2019-01-24
最近，派森諾生物與西北農林科技大學合作，在《Science of the Total Environment》（影響因子4.610）上再次發表文章，利用高通量測序技術，研究黃土高原上土壤真菌的群落結構和多樣性以及真菌的生物地理分布。
研究背景?
真菌是土壤中重要的微生物成分，對于土壤有機物的分解和養分循環等生態功能有重要作用。土壤性質、植被性質等都會影響真菌的多樣性。相比于對于土壤細菌的研究，對于真菌的研究仍然很少。
中國黃土高原是世界上受侵蝕較為嚴重的地區之一，因此，它成為中國政府糧食綠化計劃（GTGP）的主要項目地點。該項目雖然有效地改善了黃土高原的生態環境，但黃土高原的總微生物量仍然偏低。目前對于黃土高原的研究，尚缺少對于土壤特性與不同景觀中的真菌群落關系的研究。
研究目的
? 評估黃土高原不同生態系統的土壤真菌群落結構；
? 探索所述景觀范圍內土壤真菌群落的生物地理分布格局；
? 突出顯示影響這些土壤中真菌群落分布的主導因素。?
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組真菌ITS2區測序
實驗設計：取黃土高原地區秦嶺、關中等8個地理位置的土壤樣本，每個區域取3個樣本，共計24個，并記錄所取樣本的理化性質。
研究結果
1. 黃土高原上不同地區的土壤微生物生物量碳（MBC）有較大差異
調查地點的土壤微生物生物量碳（MBC）從43.55到551.28 mg/kg之間變化。同時，土壤PH值（范圍為6.14~9.12）、土壤磷含量（0.4~87.3mg/kg）有較大改變。隨著緯度的增加，MBC趨于下降，而磷含量趨于上升。土壤pH和經度顯著正相關，相反，氮含量與經度呈顯著負相關。如表1所示。
表1：不同地區的土壤參數
2. 不同土壤中真菌菌群結構
門水平下含量最多的是Ascomycota和Basidiomycota，占比超90%。科水平下含量最豐富的是Sordariomycetes，其次是Dothideomycetes 和Eurotiomycetes。如圖1所示。
圖1：門水平和科水平下的真菌群落結構
3. 土壤MBC含量、經度與真菌群落之間的關系
土壤MBC含量與主要的Ascomycota、Neolectomycetes、Sordariomycetes 的相對豐度顯著正相關。如表2所示。土壤真菌群落的多樣性隨著不同地區經度的增加以及MBC含量的增加而降低。如圖2所示。
表2：土壤參數與真菌群落
圖2：經度和MBC含量對土壤真菌群落多樣性的影響
4. 土壤MBC含量、土壤pH與真菌群落之間的關系
土壤真菌群落結構受土壤pH值和土壤MBC含量顯著影響。如圖3所示。基于NMDS相異性矩陣，可以觀察到24個土壤樣品的真菌群落在進行聚類分析后被分為4個類群。如圖4所示。
圖3：結合土壤PH值和MBC含量的NMDS分析
圖4：基于NMDS矩陣的聚類分析
5. 地理距離與真菌群落之間的關系
隨著地理距離增大，土壤的真菌菌群結構差異增大，這是由于不同地區長時間種植作物和植被不同的的歷史因素引起的。如圖5所示。
圖5：菌群結構差異與地理距離的關系
6. 各因素對土壤真菌菌群結構差異的解釋度
VPA分析發現，地理距離解釋度為38.3%，而土壤性質解釋度為22.2%，其中MBC，pH，TN和AP等土壤參數分別解釋了7.5%、6%、5.5%和3.2%。這表明與采樣點之間的地理距離相比，土壤性質在黃土高原土壤真菌群落成形中的重要性較小。如圖6所示。
圖6：各因素對土壤真菌菌群結構差異的解釋度
結論
本研究旨在分析黃土高原土壤中真菌群落的生物地理分布格局。研究發現，真菌群落的豐富度隨著經度增加而降低（范圍從107°39’增加到109°36’），真菌群落的多樣性與土壤MBC含量以及土壤pH值顯著相關。此外，地理距離是影響真菌群落結構和多樣性變化的主要因素。
本研究的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引
Liu D, Wang H, An S, et al. Geographic distance and soil microbial biomass carbon drive biogeographical distribution of fungal communities in Chinese Loess Plateau soils[J]. Science of The Total Environment, 2019:1058-1069.
原文鏈接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0048969719301147
