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    鴨綠江入??跐竦赝寥兰?xì)菌群落結(jié)構(gòu)和組裝機(jī)制

    2025-03-22 00:00:00宋宇高明曲貴偉張春鵬李曉玲李富祥
    水生態(tài)學(xué)雜志 2025年2期
    關(guān)鍵詞:群落結(jié)構(gòu)

    摘要:為了探究鴨綠江入??跐竦刂型寥兰?xì)菌的群落多樣性、結(jié)構(gòu)及其組裝機(jī)制,利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)灘涂鹽土、堿蓬草鹽土、沼澤土、水稻土、草甸土和棕壤等6種典型土壤的細(xì)菌群落進(jìn)行16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序,并基于系統(tǒng)發(fā)育二進(jìn)制的零模型分析(model analysis)解析細(xì)菌群落組裝機(jī)制。結(jié)果表明,變形菌門(mén)(Proteobacteria)平均相對(duì)豐度最高(38.5%),其次為酸桿菌門(mén)(Acidobacteria,18.2%)和擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes,9.7%)。6種土壤類(lèi)型細(xì)菌群落的α多樣性和β多樣性整體差異顯著(Plt;0.05)。主要菌門(mén)和菌屬與環(huán)境因子的冗余分析(RDA)結(jié)果表明,土壤有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、電導(dǎo)率(EC)、全硫(TS)和pH是主要影響因子。基于零模型的群落組裝分析表明,鴨綠江口濕地土壤細(xì)菌群落組裝以隨機(jī)性為主導(dǎo),其中擴(kuò)散限制貢獻(xiàn)最大,在群落組裝中占40.52%。研究結(jié)果可為鴨綠江口濕地生態(tài)管理提供參考。

    關(guān)鍵詞:濕地;細(xì)菌多樣性;群落結(jié)構(gòu);組裝機(jī)制;鴨綠江口

    中圖分類(lèi)號(hào):Q938.1;X172" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A" " " " 文章編號(hào):1674-3075(2025)02-0214-09

    濱海濕地是在潮汐力、淡水輸入、沉積物運(yùn)輸和生物群作用下,在靠近大陸邊緣地區(qū)形成的最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng),能提供諸如風(fēng)暴緩沖、漁業(yè)生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、生物多樣性維護(hù)等服務(wù)(Zhao et al,2016)。微生物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要分解者,細(xì)菌是微生物群落的重要組成部分,約占微生物類(lèi)群的70%且遺傳多樣性較為豐富,能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解及大量有用物質(zhì)釋放,在碳氮循環(huán)過(guò)程中起著重要的促進(jìn)作用,可推動(dòng)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)(Angeloni et al,2006;李龍山等,2016)。研究微生物群落結(jié)構(gòu)及其和環(huán)境變量之間的關(guān)系對(duì)于全面了解濕地中微生物的群落組裝過(guò)程具有重要意義(Nyirabuhoro et al,2021)。而探究微生物群落組裝過(guò)程可為解釋微生物多樣性的變化原因提供依據(jù)。確定性過(guò)程和隨機(jī)過(guò)程通常會(huì)影響微生物群落的組裝模式(Ndayishimiye et al,2020)。確定性過(guò)程可以用生態(tài)位理論來(lái)解釋?zhuān)摾碚撜J(rèn)為種間相互作用(競(jìng)爭(zhēng)、捕食、寄生和互惠)和環(huán)境過(guò)濾(鹽度、pH和溫度)都會(huì)影響群落結(jié)構(gòu)。隨機(jī)過(guò)程被歸于中性理論,認(rèn)為微生物群落減少或增加之間存在的隨機(jī)平衡是由隨機(jī)因素(出生、死亡、遷移、物種形成)和有限擴(kuò)散控制(Chase amp; Myers,2011;Chen et al,2019)所致。零模型可被應(yīng)用于量化組裝過(guò)程的各種潛在機(jī)制(Stegen et al,2012)。

