生物菌剂对土壤微生物群落结构和功能的影响

摘要

为探明五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施对玉米田土壤微生物群落结构及功能基因的影响,利用宏基因组技术分析生物菌剂施用后土壤微生物群落结构、硝化功能微生物基因、碳水化合物酶(CAZy)及抗生素抗性基因(ARGs)的功能注释及多样性。结果表明:五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施后,土壤细菌中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Fimicutes)的丰度增加,酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和Candidatus Rokubacteria的丰度下降;古菌中奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)的丰度分别增加26.41%和9.09%;真菌中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的丰度下降;芽单胞菌属(Gemmatimona)丰度降低了9.76%,芽孢杆菌(Bacillus)丰度增加0.77倍,亚硝化球菌(Nitrososphaera)、硝化螺菌属(Nitrospira)和氨氧化古菌(Candidatus_Nitrosocosmicus)的丰度增加20%以上;土壤微生物的多糖裂解酶(Polysaccharide Lyases,PLs)和碳水化合物绑定结构(Carbohydrate-binding modules,CBMs)的丰度增加;杆菌肽(Bacitracin)基因丰度下降,氟喹诺酮(Fluoroquinolone)、氯霉素(Chloramphenicol)、氨基糖苷(Aminoglycoside)和β-内酰胺(Beta-lactam)类ARGs的丰度增加;氨氧化微生物(AOA和AOB)和亚硝酸盐氧化微生物(NOB)基因的丰度增加。PCA前两个主成分解释了98.78%的样本CAZy差异和59.33%的样本ARGs差异;NMDS和ANOSIM分析显示样本不同处理之间的CAZy和ARGs抗性基因存在差异。研究表明,五谷丰素浸种联合微生物菌剂撒施可以显著改变玉米田土壤微生物群落结构,增加硝化微生物丰度,优化土壤微生物CAZy比例,降低土壤ARGs中杆菌肽污染,改善玉米植株生长的土壤微生态环境。