宏基因组技术研究泥岩母质发育的三种不同pH紫色土硝化微生物群落演变规律

摘要

[目的]揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律.[方法]针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA),氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),亚硝酸盐氧化细菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox).[结果]土壤中硝化微生物的丰度占总微生物的2.130％-6.082％.3种紫色土中AOA、AOB和NOB的相对丰度有显著差异:酸性紫色土中AOA的相对丰度显著大于碱性紫色土,而AOB则相反;NOB的相对丰度在中性紫色土中最高.所有土样中均发现了1种全程氨氧化细菌Candidatus Nitrospira inopinata(Ca.N.inopinata),其在中性紫色土中相对丰度最高,占总微生物的0.203％.3种不同pH紫色土中AOA均以Nitrososphaera为主,NOB均以Nitrospira为主;酸性紫色土中AOB以Nitroscoccus为主,而中性和石灰性紫色土中则以Nitrosospira为主.Pearson相关性分析发现,土壤pH和铵态氮是影响硝化微生物丰度最大的两个因子.[结论]Comammox存在于3种不同pH紫色土中,且偏好中性环境;AOA、AOB和NOB群落结构和相对丰度都存在显著差异,结合相关性分析发现土壤pH和铵态氮是导致差异最重要的两个因子.