    分子生物學(xué)迅猛發(fā)展,尤其是高通量測(cè)序技術(shù),因其通量高、準(zhǔn)確率高且成本低,在土壤微生物物種、多樣性、結(jié)構(gòu)和功能的研究中得到廣泛應(yīng)用(劉馳等,2015;王鵬等,2017)。鴨綠江口濕地位于黃海北岸的遼寧省東港市,是遼寧省重要的濱海濕地,被稱(chēng)為“我國(guó)原始濱海濕地的縮影” ,也是東北亞鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線上的重要停歇站和補(bǔ)給站(許秀娥等,2022)。目前,對(duì)該濕地的研究主要聚焦于濕地生物多樣性的相關(guān)評(píng)價(jià)、鴨綠江口重金屬沉積物空間分布特征和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、鴨綠江口水質(zhì)環(huán)境對(duì)動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響等(孫寶娣等,2017;張春鵬和李富祥,2016;張廣帥等,2022),而對(duì)該地域的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究選擇鴨綠江入海口濕地為研究對(duì)象,基于16S rRNA基因擴(kuò)增子的高通量測(cè)序和基于系統(tǒng)發(fā)育二進(jìn)制的零模型分析(model analysis),探討濕地土壤中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子和組裝機(jī)制,以期為開(kāi)發(fā)利用鴨綠江口濕地提供重要參考。

    1" "材料與方法

    1.1" "研究區(qū)概況

    鴨綠江口濕地(39°40'~40°40' N,123°31'~124°09' E)總面積99 714.38 hm2,沿海岸線呈帶狀分布,岸線總長(zhǎng)度129.26 km。鴨綠江口濕地陸地年平均氣溫9.3 ℃,年平均降水量863 mm。濕地主要土壤類(lèi)型是無(wú)植被的灘涂鹽土(TFSS)、堿蓬草鹽土(SSSS)、蘆葦草沼澤土(BS)、水稻土(PS)、結(jié)縷草的草甸土(MS)和斛櫟樹(shù)的棕壤(BFS)等6種。除棕壤是由酸性巖和黃土、紅土等形成外,其他土壤都由坡沖積物和沖積海積物形成。TFSS在鴨綠江水和黃海海水交匯處的裸露泥灘,多在淹沒(méi)處,SSSS、BS和PS則處于干濕交替。MS和BFS相對(duì)位置較高且遠(yuǎn)離海洋,除遇洪水外,很少被淹沒(méi)。

    1.2" "樣品采集

    2022年9月29日于鴨綠江口濕地選取6種不同土壤類(lèi)型的樣地(圖1):1號(hào)樣地-灘涂鹽土(TFSS)(39°55'00.24\" N,123°38'44.35\" E),2號(hào)樣地堿蓬鹽土(SSSS)(39°49'56.62\" N,123°37'50.35\" E),3號(hào)樣地沼澤土(BS)(39°55'2.47\" N,123°38'41.29\" E),4號(hào)樣地水稻土(PS)(39°54'9.25\" N,123°36'42.26\" E),5號(hào)樣地草甸土(MS)(39°54'2.38\" N,123°36'46.11\" E),6號(hào)樣地棕壤(BFS)(39°54'40\" N,123°36'28\" E)。在6個(gè)樣地中分別隨機(jī)選取3個(gè)采樣點(diǎn),每個(gè)采樣點(diǎn)按照五點(diǎn)采樣法選擇5個(gè)10 cm×10 cm規(guī)格的樣方,采集0~20 cm土層的土壤, 5個(gè)土樣混勻后分為兩部分,一部分裝入密封無(wú)菌袋中,放入干冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室,于-80 ℃保存,用于DNA提取和高通量測(cè)序;另一部分裝入塑料袋中,常溫帶回實(shí)驗(yàn)室,風(fēng)干后用于土壤理化性質(zhì)測(cè)定。

