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栀子不同生育期根际土壤细菌群落结构的动态变化

李巧玲 肖忠 任明波 韩凤 胡开治

李巧玲, 肖 忠, 任明波, 韩 凤, 胡开治. 栀子不同生育期根际土壤细菌群落结构的动态变化[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 346 − 354 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801
引用本文: 李巧玲, 肖 忠, 任明波, 韩 凤, 胡开治. 栀子不同生育期根际土壤细菌群落结构的动态变化[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 346 − 354 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801
LI Qiao-ling, XIAO Zhong, REN Ming-bo, HAN Feng, HU Kai-zhi. Variation of Bacterial Community Structure in Gardenia jasminoides Rhizosphere at Different Growth Stages[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 346 − 354 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801
Citation: LI Qiao-ling, XIAO Zhong, REN Ming-bo, HAN Feng, HU Kai-zhi. Variation of Bacterial Community Structure in Gardenia jasminoides Rhizosphere at Different Growth Stages[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 346 − 354 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801

栀子不同生育期根际土壤细菌群落结构的动态变化

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020050801
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFC1700704)及重庆市科研院所绩效激励专项项目(cstc2018jxjl-jbky80002)资助
详细信息
    作者简介:

    李巧玲(1988−),女,重庆市人,硕士,助理研究员,主要从事中药材栽培学研究。E-mail: 907981840@qq.com

  • 中图分类号: S147.2

Variation of Bacterial Community Structure in Gardenia jasminoides Rhizosphere at Different Growth Stages

  • 摘要: 以三年生栀子(Gardenia jasminoides Ellis)的根际土壤为研究对象,分析了栀子不同生育期根际细菌群落结构的动态变化,以期为栀子的高产栽培提供科学依据。高通量测序结果显示,栀子各生育期土壤细菌多样性呈先升高后降低的趋势,在果实膨大期多样性最丰富;且每个生育期根际细菌群落的优势菌属不同,花蕾期的优势菌属为芽单孢菌属(Gemmatimonas),盛花期为c_Subgroup_6,果实膨大期为藓杆菌属(Bryobacter),盛果期为Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia。此外,通过UPGMA聚类分析可将四组样品聚为两类,花蕾期和盛花期聚为一类,果实膨大期与盛果期聚为另一类。同时,冗余分析(RDA)结果表明:不同土壤环境因子对栀子根际细菌群落组成的影响不同,芽单孢菌属、Candidatus_Solibacter、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)及藓杆菌属的相对丰度与土壤pH、碱解氮、速效钾含量及酸性磷酸酶、酸性蛋白酶活性呈显著正相关。综合分析表明,栀子根际土壤养分、酶活性及根际细菌组成均随生育期而发生波动,生产中可根据各指标变化规律进行有效调控,为栀子高产栽培提供参考。
  • 图  1  相似度为97%水平下各土壤样品的稀释曲线

    Figure  1.  Dilution curves of each soil sample at cutoff level of 3%

    图  2  不同土壤样品细菌OTU韦恩图

    Figure  2.  Venn diagrams of soil bacteria in the different treatments

    图  3  门水平栀子不同生育期土壤细菌的群落结构及分布

    Figure  3.  Structure and distribution of soil bacterial community at the phylum level at different growth stages of Gardenia J.

    图  4  栀子不同生长时期土壤细菌在属水平的聚类热图分析

    Figure  4.  Heatmap analysis of soil bacterial community at the genus level at different growth stages of Gardenia J.

    图  5  根际土壤细菌属水平的UPGMA聚类分析(a)和NMDS分析(b)

    Figure  5.  UPGMA clustering tree(a)and NMDS analysis(b)of soil bacterial community at the genus level

    图  6  根际细菌群落与环境因子的RDA图

    Figure  6.  RDA analysis for bacterial community and environmental factors

    表  1  栀子不同生育期根际土壤pH值和养分含量变化

    Table  1.   The pH value and nutrient contents in the rhizosphere soil of Gardenia J. at different growth stages($\bar x \pm s $,n = 3)

