本文主要研究内容
作者赵鹏宇（2019）在《山西亚高山华北落叶松林土壤微生物群落构建机制》一文中研究指出：群落结构和多样性的维持机制是生态学研究的核心问题之一。微生物是生物地球化学循环的主要驱动者,对生态系统结构和功能的维持发挥重要作用。近年来,微生物群落的分布格局和生物多样性维持机制备受关注。应用生态位理论和中性理论解释微生物群落构建机制是目前群落生态学的主流观点。前者强调了确定性过程的重要作用,而后者强调随机过程的重要性。但是,由于研究尺度、物种属性、以及生境条件的差异,二者在群落构建过程中的相对重要性是当前生态学研究的热点和难点,尤其是在微生物生态学领域中。山西位于黄土高原东部,复杂的地形地貌、多样的气候和土壤条件为物种的发育、生存提供了良好的条件。该地区的亚高山地带气候寒冷,降水丰富,昼夜温差和日照强度较大。再加上山地海拔跨度大,能够在较短的地理距离内,表现出较大的气候梯度,是研究群落构建过程和生物多样性维持机制的理想实验地。研究样地取自华北落叶松在山西的集中分布区(五台山、关帝山庞泉沟自然保护区和芦芽山),既有山西本土的地域特色,也有其独特的生态意义。并且,单一植被类型可以减少未知环境因子的干扰。利用高通量测序的方法对土壤微生物群落结构和多样性的格局开展研究,并基于不同的生物属性(生境泛化和特化类群、cbbM功能类群)、不同生境条件(阴坡和阳坡、不同的研究站点)和研究尺度等多个维度,进一步揭示环境异质性对微生物群落结构和功能的影响机制,明确亚高山针叶林土壤微生物群落构建过程中确定过程和随机过程的相对重要性,为群落多样性的维持机制提供更多的理论依据。主要研究内容及结论如下:1.细菌和真菌群落结构、组成以及多样性格局细菌和真菌群落在不同的研究站点具有不同的结构、组成、多样性格局。在细菌群落中,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度较高;而在真菌群落中,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycete)和接合菌门(Zygomycota)的相对丰度较高。在细菌和真菌群落中,其关键物种(共有物种、差异物种和重要物种)在不同的生境中有很大差异。通过网络分析,细菌和真菌群落都表现出非随机性的群落共存格局。细菌和真菌群落分布呈现出明显的嵌套格局,并且表现出明显的分离趋势。2.细菌和真菌群落构建的驱动因子细菌和真菌群落的群落构建过程都受到确定过程和随机过程的共同驱动,但确定过程占主导地位。且与细菌群落相比,真菌群落的构建过程更多地受到确定过程的影响。(1)对于细菌群落而言,土壤pH、SOC和TN对土壤细菌群落结构影响显著,SOC对细菌群落α多样性的影响最大。因此,推断SOC是影响细菌群落的最重要的土壤理化因子。(2)对于真菌群落而言,土壤pH、SOC、TC和TN对群落结构影响显著。担子菌门主要受pH和SOC影响,且pH对真菌群落α多样性的影响最大。因此,推断土壤pH是影响真菌群落的最重要的土壤理化因子。3.从不同的生物属性和生境条件等多个维度,进一步探讨微生物类群的组成结构和多样性格局。(1)不同的生态类群(生境泛化、特化和过渡类群),由于其对环境异质性的响应程度不同,因而有不同的最适生态位和生态位分化程度,呈现出不同的群落结构和组成。三个生态类群中,变形菌门的相对丰度都是最高的,绿弯菌门和拟杆菌门次之。在生境泛化类群中,并没有检测到酸杆菌门。生境特化类群更加拟合对数级数模型,而生境泛化类群和过渡类群更加拟合对数正态模型。(2)对于不同生境条件(阴坡和阳坡)的微生物群落而言,阴坡的细菌群落的物种丰富度和多样性指数均高于阳坡的。在不同的样地间细菌群落相似性较小。所有样地中总共鉴定出43个细菌门。由韦恩图可知,在阴坡和阳坡所共有的细菌OTUs是644个。变形菌门的相对丰度在所有样地都是最高的。(3)对于cbbM功能类群来讲,大多数的类群都属于未鉴定的。在已鉴定的类群中,变形菌门的相对丰度最高,其次是放线菌门和拟杆菌门。韦恩图表明,各个样地共有的OTU总共为91个,样地E2200的特有OTUs数最多。并且E2200的群落多样性更高。4.从不同的生物属性和生境条件等多个维度,探讨微生物类群构建的驱动因子(1)对于生态类群而言,根据基于距离的RDA分析(db-RDA),表明环境因子对微生物群落有显著的影响。并且,构建逐步模型的结果表明,SOC是最重要的影响因素,其次是TN和pH。通过多元回归树分析,SOC对物种α多样性的直接影响最大。因此,推断SOC是影响本研究区不同生态类群最重要的影响因子。并且,群落的构建过程主要受到确定过程的驱动。(2)基于不同的生境条件,即不同的坡向(阴坡和阳坡)或者不同的生境条件(WT、PQG和LY站点),确定过程,尤其是环境过滤,驱动了本研究区微生物群落的构建过程。在不同的坡向上,土壤理化因子对细菌群落结构的影响最大,其次是地上植被多样性和空间变量。而在土壤理化因子中,总碳和总氮是最重要的影响因子。迷踪菌门(Elusimicrobia)和蓝菌门(Cyanobacteria)主要受TC和TN的影响;而拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)主要受到铵态氮含量的影响。(3)cbbM固碳微生物类群的构建过程主要受到环境过滤(确定过程)的驱动。且地上植被多样性对其的影响要大于土壤环境因子的影响。其中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)主要受到电导率和TC的影响;而菌群Calditrichaeota主要受到盐度的影响。5.微生物群落功能对环境异质性的响应机制(1)通过qPCR的结果表明,在不同的研究站点cbb M、cellulase和amylase功能基因拷贝数差异显著,表明不同研究站点,碳固定和碳代谢功能的差异。并且,WT微生物群落固碳和分解顽固性碳的潜力较大。土壤中固碳过程占主导,并且易分解碳的分解占据优势地位。微生物群落功能在不同的坡向有显著的差异,但群落结构在不同的坡向差异不显著,这表明微生物群落功能对环境异质性的敏感程度大于群落结构。(2)通过Biolog Eco平板实验表明,WT站点具有更高的碳源利用能力(AWCD值更高),并且具有更高的碳代谢多样性。WT站点的氨基酸类、脂类、醇类、胺类和酸类代谢均大于其他两个站点,而单糖类代谢则无显著差异。(3)不同的生态类群介导的群落功能各不相同,并且大多数群落功能主要由过渡类群执行。这些代谢功能主要包括需氧型氨氧化、需氧型化能异养氧、亚硝酸盐氧化、化能异养、硝化作用、硝酸盐呼吸作用、需氧光合自养、光合自养、光合作用。生境泛化类群主要执行的群落功能包括甲烷氧化和甲基营养。而生境特化类群所主要执行的群落功能只有一个:硝酸盐呼吸作用。(4)通过FAPROTAX,对细菌群落的功能预测表明,在不同的研究站点代谢活性最高的是化能异养;接下来是需氧型化能异养,硝化作用,有氧亚硝酸盐氧化,好氧氨氧化。(5)通过FUNGuild,本研究区真菌群落的营养类型按丰度大小排序依次为:外生菌根,植物病原体,动物病原体等。综上所述,在本研究区确定过程和随机过程共同驱动了微生物群落的构建过程,两者的相对重要性与生物属性和生境条件密切相关,但确定过程始终占据主导地位。微生物群落结构和群落功能对环境异质性表现出协同响应关系,但是群落功能对环境异质性的响应程度更高。
