稻虾共作对稻田水体微生物多样性和群落结构的影响

摘要

为探究稻虾共作对稻田水体微生物多样性和群落结构的影响,基于16S rDNA扩增子高通量测序,结合生物信息分析,比较稻虾共作模式(RC)和水稻单作模式(RM)中水体微生物的多样性和群落结构。结果显示,RC中水体微生物的多样性极显著高于RM。水体微生物的群落结构在2种模式中差异显著,且水体理化性质,如总氮、亚硝酸盐氮等的含量与2种模式中水体微生物群落结构的差异显著关联。相比于RM,RC水体中放线菌门(Actinobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)的相对丰度更高,而变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度更低。放线菌目(Actinomycetales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、聚球藻目(Synechococcales)等为RC主要的水体微生物标志物,而黄杆菌目(Flavobacteriales)、β-变形菌目(Betaproteobacteriales)、红环菌目(Rhodocyclales)等则为CM主要的水体微生物标志物。在稻田水体微生物群落中鉴定出6个基石种,主要属于伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和多囊菌科(Polyangiaceae)等。通过功能预测及其相对丰度比较,发现RC中水体微生物的代谢通路的相对丰度高于RM,尤其是能量代谢通路的相对丰度极显著地高于RM。以上研究表明,相比于水稻单作,稻虾共作显著提高了稻田水体微生物的多样性,塑造了组成更健康、功能更强大的水体微生物群落,提高了稻田生态系统的物质循环能力和能量利用效率,有利于稻田水体净化,并维持稻田生态系统稳定。