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南北极近岸土壤微生物群落的结构分析

王能飞  
【摘要】:南北极土壤微生物是极地近岸生态系统的重要组成部分,土壤微生物的群落结构组成能够反映土壤理化因子变化乃至环境变化带来的影响。本文通过中国第29次南极科考采集乔治王岛上菲尔德斯半岛区域土壤样品和2012年中国黄河站科考采集的新奥尔松地区土壤样品,通过平板涂布、划线分离的方法获得131株南极细菌、28株北极真菌和69株北极细菌。纯化的菌株经过16s和ITS测序、比对,采用Mega6.0软件的邻接法(neighbor-joining method)进行菌群系统发育分析并构建系统发育树。根据系统分类,总结了不同地域土壤微生物的群落特征和优势菌群。发现在南北极近岸土壤中,细菌群落组成相似,假单胞菌属(Pseudomonas)最多,其次为节杆菌属(Arthrobacter)和黄杆菌属(Flavobacterium);而在北极土壤中的真菌以地丝霉属(Geomyces)和被孢霉属(Mortierella)为优势菌群。 根据南北极不同的环境特点,各选取四种典型站位土壤样品,进行454高通量测序,获得包括不可培养微生物在内的整个细菌群落的多样性组成数据,通过OUT聚类、热力型组成图谱、网络饼形图的构建等方法分析不同站位间的差异和相似性,结合土壤理化因子,做出主成分分析图,揭示影响土壤微生物群落组成的最主要因素。结果显示:南极人类活动区域受有机物和营养盐的影响最大;海豹活动区受硅酸盐的影响显著;企鹅活动区受pH影响明显。而在北极,蓼科植物的土壤中,微生物群落偏好营养丰富;发草根基土壤群落受硅酸盐影响较大;而北极柳的根基土壤微生物具有喜欢在有机物贫乏的环境生长的特点。 将理化因子同人类、海豹、企鹅以及不同植物的活动或代谢相耦合,反映了外部活动带来的环境影响能够有规律的改变细菌的群落组成,同时给科研人员以启示:通过从微观水平分析细菌群落的变化能有效反映外部环境变化活动,以及预测活动对微生物群落乃至整个生态系统带来的方向性改变。


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