郁金香连作土壤微生物多样性分析.pdf

null null null null null null null nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 资源环境生态 第一作者简介 赖晓辉 nullnullnullnull null 女 硕士 讲师 现主要从 事植物逆境分子生物学等研究工作 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 责任作者 张相锋 nullnullnullnull null 男 硕士 副教授 现主要从事微 生物促生机理等研究工作 null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 伊犁师范大学微生物资源保护与开发利用重点 实验室科研资助项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 郁金香连作土壤微生物多样性分析 赖 晓 辉 null 杨 晓 绒 null 张 相 锋 null null nullnull伊犁师范大学 生物与地理科学学院 新疆 伊宁 nullnullnullnullnullnull nullnull伊犁师范大学 微生物资源保护与开发利用重点实验室 新疆 伊宁 nullnullnullnullnullnull nullnull 摘 null 要 以新疆伊犁昭苏县郁金香种球连作土壤为试验材料 采用高通量测序技术 nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull 和生物信息学分析方法 研究不同连作年限土壤微生物多样性 探 究土壤微生物动态变化对郁金香种球连作障碍的影响 以期为有效预防郁金香连作障碍提 供参考依据 结果表明 在不同连作年限的 nullnull 份土样中 细菌共有 nullnullnullnullnull 个 nullnullnull 分类单 元 主要隶属于 nullnull 门 nullnullnull 属 真菌共有 nullnullnull 个 nullnullnull 分类单元 主要隶属于 null 门 nullnullnull 属 土壤 微生物多样性会随连作年限呈下降趋势 物种相对丰度也会随连作年限发生显著变化 关键词 高通量测序 郁金香 连作 土壤微生物多样性 中图分类号 nullnullnullnullnullnull 文献标识码 nullnull 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 伊犁河谷昭苏高位山间盆地属于低温半干旱 型生态环境 是新疆乃至全国最佳的郁金香种球 繁育基地 null nullnull 所生产的郁金香种球通过适应检测 能达到荷兰商品种球标准 即鳞茎周长 nullnullnullnull nullnullnullnull null 生产过程中病虫害少 尤其是由尖孢镰 刀菌引发鳞茎的基腐病能得到有效控制 同时郁 金香种球可以在土壤中 休眠 不起挖而不烂 籽 球可以在土中连续生长 nullnullnull 年 直至长成商品种 球 节约了很大一部分种球冷藏成本 这种生产方 式在国内是首创 在世界生产郁金香种球的国家 与地区也是罕见的 但也由此导致种植户过度连 作 有些甚至一次种植 连作长达 nullnullnull 年 这样就 导致种球质量下降 繁殖系数降低 造成郁金香连 作障碍 相关研究证明 连作障碍的出现不仅与 土壤理化性质有关 null nullnull 还与土壤微生物种类和数 量有关 null nullnull 对于土壤微生物多样性的研究 大多 是基于培养 nullnullnullnull 和构建克隆文库 尤其是后 二者 均是基于 nullnullnullnullnullnull 测序法的传统分子生物学 研究方法 但是 由于 nullnullnullnull 可用于分析的片段 太短 导致最后对微生物分类地位的确定不够具 体精确 并且一些相近的微生物无法被区分开 来 nullnull 因此通过高通量测序平台研究土壤微生 物的多样性弥补了传统培养中微生物多样性信息 丢失的弊端 测序通量高 灵敏度好 能够更真实 可靠地反映土壤微生物的原始组成情况 null nullnull 该 试验采用高通量测序的方法 对郁金香不同连作 年限土壤细菌 nullnullnullnullnullnullnull 基因和真菌 nullnullnull 基因进 行测序 分析不同连作年限土壤细菌和真菌群落 多样性 并进行比较 揭示微生物多样性随连作年 限的动态变化规律 旨在为有效预防连作障碍 对 已经发生连作障碍的土壤改良恢复措施探索提供 参考依据 nullnull 材料与方法 nullnullnullnull 试验材料 nullnull 供试材料 郁金香种球连作土壤由新疆伊犁 昭苏郁金香种球繁育基地提供 供试试剂 土壤 nullnullnull 提取试剂盒 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull 凝 胶回收试剂盒 购自爱思进公司 供试仪器 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 仪 加拿大 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 生产 nullnullnullnull 试验方法 在新疆伊犁昭苏郁金香种球繁育基地分别采 集无连作 连作 null 年 连作 null 年 连作 null 年和连作 null 年的 null 种不同连作年限土样 分别用 nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull 表示 采样深度为 nullnullnullnullnullnull 每种土样采 集 null 个点 混合后分装 null 份 共 nullnull 份土样 过 nullnull 目 筛后置于干冰中低温寄送至上海微基生物公司 nullnullnullnull 项目测定 nullnullnullnullnullnull 土壤微生物总 nullnullnull 提取 使用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 进行 nullnull 个土样总 nullnullnull 提取 用 nullnullnullnull 琼脂糖 凝胶进行检测 检测合格后分别进行细菌 nullnullnull nullnullnullnullnull 和真菌 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 扩增 采用两步 nullnullnull 扩增 首先使用内侧引物扩增 目的片段 将目的片段进行胶回收 而后将回收产 物作为模板用外侧引物进行二次 nullnullnull 扩增 将 nullnullnullnullnullnullnullnull 平台测序所需的接头 测序引物 nullnullnullnull nullnullnullnull 添加到目的片段的两端 将二次 nullnullnull 扩增 产物于 nullnull 琼脂糖凝胶电泳切胶回收 采用 nullnullnull nullnullnullnull 公司的 nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull 凝胶回收试剂盒回 收 回收产物进行 nullnullnullnull 定量 细菌特异引物 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 真菌特异 引物 