2019-06-14
正文
最近，派森諾生物與安徽省農業科學院合作，在《Soil & Tillage Research》（影響因子3.824）上再次發表文章，利用高通量測序技術，探究溫室栽培對蔬菜種植過程中的土壤微生物群落的影響。
研究背景
種植溫室蔬菜延長了蔬菜的生長季節，滿足了市場需求，是農業經濟的重要組成部分。近來年，由于市場需求增加和經濟措施的激勵，溫室蔬菜種植面積迅速擴大。但這種集約化的蔬菜生產方式導致土壤質量下降，土壤酸化和鹽漬化等問題。
土壤中的微生物在保持土壤功能和促進植物生長方面發揮著顯著作用，微生物群落已被作為評估農業實踐對土壤質量影響的指示性標記物。因此，測量溫室蔬菜生產過程中的土壤微生物多樣性將有助于土壤質量評估和蔬菜產量提高。
研究目的
1、研究溫室條件下栽培年數對土壤微生物群落組成的影響；
2、研究土壤酸化、鹽漬化與微生物群落之間的關系。
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組細菌16S rRNA V4-V5區和真菌ITS1區測序?
實驗設計：2016年1月10日至2017年8月11日之間，在安徽省的三個城市收集土壤樣本。表1列出了樣本的詳細位置信息和土壤栽培年數。
表1 樣本位置和栽培年數
研究結果
細菌和真菌的群落組成
圖1（a）表示門水平上土壤中細菌的豐度變化，可以看出Proteobacteria 是最具優勢的物種，其次是Acidobacteria、Bacteroidetes 和Actinobacteria。隨著栽培年數增加，Chloroflexi 和Actinomyces 的豐度顯著降低，Bacteroidetes、Gemmatimonadetes 和Firmicutes 豐度顯著增加。
圖1（b）表示門水平上土壤中真菌的豐度變化，Ascomycota是最具優勢的物種，其次是Basidiomycota 和Zygomycota。隨著栽培年數增加，與WH組相比，SX3中的Ascomycota 豐度顯著增加，TH3中的Zygomycota 豐度顯著增加。
圖1 土壤中細菌和真菌的群落組成
PCA和UPGMA分析
如圖2（a）和2（c）所示，相同采樣位置的細菌樣本聚集在一起，而真菌樣本根據栽培年數不同聚集在一起，如圖2（b）和2（d）所示。
圖2 PCA和UPGMA分析
相關性分析
通過RDA分析揭示微生物群落與土壤酶活性之間存在的關系。如圖3（a）所示，a-葡萄糖苷酶、纖維二糖與細菌群落組成顯著負相關；如圖3（b）所示，脲酶活性與真菌群落組成呈正相關。
圖3 RDA分析
pH和AP（有效磷）與細菌群落組成顯著相關，而AN（堿性氮）與細菌結構相關性較弱，如圖4（a）。在五個參數中，pH和AP與特定細菌屬相關，如圖4（b）所示，其中pH與細菌群落的關聯性最強。
圖4 細菌群落相關性分析
與細菌群落相反，AN與真菌群落呈顯著正相關，有機物質與真菌群落結構相關性較弱如圖5（a）。在五個參數中，AN和pH表現出與特定真菌屬的最強相關性，如圖5（b）所示。
圖5 真菌群落相關性分析
結論
隨著栽培年數的增加，溫室土壤pH值逐漸下降，這與微生物群落組成有顯著相關性，且土壤中的AP和AN含量分別與細菌結構和真菌組成顯著相關。不同栽培年數對溫室土壤菌群的多樣性，豐富度和群落組成有顯著影響。本文的研究成果，將有助于監測溫室栽培引起的土壤微生物群落的結構性變化。
本研究的測序和部分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
Zhang J, Wang P, Tian H, et al. Pyrosequencing-based assessment of soil microbial community structure and analysis of soil properties with vegetable planted at different years under greenhouse conditions[J]. Soil & Tillage Research, 2019.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198718305579