Abstract
qun la jie gou he duo yang xing de wei chi ji zhi shi sheng tai xue yan jiu de he xin wen ti zhi yi 。wei sheng wu shi sheng wu de qiu hua xue xun huan de zhu yao qu dong zhe ,dui sheng tai ji tong jie gou he gong neng de wei chi fa hui chong yao zuo yong 。jin nian lai ,wei sheng wu qun la de fen bu ge ju he sheng wu duo yang xing wei chi ji zhi bei shou guan zhu 。ying yong sheng tai wei li lun he zhong xing li lun jie shi wei sheng wu qun la gou jian ji zhi shi mu qian qun la sheng tai xue de zhu liu guan dian 。qian zhe jiang diao le que ding xing guo cheng de chong yao zuo yong ,er hou zhe jiang diao sui ji guo cheng de chong yao xing 。dan shi ,you yu yan jiu che du 、wu chong shu xing 、yi ji sheng jing tiao jian de cha yi ,er zhe zai qun la gou jian guo cheng zhong de xiang dui chong yao xing shi dang qian sheng tai xue yan jiu de re dian he nan dian ,you ji shi zai wei sheng wu sheng tai xue ling yu zhong 。shan xi wei yu huang tu gao yuan dong bu ,fu za de de xing de mao 、duo yang de qi hou he tu rang tiao jian wei wu chong de fa yo 、sheng cun di gong le liang hao de tiao jian 。gai de ou de ya gao shan de dai qi hou han leng ,jiang shui feng fu ,zhou ye wen cha he ri zhao jiang du jiao da 。zai jia shang shan de hai ba kua du da ,neng gou zai jiao duan de de li ju li nei ,biao xian chu jiao da de qi hou ti du ,shi yan jiu qun la gou jian guo cheng he sheng wu duo yang xing wei chi ji zhi de li xiang shi yan de 。yan jiu yang de qu zi hua bei la xie song zai shan xi de ji zhong fen bu ou (wu tai shan 、guan di shan pang quan gou zi ran bao hu ou he lu ya shan ),ji you shan xi ben tu de de yu te se ,ye you ji du te de sheng tai yi yi 。bing ju ,chan yi zhi bei lei xing ke yi jian shao wei zhi huan jing yin zi de gan rao 。li yong gao tong liang ce xu de fang fa dui tu rang wei sheng wu qun la jie gou he duo yang xing de ge ju kai zhan yan jiu ,bing ji yu bu tong de sheng wu shu xing (sheng jing fan hua he te hua lei qun 、cbbMgong neng lei qun )、bu tong sheng jing tiao jian (yin po he yang po 、bu tong de yan jiu zhan dian )he yan jiu che du deng duo ge wei du ,jin yi bu jie shi huan jing yi zhi xing dui wei sheng wu qun la jie gou he gong neng de ying xiang ji zhi ,ming que ya gao shan zhen xie lin tu rang wei sheng wu qun la gou jian guo cheng zhong que ding guo cheng he sui ji guo cheng de xiang dui chong yao xing ,wei qun la duo yang xing de wei chi ji zhi di gong geng duo de li lun yi ju 。zhu yao yan jiu nei rong ji jie lun ru xia :1.xi jun he zhen jun qun la jie gou 、zu cheng yi ji duo yang xing ge ju xi jun he zhen jun qun la zai bu tong de yan jiu zhan dian ju you bu tong de jie gou 、zu cheng 、duo yang xing ge ju 。zai xi jun qun la zhong ,bian xing jun men (Proteobacteria)、suan gan jun men (Acidobacteria)he fang xian jun men (Actinobacteria)de xiang dui feng du jiao gao ;er zai zhen jun qun la zhong ,zi nang jun men (Ascomycota)、dan zi jun men (Basidiomycete)he jie ge jun men (Zygomycota)de xiang dui feng du jiao gao 。