    1.3" "土壤理化因子的測(cè)定

    pH用酸度計(jì)測(cè)定;電導(dǎo)率(ES)用電導(dǎo)率儀測(cè)定;總硫(TS)測(cè)定采用自動(dòng)總硫分析儀;有機(jī)碳(SOC)采用分光光度法;全氮(TN)采用蒸餾后滴定法;全磷(TP)測(cè)定采用堿融-分光光度法;全鉀(TK)測(cè)定采用堿融-原子吸收法(鮑士旦,2000)。

    1.4" "細(xì)菌16S rRNA 基因測(cè)序

    利用FastDNA? Spin Kit for Soil試劑盒對(duì)18個(gè)樣品進(jìn)行土壤微生物基因組DNA提取,提取的DNA經(jīng)適當(dāng)稀釋后在-20 ℃條件下保存。用通用引物338 F:5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′和806R:

    5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′擴(kuò)增細(xì)菌16 S rRNA基因的V3~V4區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,并利用Illumina公司的Miseq paired-end(2×300 bp)平臺(tái)委托北京百邁克生物對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行高通量測(cè)序。

    1.5" "數(shù)據(jù)分析

    測(cè)序得到的原始序列利用Trimmomatic V 0.33軟件進(jìn)行過(guò)濾;然后分別使用cutadapt1.9.1和QIIME2 2020.6(Bolyen et al,2019)軟件中的data2(Callahan et al,2016)進(jìn)行引物序列的識(shí)別、去除和去噪,雙端序列拼接并去除嵌合體序列,得到最終有效數(shù)據(jù),按照97%相似性將優(yōu)化序列劃分可操作分類(lèi)單元(OTU)。以SILVA為參考數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)優(yōu)質(zhì)序列進(jìn)行注釋?zhuān)傻玫矫總€(gè)特征對(duì)應(yīng)的物種分類(lèi)信息(Quast et al,2013)。利用Rv3.1.1軟件(picante,v1.8.2)計(jì)算微生物多樣性指數(shù)(Wang et al,2021)。通過(guò)基于Bray-Curtis距離的M非度量多維標(biāo)定法(NMDS)可視化采樣點(diǎn)之間微生物群落分布的差異,并通過(guò)排列多重方差分析(PERMANOVA)進(jìn)一步檢驗(yàn)差異的顯著性(Vickman et al,2020)。利用Rv3.1.1軟件(vegan v2.3-0)進(jìn)行RDA冗余分析,以獲取細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。為了研究細(xì)菌群落組裝方式,使用一種基于系統(tǒng)發(fā)育二進(jìn)制的零模型分析(infer community assembly mechanisms by phylogenetic bin-based 1 model analysis,iCAMP)來(lái)定量推斷群落組裝機(jī)制,即利用R軟件中的picante功能計(jì)算β-平均最近的分類(lèi)單元距離(βMNTD)和β最近的分類(lèi)單元指數(shù)(βNTI)來(lái)評(píng)估樣品間系統(tǒng)發(fā)育(Faust amp; Raes,2012;Zhou amp; Ning,2017)。βNTI計(jì)算為觀測(cè)到的βMNTD值偏離零分布(999個(gè)零重復(fù))的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)。若β-NTI值在-2和2之間,則群落組裝被認(rèn)為主要受隨機(jī)過(guò)程的控制。然而,如果β-NTI值超出這個(gè)范圍,那么確定性過(guò)程在構(gòu)建微生物系統(tǒng)發(fā)育的更替中具有更重要的功能(Meyerhof et al,2016)。為進(jìn)一步確定隨機(jī)性過(guò)程的分類(lèi),利用vegan 包計(jì)算了基于群落的 Bray-Curtis 矩陣的Raup-Crick 矩陣(matrix) (Stegen et al,2012)。RCbray≥0.95、≤-0.95和|RCbray|lt;0.95 分別代表擴(kuò)散限制、同質(zhì)性擴(kuò)散和不明確過(guò)程(Ning et al,2020)。所有數(shù)據(jù)的差異采用通用線性模式分析,平均值比較使用 Newman-Keuls在Plt;0.05下檢驗(yàn)顯著性差異。

