广西北部湾滩涂入侵植物互花米草根际微生物群落分析及促生菌、新种的挖掘

来源 :广西民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shyandi123
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互花米草(Spartina alterniflora)入侵导致近海生物栖息环境严重破坏,已经严重影响了广西当地红树林和滩涂生态系统,严重影响生态环境并对水产养殖业造成巨大的经济损失。但有关根际微生物群落多样性及对土著微生物群落影响未见有人报道。本实验采用鸟枪法宏基因组测序,并结合土壤理化性质和土壤酶活分析不同入侵程度互花米草入侵对根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。通过纯培养方法分离不同入侵程度互花米草根际土壤和互花米草植株根、茎、叶中可培养细菌。利用功能平板和平板对峙法筛选具有促生活性的菌株和具有抑菌活性的内生菌。对潜在新分类单元,利用多相分类法,进行系统分类学研究。本探究为研究互花米草入侵机制提供新的研究思路并为后续农业应用提供微生物资源。主要研究结论如下:(1)互花米草的入侵较大程度改变了土壤细菌的群落组成和相对丰度。互花米草未入侵土壤样品(Control,CK)、互花米草刚刚入侵根际土壤样品(Just the invasion,JI)、互花米草大范围入侵根际土壤样品(Successful invasion,SI)的特有的OTUs分别为58,293和57。互花米草入侵增加了土壤微生物的群落多样性,提高土壤中微生物群落的丰富度和均匀度,Shannon、Richness、Pielou指数均有增加。从门水平看不同入侵程度样品优势菌属均为变形菌门(Proteobacteria),而从纲水平看未入侵土壤样品α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)占主导地位,互花米草入侵后优势菌属均γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)。不同细菌种群在不同样品中的相对丰度具有一定的差异,各个样品的优势菌群不尽相同,在互花米草刚刚入侵优势菌为弧菌和Arcobacter nitrofigilis,而在成功入侵Aestuariivita boseongensis又和弧菌一起成为了优势菌种,互花米草的入侵可以改变土壤微生物的生存环境,从而使得土壤中的优势菌属发生动态变化。(2)互花米草的入侵使得土壤微生物种群组成产生显著性差异。PCA分析,各组样品的距离分散,样品的种群组成结构差异明显。LEf Se分析(选择LDA>3.5微生物)分别确定了CK组、JI组、SI组包括36、17和21个显著差异的生物标志物(biomarker)。(3)互花米草的入侵改变了土壤酶活和理化性质。互花米草入侵使土壤碱性磷酸酶(S-AKP)、脲酶(S-UE)、多酚氧化酶(S-PPO)活力均有增加。总体来看,互花米草入侵后,有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、总磷(TP)、总氮(TN)、铵态氮(NH4+N)、亚硝态氮(NO2--N)、硝态氮(NO3--N)均提高,PH和盐度差异不明显。(4)JI组细菌群落与土壤总氮(TN)、土壤亚硝态氮(NO2--N)最为相关,SI组微生物群落与土壤水溶性有机碳(WSOC)、土壤酸碱度(PH)最为相关,CK组形成的驱动因素尚未确定。与土壤总氮(TN)特别是土壤亚硝态氮(NO2--N)最为相关的优势菌群包括弓形杆菌属(Arcobacter)、褐杆菌属(Phaeobacter)、赤杆菌属(Erythrobacter)、Amphritea。与土壤总磷(TP)、土壤酸碱度(PH)最为相关的优势菌群有生丝单胞菌属(Hyphomonas)、发光杆菌属(Photobacterium)。与土壤水溶性有机碳(WSOC)最为相关的优势菌群包括红球菌属(Rhodococcus)、产微球茎菌属(Microbulbifer)、甲基球菌属(Methylomarinum)、Methyloceanibacter。(5)从不同入侵程度互花米草根际土壤和互花米草植株中分别筛选出525株细菌和269株内生细菌。根据菌落形态和培养特征以及Rep-PCR扩增结果比对后去重复,对141株菌株和82株菌进行16S r RNA基因测序,经过EZbio Cloud数据库在线比对,分属于4门6纲19目35科58属和6纲16目19科31属。(6)从互花米草根际菌中得到固氮菌32株(22.70%),溶磷菌19株(13.48%),产IAA细菌16株(11.35%)。互花米草内生菌中筛选得到固氮菌21株(29.17%),溶磷菌11株(13.88%),产IAA细菌22株(29.16%)。对尖孢镰刀菌有抑制作用的内生菌13株,抑菌率15.46%~68.31%,其中抑菌活性最好为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis),抑菌率为68.31%,具有进一步开发生防制剂的潜力。(7)从互花米草根际细菌中筛选到一株潜在新种GY10586,利用多相分类法确定其为Flexivirga属的一株潜在新种,命名为Flexivirga sp.,保藏号为GY10586T=NBRC 114183T=MCCC 1K04991T。
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