龙门山地震带银厂沟地区土壤细菌群落多样性研究

【摘要】：近十年来,在龙门山地震带周边地区先后发生了汶川大地震(里氏8.0级)和芦山地震(里氏7.0级),但鲜有关于地震灾区土壤微生物的报道,对于结合土壤理化性质、植被多样性和微生物群落多样性探讨三者之间的关系的研究也甚少,而就震后如何恢复脆弱的生境方面也少有涉及。因此,本研究采集了龙门山地震带银厂沟地区杂木林、竹林和松树林三种植被类型的土壤为研究对象,采用DGGE电泳、高通量测序、BIOLOG ECO平板培养等方法分别研究了土壤细菌16S rRNA(V6~V8区)群落遗传多样性、16S rRNA(V3~V4区)群落遗传多样性和代谢功能多样性,同时结合土壤理化性质、所覆盖的植被和多样性指数深入探讨了他们之间的联系。DGGE测序结果表明,龙门山地震带银厂沟地区土壤中11个优势条带(A~K)分别属于根微杆菌属(Rhizomicrobium)、链霉菌属(Streptomyces)、盐单胞菌属(Halomonas)、Lelliottia、Bryobacter、Thiofaba、盐单胞菌属(Halomonas)、Labilithrix、Fimbriimonas、Paludibaculum和Candidatus Solibacter,这10个属的细菌分属于变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和装甲菌门(Armatimonadetes)4个门分类水平上,其中该研究区土壤中变形菌门细菌含量最多。三种植被类型土壤细菌群落多样性存在着差别,其中杂木林土壤的细菌群落多样性最高,竹林次之,松树林最低。高通量测序结果表明,该研究区土壤中的细菌分别可以归属到33个门、90个纲、132个目、153个科、151个属和51个种,其中在门分类水平上变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)这4个门的细菌含量相对较多;在细菌群落多样性方面三种植被类型呈现出差异性,总体趋势为杂木林最高,竹林居中,松树林最低;主要功能菌群的代谢特征预测发现,在不同的代谢通路中三种植被类型的土壤其功能菌群相对丰度分布具有一定的差别。ECO平板培养结果表明,该研究区杂木林、竹林和松树林的土壤细菌主要利用的碳源类型不同,分别是氨基酸类、酯类、醇类和胺类,碳水化合物类、氨基酸类、酯类和醇类,碳水化合物类、酯类、胺类和酸类;并且其代谢功能多样性也存在着一定的差异,总体为松树林最高,其次是竹林,杂木林最低。综上研究结果表明,不同植被类型下其土壤细菌群落遗传多样性和碳源代谢特征都具有一定的差别,造成这一差别的原因是由于不同种类的植物其根系分泌物不同,并且土壤细菌的生理活动对土壤的肥力也会产生影响,两者之间相互影响、相互作用,造成了不同的供试土壤在细菌种类、含量上有所差别,从而在细菌群落的遗传多样性和代谢功能多样性方面体现出差异。因此,本研究为促进震后龙门山地震带生态环境的修复提供了科学依据,同时也为维持该研究区生态系统的可持续发展奠定了相关理论基础。