腐殖質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量，通過改變土壤養(yǎng)分含量，從而使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化［13］。如Wang 等［14］對溫帶沙漠土壤細菌的研究發(fā)現(xiàn)葉片碳氮比可以直接影響土壤細菌群落結(jié)構(gòu)變化，Delgado-Baquerizo 等［13］通過對比研究澳大利亞和英國溫帶草原植物土壤微生物，發(fā)現(xiàn)葉片氮含量和比葉面積是驅(qū)動土壤細菌群落結(jié)構(gòu)變化的關鍵因子。本研究結(jié)果表明植物功能性狀與根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著的相關性（圖3），且株高、葉干物質(zhì)含量、比葉面積、葉厚度和葉長對根際細菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著性影響（圖4），說明在半干旱區(qū)，豆科植物根際土壤細菌群落多樣性變化受植物功能性狀的影響。然而，Leff 等［15］研究英格蘭英格伯勒國家自然保護區(qū)土壤微生物時認為其與植物功能性狀關系微弱，而與植物物種顯著相關，原因可能與研究區(qū)域的空間尺度不同有關。

圖4 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀的冗余分析Fig. 4 Redundancy analysis of bacterial community composition and plant functional traits in rhizosphere soil of C. liouana and C. microphylla

植物通過調(diào)節(jié)其功能性狀以適應環(huán)境變化，進而影響土壤過程和土壤微生物群落［13］。本研究中土壤細菌多樣性與葉厚度呈顯著正相關（表6），這是因為在半干旱地區(qū)，錦雞兒屬植物通過增加葉厚度的資源投資，減少了植物內(nèi)部水分和養(yǎng)分的流失［7］，有利于提高資源利用效率和光合作用效率［25］，作為光合作用產(chǎn)物的根系分泌物隨之發(fā)生改變，進而影響根際土壤細菌多樣性。Millard 等［26］研究發(fā)現(xiàn)株高的增加，能夠提高土壤微生境資源異質(zhì)性，促進土壤細菌的生長，然而本研究與其結(jié)果不一致，可能是由于錦雞兒屬植物生境中土壤營養(yǎng)物質(zhì)貧瘠，植株高度的增加，有助于避免其遭受沙埋威脅，但同時也降低了葉片凋落物的數(shù)量和地下生物量的投入，導致根際土壤細菌多樣性的減少。此外，本研究發(fā)現(xiàn)植物葉片氮含量與土壤細菌多樣性顯著正相關，這與Delgado-Baquerizo等［13］的研究結(jié)果一致，原因是葉片作為光合作用的主要場所，積累了大量有機質(zhì)且能合成蛋白質(zhì)、核酸等多種化合物［27］，通過影響葉片凋落物氮含量及碳氮比，改變凋落物的分解速率，進而影響根際土壤細菌多樣性。同時，較高的氮水平有利于維持高光合作用，為植物根系分配更多的光合物質(zhì)，提高了根際土壤中有機質(zhì)含量［28］，使根際土壤細菌多樣性增加。

3.2 中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)差異

土壤細菌的種類和數(shù)量對土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、植物生長及抗脅迫能力有直接影響，能夠反映土壤質(zhì)量及環(huán)境脅迫［29］。丁新景等［5］研究發(fā)現(xiàn)黃河三角洲4 種人工林根際土壤細菌多樣性存在差異，劉方春等［30-31］研究指出，隨著干旱強度的增加，核桃（Juglans regia）根際土壤微生物多樣性指數(shù)顯著降低，櫻桃（Cerasus pseudocerasus）根際土壤細菌的數(shù)量先增加后減小。在本研究中，中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌多樣性指數(shù)間無顯著差異，原因可能與植物種類及植物在不同采樣點受干旱脅迫強度不同有關。

