天山1號(hào)冰川退縮地土壤微生物多樣性研究.pdf

1、在過去的100年,全球的平均氣溫上升了0.74℃。溫度升高的一個(gè)后果就是全球各地的山地冰川都發(fā)生了退縮。新暴露出來的土地為原生裸地,是研究動(dòng)植物原生演替的理想環(huán)境。目前對(duì)于冰川前緣微生物演替研究還比較少,尤其是亞洲地區(qū)高山冰川退縮地微生物的研究。
　　 本文對(duì)采白天山1號(hào)冰川前沿裸露地的年代序列土壤樣品進(jìn)行了分析,運(yùn)用寡營(yíng)養(yǎng)恢復(fù)培養(yǎng)技術(shù)、限制性片度長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)分析技術(shù)等,對(duì)土壤樣品理化性質(zhì)、可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量、多樣性及其

2、相關(guān)性進(jìn)行了分析,同時(shí)采用宏基因組測(cè)序技術(shù)全面了解了冰川退縮地微生物群落結(jié)構(gòu)和演替規(guī)律。主要結(jié)果如下:
　　 1.土壤的理化性質(zhì)變化
　　 天山1號(hào)冰川前緣退縮地土樣中總氮(N)和有機(jī)碳(C)含量都比較低,其中N的含量變化范圍在0.04.8～0.388％,C的含量變化范圍在0.393～4.930%,且隨演替呈上升趨勢(shì)。pH值隨演替呈下降趨勢(shì)。隨著冰川退縮時(shí)間的累積,多酚氧化酶、脲酶、脫氫酶和蔗糖酶活性呈升高趨勢(shì)。

3、　　 2.可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量及多樣性變化
　　 在4℃培養(yǎng)條件下土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量介于1.39～105～1.14×106CFU·g-1之間,在25℃培養(yǎng)條件下土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量介于1.84×105～3.31×106CFU·g-1之間,且微生物數(shù)量都隨著演替年代的增加而升高?？膳囵B(yǎng)細(xì)菌經(jīng)ARDRA分析,共分類為35株菌株,16SrDNA測(cè)序結(jié)果顯示其歸類于六大類群:α-變形菌門(α-Proteobacteria)、β-變形

4、菌門(β-Proteobacteria)、γ-變形菌門(γ-Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroides)和棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)。其中,放線菌門、擬桿菌門和α-變形菌門都屬于優(yōu)勢(shì)菌群。
　　 3.可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量與土壤的理化性質(zhì)間的關(guān)系
　　 相關(guān)性分析表明,冰川前緣退縮地土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量與N含量(r=0.987,p＜0.01

5、)、C含量(r=0.992,p＜0.01)、脲酶活性(r=0.995,p＜0.01)呈極顯著正相關(guān);與脫氫酶(r=0.813,p＜0.05)和蔗糖酶活性(r=0.813,p＜0.05)呈顯著正相關(guān),與pH值、蛋白酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性的相關(guān)性不顯著。
　　 4.土壤細(xì)菌宏基因組測(cè)序分析
　　 細(xì)菌豐度(OUT)在1892到5159個(gè)/g土壤。在演替初期Shannon-Wiener指數(shù)變化較大,隨著演替時(shí)間延長(zhǎng)而逐

6、漸放緩,在演替后期(100a)達(dá)到一個(gè)最大值,顯著性分析表明Shannon-Wiener指數(shù)隨演替年代呈顯著上升趨勢(shì)。Simpson多樣性指數(shù)隨演替時(shí)間呈現(xiàn)出一個(gè)下降的趨勢(shì),反應(yīng)出了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性隨著演替時(shí)間逐漸增大。演替過程中細(xì)菌種群有一個(gè)非常高的演替指數(shù),并且在演替初期演替指數(shù)達(dá)到了19%,而在演替后期降到了0.9%。所有序列可以歸類31個(gè)類群和一小部分不能歸類的序列。酸桿菌(Acidobacteria)、放線菌(Actino

7、bacteria)、擬桿菌(Bacteroidetes)和變形菌(Proteobacteria)為冰川前沿裸露地細(xì)菌演替過程中的優(yōu)勢(shì)菌落。且擬桿菌(Bacteroidetes)和變形菌(Proteobacteria)隨演替呈下降趨勢(shì),酸桿菌(Acidobacteria)隨演替呈上升趨勢(shì)。
　　 5宏基因組測(cè)序功能菌多樣性和變化規(guī)律
　　 宏基因組測(cè)序結(jié)果中也有發(fā)現(xiàn)了所占比例非常少的功能菌,這些功能菌包括硝化細(xì)菌、固氮菌、