zai xi jun he zhen jun qun la zhong ,ji guan jian wu chong (gong you wu chong 、cha yi wu chong he chong yao wu chong )zai bu tong de sheng jing zhong you hen da cha yi 。tong guo wang lao fen xi ,xi jun he zhen jun qun la dou biao xian chu fei sui ji xing de qun la gong cun ge ju 。xi jun he zhen jun qun la fen bu cheng xian chu ming xian de qian tao ge ju ,bing ju biao xian chu ming xian de fen li qu shi 。2.xi jun he zhen jun qun la gou jian de qu dong yin zi xi jun he zhen jun qun la de qun la gou jian guo cheng dou shou dao que ding guo cheng he sui ji guo cheng de gong tong qu dong ,dan que ding guo cheng zhan zhu dao de wei 。ju yu xi jun qun la xiang bi ,zhen jun qun la de gou jian guo cheng geng duo de shou dao que ding guo cheng de ying xiang 。(1)dui yu xi jun qun la er yan ,tu rang pH、SOChe TNdui tu rang xi jun qun la jie gou ying xiang xian zhe ,SOCdui xi jun qun la αduo yang xing de ying xiang zui da 。yin ci ,tui duan SOCshi ying xiang xi jun qun la de zui chong yao de tu rang li hua yin zi 。(2)dui yu zhen jun qun la er yan ,tu rang pH、SOC、TChe TNdui qun la jie gou ying xiang xian zhe 。dan zi jun men zhu yao shou pHhe SOCying xiang ,ju pHdui zhen jun qun la αduo yang xing de ying xiang zui da 。yin ci ,tui duan tu rang pHshi ying xiang zhen jun qun la de zui chong yao de tu rang li hua yin zi 。3.cong bu tong de sheng wu shu xing he sheng jing tiao jian deng duo ge wei du ,jin yi bu tan tao wei sheng wu lei qun de zu cheng jie gou he duo yang xing ge ju 。(1)bu tong de sheng tai lei qun (sheng jing fan hua 、te hua he guo du lei qun ),you yu ji dui huan jing yi zhi xing de xiang ying cheng du bu tong ,yin er you bu tong de zui kuo sheng tai wei he sheng tai wei fen hua cheng du ,cheng xian chu bu tong de qun la jie gou he zu cheng 。san ge sheng tai lei qun zhong ,bian xing jun men de xiang dui feng du dou shi zui gao de ,lu wan jun men he ni gan jun men ci zhi 。zai sheng jing fan hua lei qun zhong ,bing mei you jian ce dao suan gan jun men 。sheng jing te hua lei qun geng jia ni ge 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shu xing he sheng jing tiao jian deng duo ge wei du ,tan tao wei sheng wu lei qun gou jian de qu dong yin zi (1)dui yu sheng tai lei qun er yan ,gen ju ji yu ju li de RDAfen xi (db-RDA),biao ming huan jing yin zi dui wei sheng wu qun la you xian zhe de ying xiang 。bing ju ,gou jian zhu bu mo xing de jie guo biao ming ,SOCshi zui chong yao de ying xiang yin su ,ji ci shi TNhe pH。tong guo duo yuan hui gui shu fen xi ,SOCdui wu chong αduo yang xing de zhi jie ying xiang zui da 。yin ci ,tui duan SOCshi ying xiang ben yan jiu ou bu tong sheng tai lei qun zui chong yao de ying xiang yin zi 。bing ju ,qun la de gou jian guo cheng zhu yao shou dao que ding guo cheng de qu dong 。(2)ji yu bu tong de sheng jing tiao jian ,ji bu tong de po xiang (yin po he yang po )huo zhe bu tong de sheng jing tiao jian (WT、PQGhe LYzhan dian ),que ding guo cheng ,you ji shi huan jing guo lv ,qu dong le ben yan jiu ou wei sheng wu qun la de gou jian guo cheng 。