    生育期
    Growth period
    pH
    (水土比 = 2.5∶1)
    有机质(g kg−1
    Organic matter
    碱解氮(mg kg−1
    Alkaline nitrogen
    有效磷(mg kg−1
    Available phosphorus
    速效钾(mg kg−1
    Available potassium
    花蕾期(A1) 5.10 ± 0.13 a 31.53 ± 0.62 a 89.9 ± 1.73 a 18.28 a 396.79 ± 22.68 a
    盛花期(A2) 4.86 ± 0.33 a 28.86 ± 2.17 a 92.3 ± 3.11 a 16.19 a 364.84 ± 13.85 b
    果实膨大期(A3) 4.85 ± 0.36 a 28.16 ± 2.13 a 81.6 ± 1.55 b 13.49 a 273.33 ± 10.60 c
    盛果期(A4) 4.94 ± 0.27 a 28.17 ± 2.57 a 86.4 ± 3.22 a 12.83 a 256.52 ± 16.46 bc
      注:同列不同小写字母表示不同样品之间差异显著(P < 0.05)。
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    表  2  栀子不同生育期根际土壤酶活性

    Table  2.   Enzyme activities in the rhizosphere soil of Gardenia J. at different growth stages

    生育期
    Growth period
    脲酶(μg d−1 g−1
    Urease
    蔗糖酶(mg d−1 g−1
    Sucrase
    酸性磷酸酶(nmol h−1 g−1
    Acid phosphatase
    过氧化氢酶(umol h−1 g−1
    Catalase
    酸性蛋白酶(μg h−1 g−1
    Acid protease
    花蕾期(A1) 560.49 ± 17.38 b 98.21 ± 1.44 a 987.03 ± 63.59 a 106.38 ± 5.03 d 67.51 ± 0.91 a
    盛花期(A2) 437.99 ± 8.38 c 90.34 ± 0.81 b 554.71 ± 22.08 c 145.44 ± 1.73 c 58.67 ± 0.90 b
    果实膨大期(A3) 1344.63 ± 37.96 a 70.31 ± 0.64 c 601.66 ± 5.08 c 210.94 ± 2.55 b 51.84 ± 1.06 d
    盛果期(A4) 1328.09 ± 26.13 a 35.12 ± 0.58 d 677.79 ± 15.09 b 256.92 ± 11.17 a 55.01 ± 2.58 c
      注:同列不同小写字母表示不同样品分组之间差异显著(P < 0.05)。
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    表  3  各组样品OTU数目及多样性指数

    Table  3.   Comparison of the estimated operational taxonomic unit(OTU)and diversity indices of the test samples

    生育期
    Growth period
    OTU数目
    OTU number
    多样性指数
    Diversity index
    丰度指数
    Abundance index
    覆盖率
    Coverage
    ShannonSimpsonChao 1Ace
    花蕾期(A1) 2141b 5.76 a 0.0133 a 2556.84 b 2554.35 a 0.9879 a
    盛花期(A2) 2459 ab 6.19 a 0.0079 a 2848.07 ab 2825.98 a 0.9886 a
    果实膨大期(A3) 2644a 6.42 a 0.0054 a 2911.34 ab 2829.15 a 0.9910 a
    盛果期(A4) 2454 ab 5.81 a 0.0188 a 3126.14 a 3047.23 a 0.9912 a
      注:同列不同小写字母表示不同样品之间差异显著(P < 0.05)。
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    表  4  土壤细菌多样性指数与土壤环境因子之间的相关性

    Table  4.   Spearman correlation coefficients between soil bacterial diversity indices and soil environmental factors

    多样性指数
    Diversity
    index
    pH有机质
    Organic
    matter
    碱解氮
    Alkaline
    nitrogen
    有效磷
    Available
    phosphorus
    速效钾
    Available
    potassium
    脲酶
    Urease
    蔗糖酶
    Sucrase
    酸性磷酸酶
    Acid
    phosphatase
    过氧化氢酶
    Catalase
    酸性蛋白酶
    Acid
    protease
    Shannon指数 −0.182 −0.217 −0.35 −0.179 −0.448 0.119 −0.154 −0.580* 0.182 −0.538
    Simpson指数 0.438 0.385 0.35 0.004 0.517 −0.224 0.112 0.636* −0.182 0.531
    ACE指数 −0.238 −0.469 −0.056 −0.703* −0.399 0.273 −0.699* −0.42 0.727** −0.594*
    Chao1指数 −0.368 −0.580* −0.34 −0.752** −0.678* 0.636* −0.867** −0.35 0.902** −0.853**
      注:*:相关达显著水平(P < 0.05);**:相关达极显著水平(P < 0.01)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-08
  • 修回日期:  2021-01-22
  • 刊出日期:  2021-04-08

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