缺氮胁迫对小麦根际土壤微生物群落结构特征的影响

摘要

根际微生物在作物养分吸收的过程中发挥着重要作用。为提高小麦的氮肥利用率,有必要深入探究缺氮胁迫对小麦根际微生物群落结构的影响。利用氮素耗竭的陕西关中地区典型的塿土,设置了正常供氮(150 mg·kg^(-1))和缺氮(不施氮肥)的小麦根箱实验,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术分析了小麦根际、近根际和非根际土壤微生物的多样性和群落结构的差异。结果表明:土壤可溶性无机氮含量在微生物群落多样性和群落结构的变化中起主导作用。与正常供氮相比,土壤微生物群落在缺氮胁迫下具有更高的α多样性。厚壁菌门(Firmicutes)、纤细菌门(Gracilibacteria)、Candidatus Jorgensenbacteria和迷踪菌门(Elusimicrobia)等微生物的丰度与土壤硝态氮含量显著负相关,氨氧化古菌Nitrososphaeria则是受缺氮胁迫影响的微生物共存网络的重要节点。缺氮胁迫诱导了土壤微生物的m RNA合成、糖酵解、过氧化物代谢和磷酸肌醇代谢等代谢过程。亚硝化螺菌(Nitrosospira)和硝化螺旋菌(Nitrospiraceae)等对随机森林分类器准确度的影响最大,后续可作为土壤供氮水平的生物标记物。综上所述,缺氮胁迫对小麦根际微生物的多样性、群落结构和代谢功能产生了显著影响,且大于根际效应的影响,该发现对未来小麦根际促生微生物的培养和鉴定有启示作用,并为减氮增效的生产实践提供了理论依据。