zai bu tong de po xiang shang ,tu rang li hua yin zi dui xi jun qun la jie gou de ying xiang zui da ,ji ci shi de shang zhi bei duo yang xing he kong jian bian liang 。er zai tu rang li hua yin zi zhong ,zong tan he zong dan shi zui chong yao de ying xiang yin zi 。mi zong jun men (Elusimicrobia)he lan jun men (Cyanobacteria)zhu yao shou TChe TNde ying xiang ;er ni gan jun men (Bacteroidetes)he bian xing jun men (Proteobacteria)zhu yao shou dao an tai dan han liang de ying xiang 。(3)cbbMgu tan wei sheng wu lei qun de gou jian guo cheng zhu yao shou dao huan jing guo lv (que ding guo cheng )de qu dong 。ju de shang zhi bei duo yang xing dui ji de ying xiang yao da yu tu rang huan jing yin zi de ying xiang 。ji zhong ,bian xing jun men (Proteobacteria)he ni gan jun men (Bacteroidetes)zhu yao shou dao dian dao lv he TCde ying xiang ;er jun qun Calditrichaeotazhu yao shou dao yan du de ying xiang 。5.wei sheng wu qun la gong neng dui huan jing yi zhi xing de xiang ying ji zhi (1)tong guo qPCRde jie guo biao ming ,zai bu tong de yan jiu zhan dian cbb M、cellulasehe amylasegong neng ji yin kao bei shu cha yi xian zhe ,biao ming bu tong yan jiu zhan dian ,tan gu ding he tan dai xie gong neng de cha yi 。bing ju ,WTwei sheng wu qun la gu tan he fen jie wan gu xing tan de qian li jiao da 。tu rang zhong gu tan guo cheng zhan zhu dao ,bing ju yi fen jie tan de fen jie zhan ju you shi de wei 。wei sheng wu qun la gong neng zai bu tong de po xiang you xian zhe de cha yi ,dan qun la jie gou zai bu tong de po xiang cha yi bu xian zhe ,zhe biao ming wei sheng wu qun la gong neng dui huan jing yi zhi xing de min gan cheng du da yu qun la jie gou 。(2)tong guo Biolog Ecoping ban shi yan biao ming ,WTzhan dian ju you geng gao de tan yuan li yong neng li (AWCDzhi geng gao ),bing ju ju you geng gao de tan dai xie duo yang xing 。WTzhan dian de an ji suan lei 、zhi lei 、chun lei 、an lei he suan lei dai xie jun da yu ji ta liang ge zhan dian ,er chan tang lei dai xie ze mo xian zhe cha yi 。(3)bu tong de sheng tai lei qun jie dao de qun la gong neng ge 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,dong wu bing yuan ti deng 。zeng shang suo shu ,zai ben yan jiu ou que ding guo cheng he sui ji guo cheng gong tong qu dong le wei sheng wu qun la de gou jian guo cheng ,liang zhe de xiang dui chong yao xing yu sheng wu shu xing he sheng jing tiao jian mi qie xiang guan ,dan que ding guo cheng shi zhong zhan ju zhu dao de wei 。wei sheng wu qun la jie gou he qun la gong neng dui huan jing yi zhi xing biao xian chu xie tong xiang ying guan ji ,dan shi qun la gong neng dui huan jing yi zhi xing de xiang ying cheng du geng gao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山西大学的赵鹏宇，发表于刊物山西大学2019-11-12论文，是一篇关于亚高山针叶林论文,土壤微生物群落论文,群落构建机制论文,群落结构与功能论文,山西大学2019-11-12论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山西大学2019-11-12论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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