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根是植物吸收养分和水分的重要器官,其中细根(<1 mm或2 mm)主要介导植物养分吸收,而粗根(>2 mm)主要介导养分和水分运输。栖居于根系的相关微生物能够调节植物生长发育和养分吸收,并受到根系和土壤因素共同调控。同时,土壤中的养分存在空间分布差异并且影响根系特性,例如根径和活力。但是,对于根径差异及空间分布是否影响根系细菌群落(根际和根内)多样性和结构,以及这些菌群的筛选机制仍然不清楚。因此,本研究以刺槐作为研究对象,利用16S r RNA基因高通量测序技术和植物试验,分析不同土层中不同根径根系细菌群落多样性及其结构差异,探究根径和根层对根系细菌群落的影响,再通过接种不同根径的根际土壤悬液探究根际菌群对植物生长及根系形态特征的影响。主要结果如下:1.刺槐三个根径(RD1:<1 mm;RD2:1-2 mm;RD3:>2 mm)的根系细菌群落多样性和组成结构显著不同。根系细菌群落的α-多样性随根径增加而降低。不同的根径,其根际和根内富集的菌属不同,RD1根际富集的菌属为Variovorax、Lysobacter和Rhizobium等;RD2根际主要富集Phyllobacterium、Inquilinus和Bacillus等;RD1根内主要富集的菌属为Bradyrhizobium、Variibacter和Variovorax等;RD2根内的富集菌属为Psedonocardia、Inquilinus和Reyranella等。RD3根际和根内富集的主要菌属均为Bosea,其丰度可达31.9%和58.2%,其他菌属占比均较小。2.根层(四个土层,SD1:0-20 cm;SD2:20-40 cm;SD3:40-60 cm;SD4:60-100cm)影响根际和根内细菌群落多样性和组成结构。根际细菌群落的α-多样性随根层的增加而降低,其中,根层SD1的Shannon指数与SD2和SD4呈现显著差异;OTU richness除了在根层SD1与SD2之间无差异外,其他根层之间均存在显著差异;而根内细菌群落多样性在根层之间无显著性差异。不同根层的根系细菌群落在组成结构上差异显著,其中,根际细菌群落组成差异(R=0.296,P<0.001)比根内细菌群落组成差异(R=0.017,P<0.001)大,表明根际细菌群落的多样性和结构受土壤环境的影响比根内生菌的大。3.共发生网络结果表明不同根径和根层的根系细菌群落的共发生网络模式不同。根际细菌群落的网络复杂性随根径的变化趋势为RD1>RD2>RD3,随根层的变化趋势为SD1>SD2>SD3>SD4;根内细菌群落的网络复杂性随根层的变化趋势为RD3>RD1>RD2,随根层的变化趋势为SD4>SD3>SD1>SD2。进一步分析发现,不同根径的根际和根内细菌群落的网络关键类群不同,并且根际细菌群落的网络关键类群在RD1、RD2、RD3根际所占比例依次为0.72%、2.67%、3.00%,根内的关键类群比例依次为8.51%、11.67%、0.58%。结合网络复杂性,表明相互作用相对复杂的网络拥有较少的关键物种,相对简单的网络拥有较多的关键物种。4.植物试验结果显示接种细根根际土壤悬液(RD1-S处理)与接种粗根根际土壤悬液(RD3-S处理)的株高差异不显著,但其根系直径和比根长较大,同时,RD3-S处理的植物具有较大的根长、根系干重、地上干重、根系密度、根表面积和根系体积,表明RD3-S处理比RD1-S处理的植株根系发达,揭示了植物及其根系生长受到根际微生物群落的影响。本论文以刺槐根系细菌为研究对象,解析了不同根径及根层的细菌群落多样性和组成,阐明了根径和根层与根际和根内细菌群落之间的关系,揭示了根际和根内细菌群落受根系状态及根层土壤环境共同调节,结果为通过调节根系微生物实现微生物功能和根系适应性提供理论支持。