    2" "結(jié)果與分析

    2.1" "鴨綠江口濕地土壤理化性質(zhì)

    從表1可以看出,鴨綠江口濕地6種主要土壤類(lèi)型的全鉀含量無(wú)顯著差異(Pgt;0.05)。全氮含量上,BS、PS、MS和BFS之間無(wú)顯著差異(Pgt;0.05),全磷含量上呈現(xiàn)逐漸增高又逐漸遞減的趨勢(shì)。SSSS中的電導(dǎo)率為(1 555.67±242.44)μS/cm,是BS的1.87倍,是另外4種土壤類(lèi)型的8.18~24.92倍。TFSS、PS、MS、和BFS之間的電導(dǎo)率差異不顯著且呈現(xiàn)遠(yuǎn)離海洋方向逐漸遞減的趨勢(shì)。離海洋方向最遠(yuǎn)的BFS中的有機(jī)碳含量最高,達(dá)到(32.53±3.15)mg/g??偭蚝可蟿t是SSSS和MS、BFS有顯著差異。在pH上,TTSS的pH最高,從SSSS到PS逐漸遠(yuǎn)離海洋方向呈現(xiàn)遞減趨勢(shì),BFS的pH最低。

    2.2" "鴨綠江口濕地中土壤細(xì)菌群落多樣性

    不同樣品通過(guò)16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序獲得的原始序列數(shù)為48 750~78 583,這些原始序列經(jīng)過(guò)抽樣處理后,再以97%為閾值在不同樣本中劃分為1 210~2 245個(gè)OTU(表2)。 α多樣性結(jié)果顯示,鴨綠江口濕地6種主要土壤類(lèi)型細(xì)菌群落的整體差異顯著(Plt;0.05)。PS樣本細(xì)菌多樣性指數(shù)最高(表3),Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)分別為2 244.67±52.20和10.12±0.10。

    β多樣性分析是通過(guò)對(duì)不同生境或微生物群落間的物種多樣性進(jìn)行組間比較分析來(lái)探索不同分組樣本間群落組成的相似性或差異性。非度量多維尺度分析(scale analysis,NMDS)圖形常用作微生物群落研究的β多樣性分析。如圖2所示,NMDS分析中,stress=0.076 7lt;0.1,表明排序分析結(jié)果合理,鴨綠江口濕地6種土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著(PERMANOVA,Plt;0.05)。

    2.3" "鴨綠江口濕地土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

    鴨綠江口濕地細(xì)菌群落中變形菌門(mén)(Proteobacteria)平均相對(duì)豐度最高(38.5%),其次為酸桿菌門(mén)(Acidobacteria,18.2%)和擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes,9.7%)(圖3a)。酸桿菌門(mén)隨著不同植被的定殖,相對(duì)豐度逐漸增加,在遠(yuǎn)離海洋的BFS處達(dá)到最大值27.3%。脫硫桿菌門(mén)(Desulfobacterota)則呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì),其在SSSS中的相對(duì)豐度最高(9.6%),在BFS中則只有0.003%。酸桿菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)(Gemmatimonadetes)、綠彎菌門(mén)(Chloroflexi)、粘細(xì)菌門(mén)(Myxococcota)、脫硫桿菌門(mén)和硝化菌門(mén)(Nitrospirota)等7種菌門(mén)在各樣品中差異顯著(ANOVA,Plt;0.05)。菌屬層面,溶桿菌屬(Lysobacter)在無(wú)植被定殖的TFSS中相對(duì)豐度最高,達(dá)到7.76%,隨著不同植被定殖,相對(duì)豐度極劇下降,BFS最低,只有0.04%。海洋伍斯菌(Woeseia)在SSSS中最多(8.26%),其次是TFSS(1.33%),其余樣品則微乎其微,甚至在BFS中為0。鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)則在MS中的相對(duì)豐度值最高(3.59%),其次為BFS(2.00%)、BS(1.42%)和PS(1.43%),而TFSS和SSSS則非常少,僅有0.44%和0.03%(圖3b)。