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 测序引物 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 采用 nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull 凝胶回收试剂盒对二次 nullnullnull 产物进行回收 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 仪进行定量 将样本按照等摩尔比混匀后完成文 库制备 将文库进行测序 nullnullnullnullnullnull 高通量测序与数据处理 由微基生物科技 上海 有限公司进行 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull 高通量测序分析土壤细菌 群落和真菌群落的组成 采用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 软 件进行有效序列质控 序列拼接采用 nullnullnullnullnull 软 件 为了得到更高质量及更精准的生物信息分析 结果 使用软件 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 进行序列优 化 利用 nullnullnullnullnullnullnull 和 nullnullnullnullnullnull 基于 nullnullnullnullnull 细 菌 nullnull 和 nullnullnullnullnull 真菌 nullnull 分类学数据库对 nullnullnull 进行分类学注释 nullnullnullnullnullnull 多样性与群落结构分析 用 nullnullnullnullnull 软件进行单样品组成分析 计算 样品的 nullnullnullnullnull 多样性 包括 nullnullnullnull 指数 nullnullnull 指 数 nullnullnullnullnullnullnull 指数和 nullnullnullnullnullnullnull 指数 nullnullnullnull 指数和 nullnullnull 指数表示样品群落丰富度 其数值越高表明 群落物种的丰富度越高 nullnullnullnullnullnullnull 指数和 nullnullnullnullnull nullnullnull 指数可以用来反映微生物群落多样性 nullnullnullnullnull nullnullnull 指数值越大 说明群落多样性越高 nullnullnullnullnullnullnull 指数越大 说明群落多样性越低 nullnullnullnull 数据分析 使用 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 及 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 软 件进行数据分析 nullnull 结果与分析 nullnullnullnull 测序结果质量分析 对不同连作年限 nullnull 份土样的细菌和真菌 进行测序 过滤掉低质量的序列 根据 nullnullnullnullnullnullnull 标签进行样品序列拆分 再对初始序列进行去 冗余处理 得到优化序列 优化率较高 优化 序列在 nullnullnull 相似度水平下与数据库比对进行 物种注释得到 nullnullnullnullnull 个细菌 nullnullnull 分类单元 nullnullnull 个真菌 nullnullnull 分类单元 置信度阈值为 nullnullnull 表 null nullnullnullnull 不同连作年限土壤微生物多样性分析 通过对 不 同 连 作 年限土壤样 品 细 菌 nullnullnullnullnullnullnull 基因 nullnullnullnullnull 区和真菌 nullnullnullnull 进行测 序 得到各土壤样品的细菌和真菌群落多样性数 据 样品文库的覆盖率均在 nullnullnull 以上 说明各土 壤样品的微生物物种信息基本得到了充分的体 现 比较不同连作年限土壤细菌群落多样性指数 发现 nullnullnullnull 指数与 nullnullnull 指数均无显著差异 对 照 连作 null 年及连作 null 年的细菌群落 nullnullnullnullnullnullnull 指 数显著高于连作 null 年和 null 年 且连作 null 年和 null 年 的土壤细菌群落 nullnullnullnullnullnullnull 指数显著高于对照 连 作 null 年及 null 年 即连作 null 年后的土壤细菌群落多 样性显著降低 表 null 图 null 土壤样品中真菌群落 多样在连作 null 年时显著下降 表 null 图 null nullnull null null null null null null null nullnullnullnullnullnull 月 上 null 表null null 土壤微生物测序结果统计 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 样品名称 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 细菌nullnullnullnullnullnullnullnull 真菌nullnullnull nullnull 有效序列数 优化序列数 nullnullnull数 有效序列数 优化序列数 nullnullnull数 nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 表null null 土壤细菌多样性指数分析 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 样品 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 覆盖度 nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 注 数据为平均值null标准误 同列数据后不同小写字母表示差异显著 null nullnullnullnullnull 下同 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 图null null 土壤细菌多样性指数箱线图 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 第 期 nullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null 表null null 土壤真菌多样性指数分析 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 样品 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull指数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 覆盖度 nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 图null null 土壤真菌多样性指数箱线图 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 不同连作年限土壤微生物群