從群落結(jié)構(gòu)的角度分析，中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌群落存在顯著差異（圖1）。在根際土壤中，根系分泌物在介導植物與周圍細菌的相互作用中起關鍵作用［28］。已有研究表明，根系分泌物對根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)具有選擇塑造作用，環(huán)境條件的改變會影響根系分泌物成分變化［32］，這可能是造成2 種錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異的原因。本研究中，2 種錦雞兒根際土壤細菌均以變形菌門、酸桿菌門、擬桿菌門和放線菌門為主要類群，這些優(yōu)勢菌群具有一定的耐旱性，能夠適應極端干旱環(huán)境。其中，變形菌門是細菌中最大的菌門，包含多種代謝種類的細菌，土壤有機質(zhì)含量越高，其生長越好，且能夠增強土壤的固氮能力［33］。擬桿菌門中的菌株作為有機碳的主要礦化者，可以增加土壤有機碳的含量，并為微生物生長及土壤酶活性提供能量［34］。研究發(fā)現(xiàn)中間錦雞兒根際土壤中變形菌門和擬桿菌門相對豐度顯著高于小葉錦雞兒，這是由于中間錦雞兒較小葉錦雞兒更適應干旱環(huán)境［35］，植物生長狀況較好（表2），通過影響凋落物和根系分泌物的輸入，改變了地下土壤有機碳含量［28］，有機碳的累積為變形菌門和擬桿菌門中的菌株生長繁殖提供了有利條件，且變形菌門和擬桿菌門屬于富營養(yǎng)細菌，能有效利用土壤中碳、磷營養(yǎng)元素，從而促進兩類優(yōu)勢菌的生長。小葉錦雞兒根際土壤中酸桿菌門、放線菌門和芽單胞菌門相對豐度顯著高于中間錦雞兒。已有研究表明，酸桿菌門中的菌株是一類新劃分出的細菌類群，目前已知酸桿菌門屬于寡營養(yǎng)型細菌，具有較強的抗逆性，能夠在土壤養(yǎng)分匱乏的環(huán)境中生存，并對該條件下的纖維素降解起到重要作用［36］。劉方春等［31］研究指出，水分含量會影響植物根系的生長和活力，從而影響植物根系分泌物的含量，中間錦雞兒生長環(huán)境較干旱，導致根際土壤中放線菌門的相對豐度降低，且放線菌門中的菌株具有共生固氮和解磷作用［37］，在土壤氮素循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。在屬水平上，根瘤菌屬是2 種錦雞兒土壤中已分類菌群中的優(yōu)勢屬（1.61%~22.11%），且中間錦雞兒根際土壤中根瘤菌屬的相對豐度顯著高于小葉錦雞兒。根瘤菌屬于革蘭氏陰性細菌，能與豆科植物形成共生固氮體系［38］，提高土壤中氮素含量，使土壤肥力得到改善。同時，豆科植物中根瘤菌具有解磷機制［39］，能夠利用難溶性磷，使植物在低磷土壤上正常生長，Li 等［40］研究檸條錦雞兒（Caragana korshinskii）根瘤菌遺傳多樣性時發(fā)現(xiàn)，土壤中速效磷含量是影響根瘤菌分布的主要因子。這些研究有助于解釋中間錦雞兒相對于小葉錦雞兒更能適應干旱和養(yǎng)分匱乏的環(huán)境。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，在屬分類水平上未分類菌群占細菌總數(shù)的16.10%~29.35%，說明2 種錦雞兒根際土壤中還存在未被挖掘利用的微生物資源，需要進一步探索。

4 結(jié)論

中間錦雞兒和小葉錦雞兒根際土壤細菌以變形菌門、酸桿菌門、擬桿菌門和放線菌門為主要類群，且中間錦雞兒根際土壤中變形菌門和擬桿菌門的相對豐度顯著高于小葉錦雞兒（P<0.01），酸桿菌門、放線菌門和芽單胞菌門的相對豐度顯著低于小葉錦雞兒（P<0.01）。而且2 種錦雞兒根際土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與植物功能性狀之間存在顯著相關性（P<0.01），且冗余分析結(jié)果表明，株高、葉干物質(zhì)含量、比葉面積、葉厚度和葉長是影響土壤細菌群落結(jié)構(gòu)構(gòu)建的主要因素。本研究驗證了植物功能性狀能夠影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，為進一步探究荒漠地區(qū)植物土壤微生物群落多樣性與環(huán)境因子的相關性提供了理論基礎。