    主要菌門(mén)、菌屬和土壤理化因子的冗余分析(RDA)結(jié)果顯示,pH、EC、TS、TP、SOC和TN對(duì)主要菌門(mén)和菌屬都有顯著影響,而TK的影響微弱。變形菌門(mén)與pH、EC、TS呈正相關(guān),與TP、SOC和TN呈負(fù)相關(guān);酸桿菌門(mén)與SOC、TN和TK呈正相關(guān)而與pH、EC、TS、TP呈負(fù)相關(guān);脫硫桿菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、綠彎菌門(mén)和硝化菌門(mén) 均與pH、EC、TS、TP呈正相關(guān),與SOC、TN和TK呈負(fù)相關(guān)。未分類(lèi)細(xì)菌、溶桿菌屬、伍斯菌屬、Subgroup_10均與EC、TS和pH呈正相關(guān),與TN、SOC和TK呈負(fù)相關(guān)(圖4)。

    2.4" "鴨綠江口濕地土壤細(xì)菌群落組裝

    探究群落組裝過(guò)程可有效解讀微生物群落組裝機(jī)制。細(xì)菌群落組裝零模型分析結(jié)果表明,鴨綠江口濕地6種主要土壤類(lèi)型樣本的群落構(gòu)建過(guò)程均以隨機(jī)過(guò)程為主導(dǎo)(-2lt;βNTIlt;2),確定性過(guò)程的貢獻(xiàn)較少。隨機(jī)過(guò)程可分為擴(kuò)散限制、不確定過(guò)程和同質(zhì)擴(kuò)散。其中擴(kuò)散限制(diffusion limitation)是主要的隨機(jī)過(guò)程,占比達(dá)40.52%,在SSSS、TFSS、BS、PS、MS和BFS 6種樣品中分別占21.57%、12.42%、16.34%、11.76%、5.88%和10.46%;不明確過(guò)程(undominated process)占比30.07%;同質(zhì)擴(kuò)散(mass diffusion)占比8.5%。確定性過(guò)程可分為同質(zhì)選擇和異質(zhì)選擇,其中同質(zhì)選擇占2.61%,異質(zhì)選擇占19.61%。在PS中兩種過(guò)程占比均為0,在MS和SSSS中同質(zhì)選擇過(guò)程占比也為0(圖5)。

    3" "討論

    3.1" "鴨綠江口濕地土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)

