神農(nóng)架自然保護區(qū)土壤微生物多樣性研究.pdf

1、土壤中存在豐富的微生物資源，不同的土壤系統(tǒng)具有不同的微生物群落。土壤微生物是整個陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動的推動者，在維持生態(tài)系統(tǒng)功能和調(diào)控生物地球化學過程有著極其重要的作用，因此，認識微生物多樣性及其空間分布格局及形成機制具有十分重要的理論和實際意義。隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究者開始關(guān)注微生物的多樣性等相關(guān)研究。
　　神農(nóng)架自然保護區(qū)位于湖北省西北部，處于中國亞熱帶和熱帶地區(qū)的過渡區(qū)域，是華中屋脊。神農(nóng)架高山具

2、有獨特的氣候林型、地形地貌，肥沃的棕壤以及濃密的植物群落，復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境孕育著各種各樣植被類型。本研究沿海拔1000m到2800m，分別選擇了5種典型的植被類型，亞高山灌叢(GM)，亞高山暗針葉林(LS)，針闊混交林(HJ)，落葉闊葉林(JH，LK)和常綠闊葉林(JC)，應(yīng)用微生物功能基因芯片和16S rRNA宏基因組測序等方法，研究了神農(nóng)架自然保護區(qū)土壤微生物的多樣性，海拔分布格局和形成機制，以及森林演替對土壤微生物多樣性和功能的影響

3、。主要結(jié)果如下:
　　(1)利用常規(guī)的植物多樣性調(diào)查方法，對不同植被類型進行了植物多樣性調(diào)查及其環(huán)境影響研究。結(jié)果表明植物群落的物種豐富度、區(qū)系分化度、Shannon多樣性指數(shù)和E.Pielou均勻度指數(shù)隨海拔高度增加均呈單峰分布格局;DCA顯示了植被分布以海拔梯度因子為主要的影響因素;CCA分析表明，土壤因子和地形因子總體上可以對50.35％的植物多樣性變異格局進行解釋，其中土壤溫度、土壤有機碳、土壤全氮和土壤pH值是影響植物多

4、樣性分布格局的主要因素。
　　(2)利用16s rRNA焦磷酸測序技術(shù)研究了土壤微生物多樣性的海拔分布格局及其形成機制。研究共檢測出24695個OTU，可以分屬于1個已知古細菌門，18個已知細菌門和1個未知的類群。Shannon-Wiever指數(shù)分析表明，微生物和植物多樣性均隨海拔高度的增加而逐漸減小(P＜0.001)，呈明顯的單峰遞減。Beta多樣性分析（Jaccard和Bray指數(shù)）表明，微生物群落組成的相似性隨海拔距離的增加

5、而逐漸減小(P＜0.001)。VPA分析土壤化學因子、土壤溫度和植物多樣性這三類因素能夠解釋微生物群落結(jié)構(gòu)的變化48.31％的貢獻量，而植物多樣性和土壤pH與土壤微生物多樣性顯著相關(guān)(P＜0.001)。
　　(3)利用16S rRNA測序和微生物功能基因芯片，研究了兩種不同森林演替階段的落葉闊葉林JH和LK（分別為成熟林和中等成熟林）分析了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的演替和碳氮循環(huán)功能微生物的代謝活性差異。16S rRNA宏基因組測序數(shù)據(jù)

6、分析表明土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的有顯著差異性，并且隨著演替時間的變化，不同門類的變化是不同的。土壤中豐富度最高的是酸桿菌門（Acidobacteria）、疣微菌門（Verrucomicrobia）和浮霉菌門(Planctomycetes)，且隨著森林演替時間的增加而顯著增加(P＜0.05)。GeoChip數(shù)據(jù)分析在參與碳氮循環(huán)的功能基因中，LK的數(shù)目高于JH。Mantel檢驗發(fā)現(xiàn)土壤有機碳與碳循環(huán)的基因顯著相關(guān)(P＜0.05)。VPA分析土