共代谢作用下芦苇根际细菌多样性与群落组成

摘要

以对羟基苯甲酸(PHA)、对香豆酸(PCA)、咖啡酸(CA)和阿魏酸(FA)为代表性酚类根系分泌物(PREs),以对叔丁基苯酚(PTBP)作为典型烷基酚、以常见湿地植物芦苇为受试植物,结合高通量测序和生物信息学分析,研究PREs-PTBP交互作用下芦苇根际细菌多样性与群落组成的变化规律.结果表明,所有PREs均能有效提高根际细菌活性和有机碳降解,但只有单酚PREs(PHA、PCA、FA)可以促进PTBP的生物降解,而多酚PREs(CA)则不能.一方面,PREs作为碳源可以决定根际优势菌门,如变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等碳源利用能力较强的菌种在PREs组种丰度升高,平均占比分别增加了15.34%和4.73%;而放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)等解毒能力或耐受性较强的菌种在空白组丰度升高,平均占比分别增加了15.92%和9.99%.另一方面,PREs功能结构还可以决定根际功能菌属,如单酚PREs(PHA、PCA、FA)可以富集PTBP等单酚降解相关的假单胞菌属(Pseudomonas),占比可达1.45%~4.02%;而多酚PREs(CA)能够富集多酚降解相关的新鞘氨醇菌(Novosphingobium),占比可达3.71%.此外,PREs的结构越简单越有利于扩增序列变体(ASVs)的富集,PREs间的结构越相近则ASVs的种类越相似.不同处理组植物根际细菌群落的存在不是随机发生的,而是植物根系通过释放分泌物对根际微生物组的定向选择.