    本研究樣品采自于鴨綠江口濕地枯水期,與江蘇鹽城原生濱海濕地(趙婧和祝遵凌,2019)和鄱陽(yáng)湖典型濕地(王鵬等,2017)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)研究的采集時(shí)期一致,具有普遍意義。細(xì)菌群落多樣性和豐富性使?jié)竦卦谟袡C(jī)物降解、營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)和溫室氣體排放等方面承擔(dān)著重要的生態(tài)功能(Kosolapov et al,2004;Martins et al,2011)。本文研究的6種主要濕地土壤類(lèi)型中,多樣性指數(shù)(Shannon指數(shù))和豐富度指數(shù)(Chao1指數(shù))排序均為PSgt;BSgt;SSSSgt;MSgt;TFSSgt;BFS。表明遠(yuǎn)離海洋且無(wú)海水覆蓋的BFS的α多樣性最低,其余不同植被定殖的濕地土壤的α多樣性均高于裸灘鹽土TFSS,這可能與不同植被類(lèi)型對(duì)土壤細(xì)菌群落造成一定影響有關(guān)(季淮等,2021)。鴨綠江口濕地6種土壤的淹水時(shí)間和頻率差別較大,TFSS屬于裸露的泥灘,一年中大部分時(shí)間都處于淹水狀態(tài),BS、PS和SSSS則處于干濕交替狀態(tài),MS和BFS一般不會(huì)被淹水。有研究表明,水文條件的變化會(huì)對(duì)土壤微生物群落產(chǎn)生重要影響(Rees et al,2006)。也有研究表明,干濕交替可明顯促進(jìn)部分細(xì)菌的生長(zhǎng),與淹沒(méi)區(qū)差異顯著(王鵬等,2017)。本研究中,基于NMDS圖形的β多樣性分析得出樣品的群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異,這一結(jié)論與上述研究相符。變形菌門(mén)在許多濕地細(xì)菌群落中都具有最高的相對(duì)豐度(Yu et al,2012;Yun et al,2014),在鴨綠江口濕地土壤中也是主導(dǎo)門(mén)類(lèi)。其在6種土壤類(lèi)型中的相對(duì)豐度差異不顯著,在TFSS中相對(duì)豐度最高。隨著濕地中不同植被定殖,其在土壤中的相對(duì)豐度會(huì)有所變化。酸桿菌門(mén)在BFS的相對(duì)豐度最高,其平均相對(duì)豐度位居第2。研究證實(shí)酸桿菌門(mén)在干旱土壤中的豐度較高(Zeglin et al,2011),這與本研究結(jié)果相似。酸桿菌門(mén)相對(duì)豐度沿海面至坡地大致呈逐漸增多的趨勢(shì),在不被淹沒(méi)的BFS處達(dá)到最大。擬桿菌門(mén)廣泛分布在人類(lèi)腸道、海洋沉積物、近岸海域等環(huán)境中,被認(rèn)為是藻類(lèi)多糖的主要降解者,在海洋碳元素生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中起重要作用(Zheng et al,2021)。海洋伍斯菌(Woeseia)主要存在于海洋沉積物中,本研究中其在SSSS中的相對(duì)豐度最高,其次是TFSS,隨著離海洋距離的增加,其相對(duì)豐度明顯下降,在BFS中則無(wú)此菌屬。研究表明,Woeseia可利用海洋沉積物中的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和其他有機(jī)殘留物碎屑中的蛋白質(zhì)物質(zhì),利于海洋環(huán)境中蛋白質(zhì)物質(zhì)循環(huán)(Hoffmann et al,2020)。鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)在TFSS和SSSS中的相對(duì)豐度極低,而在遠(yuǎn)離海洋的濕地土壤中則有較高豐度。該菌屬對(duì)金屬離子有一定的吸附能力,可去除土壤中的重金屬離子(Chen,2011),對(duì)天然濕地中的鉻污染具有一定還原能力。

    樣品中土壤的細(xì)菌群落與環(huán)境因子的RDA分析顯示,變形菌門(mén)與TN成反比,這和它能在含氮量少的土壤中提供固氮能力的特性相符,同時(shí),變形菌門(mén)與EC成正比而與TP成反比,這可能和濕地的高鹽度會(huì)影響微生物對(duì)磷素的吸收有關(guān)(李玲玲等,2009)。擬桿菌門(mén)是富營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌,與TN成反比,這與李秋霞等(2019)的研究結(jié)果一致。

    3.2" "鴨綠江口濕地中土壤細(xì)菌群落構(gòu)建機(jī)制

    了解微生物群落組裝機(jī)制對(duì)于揭示生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性意義重大,是微生物生態(tài)學(xué)研究的核心目標(biāo)之一?;趇CAMP的零模型分析方法不僅可量化各生態(tài)過(guò)程對(duì)群落組裝的貢獻(xiàn)度,且性能出色。其敏感性為0.82~0.94、準(zhǔn)確度為0.93~0.99、精密度為0.80~0.94、特異性為0.95~0.98(Ning et al,2020)。研究證實(shí)隨機(jī)性組裝過(guò)程可讓細(xì)菌群落更能應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化(Nemergut et al,2013)。Yang等(2022)在研究奧林匹克森林公園濕地系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn),豐富分類(lèi)群的組裝受隨機(jī)過(guò)程(不明確過(guò)程和擴(kuò)散限制)支配,表明豐富分類(lèi)群可適應(yīng)環(huán)境變化來(lái)維持群落結(jié)構(gòu)。Zhang等(2022)在研究自然海洋環(huán)境時(shí)發(fā)現(xiàn),隨機(jī)過(guò)程在塑料圈微生物群落結(jié)構(gòu)形成中的作用比確定性過(guò)程更大,且擴(kuò)散限制對(duì)微生物演替軌跡的影響更大。本研究中βNTI值在-2和2之間,說(shuō)明隨機(jī)性過(guò)程主要塑造了群落組裝,原因可能是鴨綠江口濕地在植物的演替過(guò)程中,土壤環(huán)境會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,而土壤作為固體基質(zhì)不會(huì)像水流那樣易擴(kuò)散。另外,所有樣品中的主要菌群是變形桿菌的分類(lèi)群,這些分類(lèi)群擁有廣泛的生態(tài)位寬度,并且群落組裝受隨機(jī)碰撞的支配(Wang et al,2019)。

