2019-06-14
正文
最近，派森诺生物与安徽省农业科学院合作，在《Soil & Tillage Research》（影响因子3.824）上再次发表文章，利用高通量测序技术，探究温室栽培对蔬菜种植过程中的土壤微生物群落的影响。
研究背景
种植温室蔬菜延长了蔬菜的生长季节，满足了市场需求，是农业经济的重要组成部分。近来年，由于市场需求增加和经济措施的激励，温室蔬菜种植面积迅速扩大。但这种集约化的蔬菜生产方式导致土壤质量下降，土壤酸化和盐渍化等问题。
土壤中的微生物在保持土壤功能和促进植物生长方面发挥着显著作用，微生物群落已被作为评估农业实践对土壤质量影响的指示性标记物。因此，测量温室蔬菜生产过程中的土壤微生物多样性将有助于土壤质量评估和蔬菜产量提高。
研究目的
1、研究温室条件下栽培年数对土壤微生物群落组成的影响；
2、研究土壤酸化、盐渍化与微生物群落之间的关系。
研究方法
测序技术：Illumina MiSeq高通量测序平台
测序模式：微生物组细菌16S rRNA V4-V5区和真菌ITS1区测序
实验设计：2016年1月10日至2017年8月11日之间，在安徽省的三个城市收集土壤样本。表1列出了样本的详细位置信息和土壤栽培年数。
表1 样本位置和栽培年数
研究结果
细菌和真菌的群落组成
图1（a）表示门水平上土壤中细菌的丰度变化，可以看出Proteobacteria 是最具优势的物种，其次是Acidobacteria、Bacteroidetes 和Actinobacteria。随着栽培年数增加，Chloroflexi 和Actinomyces 的丰度显著降低，Bacteroidetes、Gemmatimonadetes 和Firmicutes 丰度显著增加。
图1（b）表示门水平上土壤中真菌的丰度变化，Ascomycota是最具优势的物种，其次是Basidiomycota 和Zygomycota。随着栽培年数增加，与WH组相比，SX3中的Ascomycota 丰度显著增加，TH3中的Zygomycota 丰度显著增加。
图1 土壤中细菌和真菌的群落组成
PCA和UPGMA分析
如图2（a）和2（c）所示，相同采样位置的细菌样本聚集在一起，而真菌样本根据栽培年数不同聚集在一起，如图2（b）和2（d）所示。
图2 PCA和UPGMA分析
相关性分析
通过RDA分析揭示微生物群落与土壤酶活性之间存在的关系。如图3（a）所示，a-葡萄糖苷酶、纤维二糖与细菌群落组成显著负相关；如图3（b）所示，脲酶活性与真菌群落组成呈正相关。
图3 RDA分析
pH和AP（有效磷）与细菌群落组成显著相关，而AN（碱性氮）与细菌结构相关性较弱，如图4（a）。在五个参数中，pH和AP与特定细菌属相关，如图4（b）所示，其中pH与细菌群落的关联性最强。
图4 细菌群落相关性分析
与细菌群落相反，AN与真菌群落呈显著正相关，有机物质与真菌群落结构相关性较弱如图5（a）。在五个参数中，AN和pH表现出与特定真菌属的最强相关性，如图5（b）所示。
图5 真菌群落相关性分析
结论
随着栽培年数的增加，温室土壤pH值逐渐下降，这与微生物群落组成有显著相关性，且土壤中的AP和AN含量分别与细菌结构和真菌组成显著相关。不同栽培年数对温室土壤菌群的多样性，丰富度和群落组成有显著影响。本文的研究成果，将有助于监测温室栽培引起的土壤微生物群落的结构性变化。
本研究的测序和部分数据分析工作由上海派森诺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.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198718305579
