中国科学院成都山地灾害与环境研究所近期在《soil biology and biochemistry》上发表了不同冰川年代的土壤细菌和真菌群落具有不同组合方式和驱动力的文章。在这项研究中天昊生物有幸承担了样品的扩增子测序和生物信息学分析工作。在恭喜客户又发表文章同时,我们想跟大家分享一下文章的研究思路。
英文题目:divergent assemblage patterns and driving forces for bacterial and fungal communities along a glacier forefield chronosequence
中文题目:不同冰川年代的土壤细菌和真菌群落具有不同组合方式和驱动力
期刊名:soil biology and biochemistry 发表时间: 2018年1月 影响因子:4.857
研究目的:
尽管微生物在冰川地区成土过程和生态系统发展中无处不在,并且起着关键的生态功能,但是细菌和真菌有着截然不同的演替轨迹,并且关于群落的驱动力仍不清楚。在这项研究中,分析了海螺沟冰川变化的七个不同阶段相关细菌和真菌群落,量化其分类组成和演替动态,并从中解读植物建立、土壤发育和线虫对微生物演替轨迹的影响。
研究对象:
观察到的海螺沟冰川衰退始于1823年,自20世纪初以来已明显加速。这项研究是在7个经历长期初级演替的地点进行的,它们分别处于末次冰消期后的不同时间(从裸土到开荒植被群落,最终达到顶极植被群落)。每个阶段的大致年龄根据树的年轮和137 cs评估的土壤侵蚀速率进行校正,最终分为7个时间阶段(1阶段:冰川衰退后3年,到7阶段:冰川衰退后120年)。
在每个时间阶段,使用3个5×5m的实验地块(在1和2阶段,因为区域较小所以使用2×2m地块)。植物群落的分类确定到种水平,以评估植物的丰富性(包括乔木,灌木和草本层),所有取样的植物材料按种类进行分类,然后烘干和称重。用一个直径为5厘米的土壤取样器从每块地中心和5个角落采集土壤样本,五份土壤混成一份样本,通过2mm筛除去根,约200克的土壤分为三个部分:(1)土壤理化性质分析;(2)土壤线虫群落分析;(3)土壤微生物生物量测定和dna提取。
测序技术:细菌16s rrna扩增子测序(v4-v5)和真菌its1扩增子测序
研究结果:
微生物群落组成、结构和系统发育多样性
图1 海螺沟冰川不同演替阶段的细菌(a,c)和真菌(b,d)物种组成和nmds分析。
共生网络分析
图2 海螺沟冰川不同演替阶段的细菌(a)和真菌(b)共生网络分析。
土壤和生物因素与微生物群落的关系
图3 海螺沟冰川不同演替阶段的细菌和真菌群落与环境因素的rda(a,b)、vpa(c,d)和sem(e,f)分析。ap速效磷;soc土壤有机碳;tn总氮;tp总磷。实心箭头和虚线箭头分别表示正相关和负相关,箭头的粗细反映标准化系数大小。
不同生物群的反应和驱动力对比
图4 海螺沟冰川不同演替阶段不同生物群的丰富度反应(a)、生物量反应(b)和变化效应的相对重要性(c)分析。
研究结论:
1. 共生网络表明,细菌和真菌的群落复杂性通常在中间时间阶段达到高峰。细菌重叠的节点主要属于proteobacteria(变形菌门)和acidobacteria(酸杆菌门),真菌重叠的节点主要属于ascomycota(子囊菌门)和basidiomycota(担子菌门)。
2. 变分分析和结构方程模型表明,土壤性质是塑造微生物群落结构的主要动态因素,特别是在早期阶段。生物因素,包括植物丰富度和线虫取食,在最后两个阶段随着针叶林的建立而越来越重要,最终控制真菌群落的周转。
3. 细菌群落在装配过程中表现出更紧凑的网络拓扑结构,从而支持决定论,而真菌群落更松散的聚类则说明它们更多地是由随机过程决定的。
4. 这些证据都显示随着冰川不同年代的土壤细菌和真菌群落具有不同的演替轨迹和驱动力。
5. 这是第一次尝试了解冰川中土壤-植物--微生物-线虫的关系,它可为未来了解温暖无冰世界的生态系统发展提供更全面的观点。