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    (責(zé)任編輯" "鄭金秀)

    Structure of Soil Bacterial Communities and Mechanisms of Assembly in the Yalu River Estuary Wetland

    SONG Yu1, GAO Ming1, QU Guiwei1, ZHANG Chunpeng1, LI Xiaoling2, LI Fuxiang3,4

    (1. The Yalu River Basin Research Institute,Liaodong University, Dandong" "118003, P.R. China;

    2. School of Food and Pharmaceutical Engineering, Wuzhou University, Wuzhou" "543100, P.R. China;

    3. School of science,Liaodong University,Dandong" "118003, P.R. China;

    4. Collaborative Innovation Center of \"High-quality Marine Economy\" for Universities in Liaoning Province, Dandong" "118003,P.R. China)

    Abstract:In this study, we explored bacterial community structure, diversity and assembly mechanisms in soils of the Yalu River estuary wetland using high-throughput sequencing technology and iCAMP model (infer Community Assembly Mechanisms by Phylogenetic-bin-based 1 model). Six representative soil types in the wetland were selected for study, including tidal flat saline soil (TFSS), Suaeda salsa saline soil (SSSS)," bog soil (BS), paddy soil (PS), meadow soil (MS) and brown forest soil (BFS). On September 29 of 2022, soil samples were collected in triplicate from sampling plots using the five-point sampling method. The samples for each soil type were mixed and divided into two groups for 16SrRNA gene extraction and high-throughput sequencing, and determination of soil physiochemical parameters. The average relative abundance of Proteobacteria was highest (38.5%), followed by Acidobacteria (18.2%) and Bacteroidetes (9.7%). The abundance of Acidobacteria increased where vegetation was colonized by Acidobacteriota, reaching a maximum of 27.3% in BFS located farthest from the ocean. Desulfobacterota exhibited the opposite trend, with the highest relative abundance of 9.6% in SSSS" and only 0.003% in BFS. The overall differences in α diversity and β diversity among the bacterial communities of the six soil types were significant (Plt;0.05). The relationships of primary bacterial phyla and genera with environmental factors were analyzed by redundancy analysis and the results show that soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), conductivity (EC), total sulfur (TS) and pH were the primary influencing factors. The 1 model-based community assembly analysis shows that soil bacterial community assembly in the Yalu River estuary wetland is dominated by randomness, accounting for 79.09% of the community assembly, of which dispersal limitation contributed the most, accounting for 40.52% of the assembly. In conclusion," this study revealed the differences in the diversity and structure of the soil bacterial community in Yalu River estuary wetland, the relationship between environmental factors and bacterial community structure, and the mechanism of bacterial community assembly, providing an important reference for the ecological management of Yalu River estuary wetland.

    Key words: wetland; bacterial diversity; community structure; assembly mechanism; Yalu River estuary

    基金項(xiàng)目:遼寧省教育廳項(xiàng)目(LJKZ1126);遼東學(xué)院鴨綠江流域研究院開(kāi)放課題(YLJ20220103);遼寧省2023年度教育廳基本科研項(xiàng)目(JYTMS20230701)。

    作者簡(jiǎn)介:宋宇,1971年生,女,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要從事環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail:763869365@qq.com

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